ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ ПРО ЕЛЕКТРИЧНІ МАШИНИ

Вступ

Електричні машини постійного струму широко застосовуються в різних галузях промисловості.

Значного поширення електродвигунів постійного струму пояснюється їх цінними якостями: високими пусковим, гальмівних та перевантажувальним моментами, порівняно високим швидкодією, що важливо при реверсуванні і гальмуванні, можливістю широкого і плавного регулювання частоти обертання.

Електродвигуни постійного струму використовують для регульованих приводів, наприклад, для приводів різних верстатів і механізмів. Потужності цих електродвигунів досягають сотень кіловат. У зв'язку з автоматизацією управління виробничими процесами і механізмами розширюється область застосування малопотужних двигунів постійного струму загального застосування потужністю від одиниць до сотень ват.

У залежності від схеми живлення, обмотки збудження машини постійного струму поділяються на кілька типів (з незалежним, паралельним, послідовним і змішаним збудженням).

Спочатку створювалися машини постійного струму. Надалі вони значною мірою були витіснені машинами змінного струму. Завдяки можливості плавного і економічного регулювання швидкості обертання двигуни постійного струму зберігають своє домінуюче значення на транспорті, для приводу металургійних верстатів, в кранових і підйомно-транспортних механізмах. У системах автоматики машини постійного струму широко використовуються в якості виконавчих двигунів, двигунів для приводу стрічкопротяжних самозапісивающіх механізмів, як тахогенератором та електромашинних підсилювачів.

Пристрій і принцип дії двигунів постійного струму

Пристрій машин постійного струму (генераторів і двигунів) у спрощеному вигляді показано на рис.1. До сталевого корпусу 1 статора машини прикріплені головні 2 і додаткові 4 полюси. На головних полюсах розташована обмотка збудження 3, на додаткових - обмотка додаткових полюсів 5. Обмотка збудження створює магнітний потік Ф машини.

Рис.1

На валу 10 двигуна закріплений циліндричний магнітопровід 6, у пазах якого розташована обмотка якоря 7. Секції обмотки якоря приєднані до колектора 9. До нього ж притискаються пружинами нерухомі щітки 8. Закріплений на валу двигуна колектор складається з ряду ізольованих від нього і один від одного мідних пластин. За допомогою колектора, і щіток здійснюється з'єднання обмотки якоря з зовнішньої електричної ланцюгом. У двигунів вони, крім того, служать для перетворення постійного по напрямку струму зовнішньої ланцюга в змінюється по напрямку струм у провідниках обмотки якоря.

Додаткові полюси з розташованої на них обмоткою зменшують іскріння між щітками й колектором машини. Обмотку додаткових полюсів з'єднують послідовно з обмоткою якоря і на електричних схемах часто не зображують.

Для зменшення втрат потужності магнітопровід якоря виконаний з окремих сталевих листів. Всі обмотки виготовлені з ізольованого проводу. Крім двигунів, що мають два головних полюси, існують машини постійного струму з чотирма і б ό льшим кількістю головних полюсів. При цьому відповідно збільшується кількість додаткових полюсів і комплектів щіток.

Якщо двигун включений в мережу постійної напруги, то при взаємодії магнітного поля, створеного обмоткою збудження, і струму в провідниках якоря виникає обертаючий момент, що діє на якір

ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ ПРО ЕЛЕКТРИЧНІ МАШИНИ

Електричної називають машину, в якій відбувається перетворення механічної енергії в електричну (генератор), або електричної енергії, в механічну (двигун), або електричної енергії в електричну, іншого роду струму, іншої напруги і частоти (перетворювач).

Електричні машини володіють властивістю оборотності: вони можуть працювати як в генераторному, так і в руховому режимі. Залежно від роду струму електричні машини підрозділяють на машини змінного і постійного струму. Найпоширенішими електричними машинами змінного струму є асинхронні електродвигуни, широко вживані як привід верстатів, механізмів і різного технологічного устаткування промислових підприємств.

