Принцип действия синхронного генератора

Рис.281

В пазах статора расположена 3-х фазная обмотка, соединённая в звезду. На полюсах ротора расположена обмотка возбуждения, которая питается постоянным током U = 110 В и создаёт основной магнитный поток.

При вращении ротора магнитный поток создаваемый полюсами пересекает проводники 3-х фазной обмотки и индуктирует в них синусоидальные ЭДС.

Благодаря тому, что 3-х фазные обмотки 3-х фазного генератора сдвинуты в пространстве на 120^о  друг относительно друга индуктируемые в них ЭДС будут также сдвинуты одна относительно другой по фазе на ⅓ периода.

ЭДС индуктируемая в каждой фазе определяется по формуле: E=C_E*n*Ф

 

Частота индуктируемой ЭДС (тока) зависит от частоты вращения ротора.

Таким образом, для регулирования частоты переменного тока вырабатываемой синхронным генератором, необходимо изменять частоту вращения ротора.

Для регулирования величины ЭДС и напряжения генератора необходимо изменять величину магнитного потока полюсов ротора.

Синхронным (одновременным) генератором называется такой генератор, у которого с изменением частоты вращения ротора изменяется и частота переменного тока.

f  - частота переменного тока,

P – пара полюсов - 3,

n – частота вращения,

60 – время в секундах.

 

Технические данные генератора:

Мощность …………………….Р = 38 кВт,

Напряжение …………………….U = 230 В,

Частота перем. тока…………….f = 50 Гц,

Частота вращения …………..…n = 1000 об/мин,

Ток………..……….………………..I = 120 А

 

 

СХЕМА СОЕДИНЕНИЯ ОБМОТОК ДВИГАТЕЛЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ

 

Рис.282

 

Мотор-компрессор

 

Двигатель компрессора служит для вращения вала механического компрессора, который обеспечивает сжатым воздухом пневматическую сеть электропоезда.

Принцип действия и устройство двигателя компрессора аналогично двигателю вентилятора.

 

Если по обмотке статора пропускать трехфазный переменный ток, который создает вращающееся магнитное поле и которое, пересекает проводники обмотки ротора, то в них индуктируется ЭДС, под влиянием которой по ним будет протекать ток.

В результате взаимодействия тока ротора с вращающимся магнитным полем статора возникают силы F, которые образуют вращающий момент.

Рис.283

Асинхронные двигатели

 

Асинхронный двигатель состоит из:

- Статора, на котором уло­жены 3 обмотки, сдвинутые друг относительного друга на угол 120°

- Ротора (вращающаяся часть) с соответствующей обмоткой

- Два подшипниковых щита

 

СТАТОР выполнен из отдельных листов электротехнической стали и изолированных друг от друга лаком.

В пазах статора уложены провод­ники трехфазной обмотки, состоящей из секций, изготовленных из круг­лого провода.

Обмотка статора соединена в звезду, для чего ее концы выводят к 6-ти зажимам клеммной коробки.

РОТОР также выполнен из отдельных листов электротехнической стали.

Обмотка его выполнена в виде беличьей клетки, путем заливки в пазы стержней из сплава силумина (96%) и меди (4%). С торцов ро­тора стержни замыкаются накоротко кольцами.

ПОДШИПНИКОВЫЕ ЩИТЫ изготавливают из алюминиевого сплава.

Вал ротора вращается в шариковых подшипниках.

Двигатель полностью закрыт и защищен от попадания влаги вовнутрь.

Для перемешивания воздуха внутри двигателя на роторе имеются крылья.

 

Двигатели постоянного тока

 

Электрическая машина постоянного тока состоит из статора, якоря, коллектора, щеткодержателя и подшипниковых щитов (рисунок 1). Статор состоит из станины (корпуса), главных и добавочных полюсов, которые имеют обмотки возбуждения. Эту неподвижную часть машины иногда называют индуктором. Главное его назначение — создание магнитного потока. Станина изготавливается из стали, к ней болтами крепятся главные и добавочные полюса, а также подшипниковые щиты. Сверху на станине имеются кольца для транспортирования, снизу — лапы для крепления машины к фундаменту. Главные полюса машины набираются из листов электротехнической стали толщиной 0,5 -1 мм с целью уменьшения потерь, которые возникают из-за пульсаций магнитного поля полюсов в воздушном зазоре под полюсами. Стальные листы сердечника полюса спрессованы и скреплены заклепками.

 

Рис.284.

 Машина постоянного тока:
I — вал; 2 — передний подшипниковый щит; 3 — коллектор; 4 — щеткодержатель; 5 — сердечник якоря с обмоткой; б — сердечник главного полюса; 7 — полюсная катушка; 8 — станина; 9 — задний подшипниковый щит; 10 — вентилятор; 11 — лапы; 12 — подшипник

Рис.285.

