Вопрос 2. Устройство коллекторной машины. Конструкция статора и якоря. Назначение конструктивных узлов статора и ротора. Материалы конструктивных узлов статора и ротора.

Коллекторная машина состоит из подвижной и неподвижной части, ротора и статора. Статор состоит из станины и главных полюсов. Ста­нина служит для крепления полюсов и подшипниковых щитов и является частью магнитопровода, так как через нее замыкается магнитный поток машины. Станину изготовляют из стали — ма­териала, обладающего достаточной механической прочностью и большой магнитной проницаемостью. В нижней части станины имеются лапы для крепления машины к фундаментной плите, а по окружности станины расположены отверстия для крепления сердечников главных полюсов. Обычно станину делают цельной из стальной трубы, либо сварной из листовой стали. Якорь машины постоянного тока состоит из вала, сердечника с обмоткой и коллектора. Сердечник якоря имеет шихтованную конструкцию и набирается из штам­пованных пластин тонколистовой электротехнической стали. Лис­ты покрывают изоляционным лаком, собирают в пакет и запекают. Готовый сердечник напрессовывают на вал якоря. Такая конст­рукция сердечника якоря позволяет значительно ослабить в нем вихревые токи, возникающие в результате его перемагничивания в процессе вращения в магнитном поле. На поверхности сердечника якоря имеются продольные пазы, в которые укладывают обмотку якоря. Обмотку выполняют медным проводом круглого или пря­моугольного сечения. Пазы якоря после заполнения их проводами обмотки обычно закрывают клиньями (текстолитовыми или гетинаксовыми). Коллектор 1 является одним из сложных узлов машины постоянного тока. Основными элементами коллектора являются пластины трапецеидального сечения из твердотянутой меди, соб­ранные таким образом, что коллектор приобретает цилиндриче­скую форму. В зависимости от способа закрепления коллекторных пластин различают два основных типа коллекторов: со стальными конусными шайбами и на пластмассе.

 

Вопрос 3. Обмотки якоря МПТ. Основные понятия. Принцип выполнения обмоток якоря. Типы обмоток - простые и сложные петлевые и волновые.

Обмотка якоря - замкнутая система проводников, уложенных на сердечнике якоря и присоединённых к коллектору. Элементом обмотки является секция (катушка), присоед. к двум коллекторным пластинам.

В простой петлевой обмотке якоря каждая секция присоединена к двум рядом лежащим коллекторным пластинам. За один обход якоря укладывают все секции обмотки, в конце концов конец обмотки замыкается с началом.

Сложная петлевая обмотка - такая обмотка представляет собой несколько (обычно две) простых петлевых обмоток, уложенных на одном якоре и присоединённых к одному коллектору. Имеет большое число параллельных ветвей. Число их - 2a=2pm, где m - число простых петлевых обмоток.

Простую волновую обмотку получают при последовательном соединении секций, наход. под разными парами полюсов. Концы секций присоединены к коллекторным пластинам, удалённым друг от друга на расстояние шага обмотки по коллектору yк=y. За один обход по якорю укладывают столько секций, сколько пар полюсов имеет машина.

Сложная волновая обмотка. Несколько простых волновых обмоток (обычно две), уложенных на одном якоре. Число параллельных ветвей - 2а=2m (обычно 2а=4, m=2).

 

Вопрос 4. Параллельные ветви обмотки якоря. Условия симметрии обмотки якоря. Уравнительные соединения. Уравнители первого и второго рода. Комбинированная обмотка.

Параллельные ветви - четыре участка обмотки якоря (соединённые параллельно), по которым проходит ток. Каждая параллельная ветвь содержит несколько последовательно соединённых секций с одинаковым направлением в них тока.

Условия симметрии обмотки якоря - если её параллельные ветви обладают одинаковыми электриескими свойствами (имеют одинаковые электрические сопротивления и в них индуцируются одинаковые ЭДС). Условия. 1) Каждая пара параллельных ветвей обмотки должна состоятьиз одинакового числа секций. 2) Секции каждой пары парал. ветвей должны занимать в якоре одинаковое число пазов. 3) Каждая пара парал. ветвей обмотки должна занимать одинаковое положение относительносистемы главных полюсов.