Асинхронними електродвигунами називають такі електричні машини змінного струму, у яких ротор обертається з частотою, меншої частоти обертання магнітного поля статора. Вони бувають з короткозамкнутим або фазним ротором. Електродвигуни з короткозамкнутим ротором застосовують за відсутності необхідності обмеження великих пускових струмів або регулювання частоти обертання ротора, а з фазним — при необхідності регулювання частоти обертання, плавного пуску і збереження високого пускового моменту електродвигуна.

Асинхронний електродвигун трифазного струму і його основні конструктивні елементи показані на мал. 1.

Мал. 1. Асинхронний електродвигун трьох фазного змінного струму:

а — розібраний двигун, би — „біляча клітка» короткозамкнутого ротора, в — короткозамкнутий ротор в зібраному вигляді; / — сердечник ротора, 2 — вал, 3 і в — підшипникові щити, 4 — станина, 5 — обмотка статора. 6 — жалюзі вентиляційних отворі, 7 — коробка висновків, 9 — вентилятор, 10 — стрижні «білячої клітки», 11 — замикаюче кільце

На промислових підприємствах разом з асинхронними електродвигунами застосовують також електричні машини постійного струму, які служать як генератори постійного струму агрегатів електрозварювань, двигунів різних підйомно-транспортних пристроїв, джерел постійного струму, використовуваного для антикорозійних покриттів металів гальванічним способом і ін. Перевагами електродвигунів постійного струму перед асинхронними електродвигунами є можливість регулювання в широких межах частоти обертання і великого моменту, що розвивається при пуску машини. Завдяки цим властивостям електричні машини широко використовують як і тягових двигуни кранів електрифікованого транспорту.

Основні конструктивні елементи електричної машини постійного струму показані на мал. 2.

Електричні машини розрізняють по наступних ознаках:

- роду струму (постійний і змінний);

- числу фаз (однофазні і трифазні);

- виконанню ротора (з короткозамкнутим або фазним ротором);

- способу охолоджування (з природним охолоджуванням — двигуни, що не мають охолоджуючих пристроїв, і з самовентиляцией—двигатели, що мають вентилятори, укріплені на частині, що обертається). У електродвигунів із зовнішньою самовентіляцией охолоджується зовнішня поверхня, а активні частини закриті для доступу повітря;

- формі виконання (на лапах, вбудовані з фланцевим підшипниковим щитом і ін.);

способу захисту від дії навколишнього середовища (відкриті, захищені, каплезащищенниє, бризгозащищенниє, водозахищені, закриті, вибухозахищені і герметичні).

Мал. 2. Електрична машина постійного струму:

1 — передній підшипниковий щит, 2 — траверсу з щітковим апаратом, 3 — колектор, 4 — сердечник якоря, 5 — обмотка якоря, 6 — вентилятор, 7 — обмотка полюса, 8 — полюс, 9— станина, 10 — дошка затисків, 11 — задній підшипниковий щит

Відкриті — електродвигуни, що не мають спеціальних пристроїв, що виключають можливість випадкового дотику до тих, що обертаються і токоведущим частинам, а також попадання сторонніх предметів всередину машини.

Захищені — електродвигуни, що мають пристрої (сітки, грати, ковпаки і ін.), що оберігають від випадкового дотику до тих, що обертаються і токоведущим частинам, а також попадання сторонніх предметів, що виключають можливість, всередину машини.

Каплезащищенниє — електродвигуни, що мають пристрої, що захищають внутрішні частини машин від попадання в них прямовисно падаючих крапель рідин (води, масла і ін.).

Бризгозащищенниє — електродвигуни, що мають пристрої (жалюзі, кришки і ін.), що виключають можливість попадання в них водяних бризок, падаючих прямовисно або під кутом 45° з будь-якої сторони.

Водозахищені — електродвигуни, що мають пристрої (сальники, гумові прокладки і ін.), що виключають можливість проникнення води всередину машини при обливанні її струменем води з брандспойта.

Закриті — електродвигуни, внутрішній простір яких відокремлено від зовнішнього середовища.

Вибухозахищені — електродвигуни, корпус яких по міцності і конструкції здатний протистояти вибуху газу, що накопичився всередині, не допускаючи при цьому запалювання газів, що містяться в навколишньому машину зовнішньому середовищі.