Полюса машины постоянного тока:
а — главный полюс; б — дополнительный полюс; в — обмотка главного полюса; г — обмотка дополнительного полюса; 1 — полюсный наконечник; 2 — сердечник

В полюсах различают сердечник и наконечник (рисунок 2). На сердечник надевают обмотку возбуждения, по которой проходит ток, создавая магнитный поток. Обмотка возбуждения наматывается на металлический каркас, оклеенный электрокартоном (в больших машинах), или размещается на изолированном электрокартоном сердечнике (малые машины). Для лучшего охлаждения катушку делят на несколько частей, между которыми оставляют вентиляционные каналы. Добавочные полюса устанавливаются между главными. Они служат для улучшения коммутации. Их обмотки включаются последовательно в цепь якоря, поэтому проводники обмотки имеют большое сечение.
Якорь машины постоянного тока состоит из вала, сердечника, обмотки и коллектора. Сердечник якоря собирается из штампованных листов электротехнической стали толщиной 0,5 мм и спрессовывается с обеих сторон с помощью нажимных шайб. В машинах с радиальной системой вентиляции листы сердечника собираются в отдельные пакеты толщиной 6-8 см, между которыми делают вентиляционные каналы шириной 1 см. При осевой вентиляции в сердечнике выполняют отверстие для прохождения воздуха вдоль вала. На внешней поверхности якоря имеются пазы для обмотки.

Рис.286.

Расположение секции обмотки якоря в пазах сердечника

Обмотка якоря изготавливается из медных проводов круглого или прямоугольного сечения в виде заранее выполненных секций (рисунок 3). Они укладываются в пазы, где тщательно изолируются. Обмотку делают двухслойной: размещают в каждом пазу две стороны разных якорных катушек — одну над другой. Обмотку закрепляют в пазах клиньями (деревянными, гетинаксовыми или текстолитовыми), а лобовые части крепят специальным проволочным бандажом. В некоторых конструкциях клинья не применяют, а обмотку крепят бандажом. Бандаж изготовляют из немагнитной стальной проволоки, которая наматывается с предварительным натяжением. В современных машинах для бандажировки якорей используют стеклянную ленту.
Коллектор машины постоянного тока собирается из клиноподобных пластин холоднокатаной меди. Пластины изолируют одну от другой прокладками из коллекторного миканита толщиной 0,5 - 1 мм. Нижние (узкие) края пластин имеют вырезы в виде 'ласточкина хвоста', которые служат для крепления медных пластин и миканитовой изоляции. Коллекторы крепят нажимными конусами двумя способами: при одном из них усилие от зажима передается только на внутреннюю поверхность 'ласточкина хвоста', при втором — на 'ласточкин хвост' и конец пластины.
Коллекторы с первым способом крепления называют арочными, со вторым — клиновыми. Наиболее распространены арочные коллекторы.
В коллекторных пластинах со стороны якоря при небольшой разнице в диаметрах коллектора и якоря делают выступы, в которых фрезеруют прорези (шлицы). В них укладывают концы обмотки якоря и припаивают оловянистым припоем. При большой разнице в диаметрах припайка к коллектору делается с помощью медных полосок, которые называются 'петушками'.
В быстроходных машинах большой мощности для предотвращения выпучивания пластин под действием центробежных сил применяют внешние изолированные бандажные кольца.
Щеточный аппарат состоит из траверсы, щеточных пальцев (болтов), щеткодержателей и щеток. Траверса предназначена для крепления на ней щеточных пальцев щеткодержателей, образующих электрическую цепь.
Щеткодержатель состоит из обоймы, в которую помещается щетка, рычага для прижима щетки к коллектору и пружины. Давление на щетку составляет 0,02 - 0,04 МПа.
Для соединения щетки с электрической цепью имеется гибкий медный тросик.
В машинах малой мощности применяют трубчатые щеткодержатели, которые крепят в подшипниковом щите. Все щеткодержатели одной полярности соединяются между собой сборными шинами, которые подключаются к выводам машины.
Щетки (рисунок 4) в зависимости от состава порошка, способа изготовления и физических свойств разделяют на шесть основных групп: угольно-графитовые, графитовые, электрографитовые, медно-графитовые, бронзографитовые и серебряно-графитовые.
Подшипниковые щиты электрической машины служат в качестве соединительных деталей между станиной и якорем, а также опорной конструкцией для якоря, вал которого вращается в подшипниках, установленных в щитах.

 

Рис.287.

Щетки:
а — для машин малой и средней мощности; б — для машин большой мощности; 1 — щеточный канатик; 2 — наконечник

 

Различают обычные и фланцевые подшипниковые щиты.
Подшипниковые щиты изготовляют из стали (реже из чугуна или алюминиевых сплавов) методом литья, а также сварки или штамповки. В центре щита делается расточка под подшипник качения: шариковый или роликовый. В машинах большой мощности в ряде случаев используют подшипники скольжения.
В последние годы статор двигателей постоянного тока собирают из отдельных листов электротехнической стали. В листе одновременно штампуются ярмо, пазы, главные и добавочные полюса.