Уравнительные соединения. Даже при соблюдении всех условий симметрии обмоток ЭДС парал. ветвей обмотки якоря в многополюсных машинах могут оказаться неодинаковыми. Причина - магнитная несимметрия, происходящая из-за дефектов, возн. при изготовлении машины: некачественная сборка полюсов, неправильная центровка якоря, т.е. перекос, отчего воздушный зазор между полюсами становится неодинаковым. Эти дефекты вызывают перегрев обмотки, увеличение потерь и т.д. Для частичного устранения этих проблем (в простых петлевых обмотках) поступают так: точки обмотки якоря, потенциалы которых должны быть одинаковыми, электрически соединяют между собой. В этом случае возникающие в обмотке уравнительные токи замыкаются внутри обмотки без выхода на щётки. Такие соединения называют уравнительными соединениями первого рода.

Уравнительные соединения второго рода. В сложных петлевых и волновых обмотках простые обмотки, образующие сложную, соединены параллельно через щёточный контакт. Но обеспечить одинаковый контакт щёток со всеми простыми обмотками практически невозможно. Вследствие этого может появиться искрение (из-за нераномерного распределения потенциала по коллектору). Для устранения этого нежелательного явления применяют уравнители второго рода, с помошью которыхпростые обмотки, входящие в состав сложной, электрически соединяют между собой в точках равного потенциала.

Коминированная обмотка представляет собой сочетание петлевой и волновой обмоток, расположенных в одних пазах и присоединённых к общему коллектору. Достоинство -большое число параллельных ветвей при отсутствии уравнительных соединений. Обычно используется в машинах ПТ боьшой можности, а также в быстроходных машинах.

Вопрос 5. ЭДС и электромагнитный момент машины ПТ. Выбор типа обмотки. Способы возбуждения машин ПТ.

ЭДС индуцируется в обмотке якоря основным магнитным потоком. Значение ЭДС обмотки якоря зависит от ширины секции. Наибольшее значение ЭДС соотв. полному шагу, т.к. в этом случае с каждой секцией обмотки сцепляется весь основной магн. поток. На величину ЭДС о. я. влияет положение щёток: при их нахождении на геометрической нейтрали ЭДС наибольшая, уменьшается, если щётки сместить с нейтрали.

ЭМ момент. При прохождении по пазовым проводникам обмотки якоря тока Ia на каждом из проводников появляется ЭМ сила Fэм=BliIa. Совокупность всех электромагнитных сил на якоре, действующих на плечо, равное радиусу сердечника якоря, создаёт на якоре электромагнитный момент.

В зависимости от способа питания обмотки возбуждения генераторы постоянного тока могут быть с независимым возбужде­нием и с самовозбуждением. При независимом возбуждении обмотка возбуж­дения включается в сеть вспомогательного источника энергии по­стоянного тока. Для регулирования тока возбуждения Iв в цепи обмотки включено сопротивление r_р. При таком возбуждении ток Iв не зависит от тока в якоре Iя. При смешанном возбуждении на полюсах генератора помеща­ются две обмотки возбуждения — параллельная и последователь­ная.

Применение в машине постоянного тока того или иного типа обмотки якоря определяется технико-экономическими требовани­ями. Выбранный тип обмотки должен обеспечивать в машине необ­ходимую ЭДС при заданном токе. При этом следует стремиться к минимальному числу уравнительных соединений. Требования эко­номического характера при выборе типа обмотки сводятся к воз­можно лучшему использованию пазов сердечника якоря, что опреде­ляется значением коэффициента заполнения паза медью. при выборе типа обмотки следует отдавать пред­почтение обмоткам якоря с минимальным числом параллельных ветвей, например, простой волновой обмотке с 2а = 2, которая к тому же не требует уравнительных соединений.