Машины постоянного тока и их классификация.
Классификация электрических машин.
Постоянного тока:
· генераторы;
· двигатели.
Машины постоянного тока (МПТ) являются обратимыми, т.е. они могут работать в качестве генератора (ГПТ) или двигателя (ДПТ) без изменения схемы.
Недостаток МПТ:
· наличие щёточно-коллекторного узла, который требует тщательного ухода в эксплуатации и снижает надежность машин. Кроме того, для питания ДПТ требуются источники постоянного тока (ГПТ или выпрямители).
Основными частями МПТ являются статор (индуктор) и якорь, отделённые друг от друга воздушным зазором (0,3…0,5 мм).
Статор (индуктор) – это стальной цилиндр, внутри которого крепятся главные полюса с полюсными наконечниками, образуя вместе с корпусом магнитопровод машины. Полюсные наконечники служат для равномерного распределения магнитной индукции в зазоре между полюсами статора-индуктора и якоря. На главных полюсах расположены последовательно соединенные катушки обмотки возбуждения, предназначенные для создания неподвижного магнитного потока Фв машины.
Концы обмотки возбуждения выводят на клеммный щиток, расположенный на корпусе машины. Помимо основных полюсов внутри статора располагают дополнительные полюса с обмотками, которые служат для уменьшения искрения в скользящих контактах (между щётками и коллектором).
Якорь (подвижная часть машины) – это цилиндр, набранный из листов электротехнической стали, снаружи которого имеются пазы, в которые уложена якорная обмотка. Отводы обмотки якоря припаивают к пластинам коллектора, расположенного на вращающемся в подшипниках валу.
Коллектор представляет собой цилиндр, набранный из медных пластин, изолированных друг от друга и отвала. Коллектор играет роль механического выпрямителя переменной ЭДС, индуктируемой в обмотке якоря. К коллектору с помощью пружин прижимаются неподвижные медно-графитовые щётки, соединенные с клеммами щитка. Образовавшиеся скользящие контакты дают возможность соединить вращающуюся обмотку якоря с внешней электрической цепью (снять выпрямленное напряжение с коллектора (генераторный режим) или соединить якорную обмотку с источником постоянного напряжения и распределить токи в стержнях обмотки якоря таким образом, чтобы их направления под разноимёнными полюсами были бы противоположными (двигательный режим)). Суммарное сопротивление цепи якоря Rя = 0,5…5 Ом.
Устройство индуктора:
· главный полюс;
· добавочный полюс;
· станина;
· сердечник полюса;
· болт крепления;
· обмотка возбуждения;
· полюсный наконечник.
Назначение индуктора – создания магнитного поля МПТ.
Катушки всех полюсов соединяются последовательно образуя обмотку возбуждения. Полюсный наконечник обеспечивает равномерное распределение магнитного потока под полюсом. Добавочные полюсы – только в машинах большой мощности.
Коллектор – цилиндр, собранный из отдельных пластин твердотянутой меди, изолированных от корпуса и друг друга миканитом. Поверхность коллектора должна быть ровной и гладкой. Нижняя часть пластин имеет форму «Ласточкин хвост» для крепления.
Щёточный механизм:
· нажимные пластины;
· пружина;
· щетка;
· обойма;
· зажим;
· гибкий тросик.
Устройство МПТ:
· вал;
· передний подшипник щит;
· коллектор;
· щеткодержатель;
· сердечник якоря с обмоткой;
· сердечник полюса;
· обмотка возбуждения;
· станина;
· задний подшипник щит;
· вентилятор;
· лапы;
· подшипник.
Устройство коллектора:
· стальные шайбы;
· стяжной винт;
· миканитовая изоляция;
· верхняя часть пластины «петушок»;
· коллекторные пластины.
Классификация МПТ.
По наличию коммутации:
· с коммутацией (обычные);
· без коммутации (униполярный генератор и униполярный электродвигатель).
По типу переключателей тока:
· с коллекторными переключателями тока (с щёточно-коллекторным переключателем);
· с бесколлекторными переключателями тока (с электронным переключателем (вентильный электродвигатель)).
По мощности:
· микромашины – до 500 Вт;
· малой мощности – 0,5 – 10 кВт;
· средней мощности – 10 – 200 кВт;
· большой мощности – более 200 кВт.
В зависимости от частоты вращения:
· тихоходные – до 300 об./мин.;
· средней быстроходности – 300 – 1500 об./мин.;
· быстроходные – 1500 – 6000 об./мин.;
· сверхбыстроходные – более 6000 об./мин.
По расположению вала:
· горизонтальные;
· вертикальные.