До 1950 р. електричні машини, що випускаються вітчизняними заводами, при одних і тих же електричних параметрах (потужності, напруги, частоти обертання) мали не тільки різні позначення типів, але відрізнялися також габаритами, масою, настановними розмірами і конструкцією окремих елементів машин, що виключало взаємозамінність окремих деталей електричних машин і тому істотно ускладнювало їх ремонт. З 1950 р. промисловість випускає електричні машини у вигляді єдиних серій, що дозволяє скоротити число різнотипних деталей, а також кількість технологічного оснащення, необхідного для їх виготовлення, уніфікувати * деталі і складальні одиниці електричних машин, забезпечивши їх взаємозамінність. Так, наприклад, асинхронні електродвигуни з короткозамкнутими роторами і електродвигуни з фазними роторами відповідних габаритів і потужностей мають однакові статори і підшипникові щити. Електродвигуни різних виконань по захисту від дії зовнішнього середовища мають одні і ті ж настановні розміри, що дозволяє замінювати один двигун іншим без переробки фундаментів, перестановки санчат або зміни відстаней між отворами для болтів кріплення електродвигуна до підстави.

Колекторниє пластини машини запресовані в пластмасі. Усередині колектора є сталева втулка для насадки його на вал якоря. Над колектором розташована траверсу 6щіткотримачів, прикріплена болтами до переднього підшипникового щита 11, що має отвори овальної форми, які дозволяють переміщати траверсу по колу і встановлювати щітки понейтралі машини.

Якір обертається в шарикопідшипниках 9 і 21, зовнішні кільця яких вставлені в отвори підшипникових щитів 11 і 19. Підшипники закриті зсередини кришками 8 до 23, а зовні — кришками 10 і 22. Балансування якоря здійснюється за допомогою сталевого диска 7, у відповідних точках якого (в процесі балансування) просвердлюють отвори, регулюючи таким чином рівномірний розподіл маси якоря по його колу. Розташування, кількість і розміри отворів в дисках залежать від розташування і величини дисбалансу. Балансируєтся і сторона якоря, де розташований вентилятор.

При роботі електричних машин виникають електромагнітні коливання, що створюють перешкоди радіоприйому. Для придушення цих перешкод електрична машина забезпечена спеціальним помехоподавляющим пристроєм, що складається з конденсаторів 15, розташованих під дошкою 14, і затисків 13.

Система вентиляції машини — аксіальна і здійснюється повітрям, засмоктуваним вентилятором 20 через жалюзі переднього підшипникового щита 11 і що викидається через грати заднього підшипникового щита 19. До станини машини приварені лапи, якими за допомогою болтів вона кріпиться до рами або фундаменту.

Пристрій машини П-41 характерний для машин постійного струму єдиної серії П з 1-го по 6-й габарити. Машини постійного струму цієї серії великих габаритів декілька відрізняються по своїй конструкції від машини, показаної на мал. 35, а.

Наприклад, в машині П-91 9-го габариту (мал. 35, би) сердечник якоря має відкриті пази, в які вкладені жорсткі котушки обмотки, і горизонтальні крізні вентиляційні канали, 27, поліпшуючі умови охолоджування сердечника і обмотки якоря. Нажімниє шайби, що пресують листи сердечника якоря, віділлють з чавуну у вигляді трьох кілець, сполучених ребрами.

Колектор має чавунну втулку 26, що спирається на вал трьома ребрами. Сталеві нажімниє конуси 25 колектора ізольовані від пластин горячепрессованнимі манжетами з міканіта.

Обмотка має гнуті головки тільки на стороні вільного кінця валу, оскільки виконана з одновіткових котушок. Лобові і пазові частини обмотки якоря утримуються бандажами28, намотаними із сталевого дроту. На додаткові полюси, виконані з товстої смугової сталі, надіті котушки, які утримуються на полюсах штампованою рамкою. Котушки намотані з мідних шин прямокутного перетину.

Ротор обертається в підшипниках каченія: у кульковому — на стороні колектора і роликовому — на стороні вільного кінця валу.

Станина машини П-91 — зварна гнута з листової сталі з привареними до неї лапами для установки і кріплення болтами на фундаменті або рамі.

Поиск по сайту: