Будова двигуна постійного струму

Двигун постійного струму, складається з двох основних частин: нерухомої, яка називається статором і призначена в основному для створення магнітного потоку, і обертової, яка називається ротором – якорем і в якій відбувається процес перетворення електричної енергії в механічну. Між нерухомою і обертовою частинами знаходиться повітряний проміжок.

Конструкційні частини двигуна постійного струму зображені на рисунку 1.2

 

 

Рисунок 1.2 - основні конструкційні частини двигуна постійного струму

 

1- підшипник; 2 - задній підшипниковий щит; 3- траверс щіткотримача; 4 - колектор; 5 - палець щіткотримача; 6 - щітки; 7 - клемна коробка;

8 - обмотка якоря; 9 - обмотка збудження; 10 - гвинт кріплення полюсів;

11 - сердечник полюса; 12 - повітрянонаправляючий щит; 13 - вентилятор;

14 - станина;15 - передній підшипниковий щит; 16 - вал; 17 - жалюзі для виходу повітря; 18 - жалюзі для входу повітря.

Статор складається з основних полюсів, призначених для створення основного магнітного потоку, додаткових полюсів, які розміщені між основними полюсами і призначені для покращення комутації.

Якір циліндричне тіло, яке обертається в просторі між полюсами і складається із зубчастого осердя, обмотки якоря і колектора.

Основний полюс складається із осердя, яке набирається на шпильках з листової електротехнічної сталі завтовшки 0,5-1 мм, надітої на осердя полюсної котушки, по якій проходить струм збудження. З боку, оберненого до якоря, осердя закінчується полюсним наконечником. Основне завдання полюсного наконечника – полегшити проходження магнітного потоку крізь повітряний проміжок. Краї полюсного наконечника легко скошені, щоб розподіл магнітного потоку під полюсом зробити більш плавним. У механічному відношенні полюсний наконечник потрібний для кращого кріплення котушки, надітої на осердя полюса.

Котушка намотана на гільзу з ізоляційного матеріалу і закріплена на спеціальному каркасі, надітому на осердя. Для кращого охолодження котушки її часто ділять за висотою на дві або декілька частин, між якими залишають вентиляційні канали необхідної ширини. Полюси прикріпляються до ярма за допомогою болтів.

Додатковий полюс, складається із осердя, що закінчується полюсним наконечником, і намотаної на осердя котушки, яка вмикається послідовно з обмоткою якоря. Додаткові полюси розташовуються точно посередині між головними полюсами і прикріплюються до станини болтами. Осердя додаткових полюсів, виготовляються з листової електротехнічної сталі.

Станиною називають нерухому частину машини, до якої кріплять основні і додаткові полюси і за допомогою якої двигун кріпиться до фундаменту. Частина станини, яка слугує для проведення магнітного потоку основних та додаткових полюсів, називається ярмом. Станина виготовляється із сталі або чавуну з розняттям або без нього залежно від потужності машини. Якщо ж діаметр якоря не перевищує 35-45 см, то крім полюсів до станини кріпляться ще підшипникові щити, в закріплені щитові підшипники, призначені для обертання вала якоря. Якщо ж діаметр щита перевищує 1 м, то зазвичай переходять на стоякові підшипники, які встановлюються окремо від станини на фундаментній плиті машини. У машинах з великим діаметром якоря до станини часто кріпиться щіткова траверса. Отже, конструктивні форми станини доволі різноманітні.

На початковому етапі розвитку машини постійного струму використовували масивні якорі різної форми: Т-подібні, дискові, кільцеві. Тепер використовують виключно барабанні зубчасті якорі, які виготовляються з листової електротехнічної сталі відповідної марки.

Осердя якоря виготовляється з листової сталі, складеної в напрямі, перпендикулярному до осі машини. Лист сталі має зубчастий вигляд. При низьких частотах перемагнічування (20-50 Гц) товщина листа становить звичайно 0,5 мм. Окремі листи ізолюються один від одного тонкою плівкою лаку або шаром оксиду, який утворюється на поверхні сталі. Товщина ізоляції 0,03-0,05 мм. Така будова якоря має зменшувати вихрові струми, що виникають в осерді під час його обертання в магнітному полі і напрямлені паралельно до осі машини. Вихрові струми призводять до втрат енергії, яка переходить в тепло. При масивному якорі ці втрати були б дуже великі, що призвело б до зменшення віддачі машини і надмірного її нагрівання.

Якщо довжина якоря більша ніж 30 см, то його осердя складається з декількох пакетів. Номінальна ширина пакета 4 - 6 см. Для кращого охолодження між пакетами залишають так звані радіальні вентиляційні канали завширшки 8 – 10 мм. Замість радіальних каналів часто влаштовують в осерді якоря осьові канали. Для надання осердю належної жорсткості крайні листи пакетів роблять зі сталі завтовшки 1 - 2 мм. Осердя якоря спресовується з обох боків за допомогою натискних пристроїв, які по-особливому кріпляться на валу або стягуються шпильками. В осьовому напрямі довжина якоря перевищує довжину полюса на 2,5 - 5 мм з кожного боку. Це роблять для того, щоб звести до мінімуму зміни провідності магнітного кола, які виникають під час невеликих осьових переміщень якоря (хід якоря).

Для покращення охолодження машини малої потужності можна обмежитися прикріпленням до осердя якоря спеціальних крилець. У машинах більшої потужності зазвичай насаджують на вал спеціальний вентилятор.

Рисунок 1.3 - Загальний вигляд якоря без обмотки

 

1 - вал; 2 - натискна шайба (обмоткотримач); 3 - пази осердя;

4 - натискна шайба; 5 - місце для колектора.

Обмотка якоря складається із секцій, які виготовляються на особливих шаблонах і вкладаються в пази осердя. Обмотка надійно ізолюється від якоря і закріплюється в пазах найчастіше за допомогою спеціальних дерев’яних клинів. Лобові частини обмотки, тобто частини її, які виступають із пазів, кріпляться за допомогою бандажів зі сталевого немагнітного дроту або склострічки.

Обмотка якоря під’єднується до колектора, який становить циліндричне геометрично правильне тіло, яке складається по колу з окремих мідних пластин спеціальної форми. Колекторні пластини надійно ізолюються між собою (найчастіше за допомогою міканітових прокладок завтовшки 0,6 – 1 мм) і від корпуса машини (за допомогою міканітових манжет). Колекторна пластина разом з ізоляцією між нею і сусідньою пластиною утворюють колекторну поділку. Обмотка з колекторними пластинами з’єднуються за допомогою особливих хомутиків, які надягають на кінці секцій і впадають в кінці колекторних пластин. Конструкційні частини колектора зображені на рисунку 1.4.

 

 

Рисунок 1.4 – Колектор

 

1 - стяжна гайка; 2 - натискний конус; 3 - міканітовий манжет;

4 - колекторна пластина; 5 - ізоляційний циліндр; 6 - міканітова прокладка; 7 - втулка колектора

Для сполучення якоря машини із зовнішнім колом слугує щітковий пристрій, який складається із щіткової траверси, щіткових пальців і щіткотримачів, призначених для утримування щіток.

У машинах малої потужності траверса кріпиться до підшипникового щита, а в машинах більшої потужності – до станини. Переважно траверса виконується так, щоб її можна було повертати на невеликий кут для встановлення в необхідному положенні. Траверса має пази, в яких закріплюється щіткові пальці круглого або прямокутного перерізу, надійно ізольовані від корпусу. Кількість пальців звичайно дорівнює кількості полюсів.

Щітковий палець служить для кріплення одного або частіше декількох щіткотримачів, які складаються з обойми, в яку поміщають щітку, пристрою для регулювання сили натиску щітки на колектор (наприклад, пружини) і гнучкого тросика для проходження струму між щіткою і пальцем щіткотримача.

Щіткотримачі мають різне конструктивне виконання залежно від типу і умов роботи машини. В сучасних електромашинах застосовуються вугільні, графітні, мідно - і бронзо-графітні щітки. Щітки мають різні розміри (переріз від 16 - 20 до 1000 - 1200 мм²) залежно від величини струму і по колу колектора зазвичай перекривають дві-три колекторні поділки. Всі щіткотримачі однієї полярності з’єднуються між собою збірними шинами, які, своєю чергою, приєднуються до зовнішніх затискачів машини.