Что представляет собой якорь машины постоянного тока

Что такое якорь в электродвигателе — Спецтехника

Обязательно наложите бандаж на обмотку. Делать это лучше всего рядом с коллектором, чтобы можно было удобней производить крепеж витков катушек. Многие не знают, что такое бандаж. Фактически, это пара витков толстой нитки, которая должна быть плотно намотана и завязана. Капроновую нить лучше не применять, ведь она может оплавиться в процессе работы двигателя. Лучше всего использовать изделия из хлопчатобумажного материла.

После окончания работ обязательно проверьте перемотанный якорь на наличие обрывов или межвитковых замыканий. Делать это необходимо до того, как якорь будет пропитан, в противном случае заменить обмотку будет сложнее. Пропитку необходимо производить с целью крепления витков катушки. Ее можно выполнить при помощи эпоксидной смолы или лака.

Последний этап – проточка. Именно от качества выполнения этой работы зависит, как сильно будет искрить перемотанный якорь. При этом биения не должны превышать 0,05 мм. После завершения проточки необходимо снова провести проверку на факт наличия замыканий между витками и на корпус.

Техника часто подвергается перегрузкам и механическим повреждениям. Стоит всего раз уронить или что-нибудь пролить на инструмент, как на обмотке ротора появляется ржавчина, а сам якорь смещается. Последствия плачевны: электродвигатель перегревается, искрит и вибрирует. Работа с таким инструментом опасна.

Если у вас есть навыки ремонта техники и минимальный набор инструментов, то устранить неисправность поможет перемотка якоря в домашних условиях. Дело в том, что именно обмотка принимает на себя первые «удары» неправильной эксплуатации. Жилы проводника разрываются и обгорают. Их замена продлит жизнь техники и увеличит производительность двигателя.

Прежде чем приступать к ремонту, подготовьте инструменты и материалы:

Чтобы не делать лишнюю работу, важно правильно выявить причину поломки техники. Для этого осмотрите инструмент и проверьте, поступает ли ток на коллектор и кнопку пуска, при помощи мультиметра или индикатора. Если все в порядке, то нужно осмотреть прибор изнутри.

Отключите инструмент от питания, и разберите корпус. Понюхайте ротор. Если произошло межвитковое замыкание, то изоляционное покрытие оплавляется и источает резкий запах.

Когда внешних признаков неисправности нет, стоит проверить ламели якоря мультиметром. Переключите прибор в режим омметра, и выставьте диапазон в 200 Ом. Двумя щупами «прозвоните» соседние ламели. Смена сопротивления свидетельствует о поломке в катушке.

Омметр можно заменить лампочкой. Подключите плюс и минус клеммы на вилку прибора, а в разрыв поставьте лампу. Вращайте вал якоря рукой. Если лампочка «моргает», значит, произошло межвитковое замыкание. Лампа не горит? Значит, произошел обрыв цепи или отсутствует сопротивление в одной из ламелей.

Замена обмотки и новая изоляция предотвратят перегорание двигателя. Чтобы продлить срок эксплуатации электродвигателя, перемотку ротора рекомендуется проводить не реже чем раз в два года.

Инструкция: как перемотать обмотку якоря

Перед перемоткой нужно зафиксировать основные показатели двигателя. Посчитайте и запишите: количество пазов якоря и ламелей коллектора. Определите шаг намотки. Наиболее распространенный шаг 1–6 — когда катушка укладывается в начальный паз, затем в 7 и закрепляется на 1 пазу.

В некоторых заводских обмотках применяется сброс вправо или влево. Например, при намотке и сбросе вправо, катушка уходит вправо от начального паза. Так, при количестве пазов якоря 12, шаге намотки 1–6 и сбросе вправо, обмотка закладывается в 1 паз, затем в 8 и после намотки н

i-perf.ru

Как правильно перемотать якорь электродвигателя

Как вы понимаете, в нашей жизни нет ничего вечного, особенно это касается электроинструментов. Поломка электроинструментов происходит в самое неподходящее время. В основном причиной неисправности является поломка электродвигателя, причиной поломки может быть механическое повреждение или замыкание, очень часто выходит из строя якорь.

Но не спешите избавляться от техники, которая вам служила много лет, есть шанс реанимировать инструмент. Обратите внимание на такую услугу, как перемотка электродвигателей от neringa-service.ru.

Но можно отремонтировать якорь электродвигателя своими руками. В этой статье мы рассмотрим один из важных моментов в ремонте электродвигателя, этапы перемотки якоря электродвигателя.

Подготовительные работы

Разбираем и осматриваем составляющие электродвигателя, особое внимание уделяя обмотке. Устанавливаем, сколько витков обмотки якоря и производим замер сопротивления изоляции. Теперь можно приступать к основному процессу.

Специфика работы

Все операции нужно проводить аккуратно, не спеша:

• Удаляем обмотку и снимаем коллектор.
• Выполняем очистку коллектора.
• Для установки концов новой намотанной катушки делаем пазы в якоре.
• В паз якоря необходимо установить гильзу (гильзу можно изготовить из электротехнического картона).
• Производим обмотку не нарушая последовательности, витки необходимо делать до заполнения пазов якоря (укладку необходимо производить против часовой стрелки, со стороны вала).
• Укладываем изоляцию на обмотку (изготавливается из хлопчатобумажного материала).
• Пропитываем изоляцию с помощью лака или эпоксидной смолы.
• Проверяем амперметром переменного тока якорь.

• Протачиваем якорь.
• На специальном станке фрезеруем межламельное пространство.
• Производим балансировку, чистку и шлифовку якоря.
• Якорь повторно проверяем на наличие замыканий и обрывов.
• Собираем все составляющие электродвигателя.
• По окончании выполнения всех работ необходимо убедиться, нет ли замыкания на корпусе и обмотке электродвигателя.

В заключение необходимо отметить, что все работы необходимо выполнять очень внимательно, не допускать попадания пыли и сторонних предметов в обмотку якоря. После проточки якоря биения не должны превышать 0,05 мм. Все токарные работы и балансировку выполнять на исправных станках.

В последующем, во избежание повторных ремонтов, необходимо правильно эксплуатировать и хранить электроинструменты.

Источник: https://mzoc.ru/prochie/chto-takoe-yakor-v-elektrodvigatele.html

Устройство и конструкция коллекторной машины постоянного тока | Общие сведения об электрических машинах

Подробности Категория: Электрические машины

Устройство и основные элементы конструкции коллекторной машины постоянного тока

К основным частям машины постоянного тока коллекторного типа относятся статор (неподвижная часть), ротор (вращающаяся часть, которую в машинах постоянного тока обычно называют якорем), разделенные воздушным зазором, и коллектор. На внутренней поверхности статора укреплены полюса, предназначенные для создания в машине магнитного потока. Первоначально это были постоянные магниты, а в 1863 г. Г. Уайльдом было предложено применять электромагниты.

Кольцевой якорь.

Важным этапом в развитии конструкции машины постоянного тока был кольцевой якорь, предложенный А. Пачинотти в 1860 г. для двигателя и независимо от него 3. Граммом в 1870 г. для генератора. Кольцевой якорь, несущий обмотку, соединенную с коллектором, представляет собой полый цилиндр, собранный из листов электротехнической стали, укрепленный на валу машины.

Обмотка кольцевого якоря состоит из ряда катушек, равномерно расположенных по окружности. Простейший способ образования замкнутой обмотки — это последовательное соединение рядом лежащих катушек. Концы катушек, в замкнутой обмотке общие для двух соседних, присоединены к коллекторным пластинам. На рисунке 258 дан эскиз двухполюсного генератора постоянного тока с кольцевым якорем.

Щетки, как это бывает обычно, установлены на нейтральной линии между полюсами.

Рис. 258. Кольцевой якорь.

При принятом направлении вращения по часовой стрелке э. д. с. в активных частях проводников, расположенных в зоне северного полюса, направлена «от нас», в зоне южного полюса — «к нам». Э. д. с.

витков соответственно верхней или нижней частей рисунка, складываясь, создают напряжение между щетками. Часть обмотки, состоящая из витков, идущих друг за другом по схеме, в пределах от одной щетки до следующей составляет параллельную цепь (ветвь).

На рисунке 258 таких параллельных ветвей две: 2а = 2, где а — число пар параллельных ветвей.

Рис. 259. Потенциальный многоугольник э. д. с.

Генератор с кольцевым якорем в определенной степени является технически совершенной машиной. Выполняя соответствующее число катушек и витков в каждой катушке, можно получить э. д. с. требуемой величины, пульсация э. д. с. незначительна. Но кольцевому якорю свойственны и определенные недостатки. Поскольку э. д. с. в проводниках наводятся в результате пересечения ими индукционных линий потока в воздушном зазоре, то э. д. с.

возникнут только в проводниках, лежащих на наружной поверхности якоря. Таким образом, кольцевой якорь характеризуется плохим использованием проводникового материала, затраченного на выполнение обмотки. К недостаткам относятся также трудность крепления обмотки и возможность выполнения намотки практически только вручную.

Величина пульсации напряжения, называемой коллекторной, может быть наглядно определена при помощи так называемого потенциального многоугольника э.д.с. якоря. Будем иметь в виду лишь первую гармоническую э.д.с. в витке обмотки, а ширину щетки считать достаточно малой. Изобразим э.д.с. катушек векторами и отложим эти векторы друг за другом под углом, определяемым пространственным сдвигом между катушками.

Обойдя две следующие друг за другом параллельные цепи (на рис. 258 это будет обход всей обмотки), получим правильный многоугольник с числом сторон, равным числу катушек на две параллельные ветви (рис. 259). При вращении якоря вращается также и соответствующий его обмотке потенциальный многоугольник э.д.с., но по отношению к неподвижным щеткам картину векторов э.д.с. можно считать как бы «условно застывшей».

На щетках будет напряжение, определяемое отрезком внутри многоугольника линии, проходящей через щетки. Как ясно из рисунка, вследствие конечного числа сторон многоугольника напряжение на щетках будет несколько меняться (пульсировать).

Как видно из таблицы 9, достаточно около  двадцати коллекторных пластин на две параллельные цепи, чтобы пульсацию можно было считать практически незаметной, что и справедливо для генераторов, питающих электроэнергией промышленные установки. С колебаниями напряжения на коллекторе следует считаться главным образом в установках проводной и радиосвязи, где эти колебания могут создать нежелательные помехи.
Рис. 260. Перенос проводника с внутренней стороны кольца на внешнюю поверхность барабана.

При сдвиге щеток с нейтрали (рис. 258) напряжение между ними уменьшается (имеется в виду холостой ход генератора), так как в этом случае в параллельных цепях в проводниках, расположенных на якоре в зоне угла сдвига щеток, э. д. с. действуют навстречу э. д. с. остальных проводников. В предельном случае, когда положение щеток будет совпадать с осью полюсов, э. д. с. обмотки кольцевого якоря будет равна нулю. Барабанный якорь был предложен Ф. Гефнер-Альтенеком в 1872 г.

Этот якорь выгодно отличался от кольцевого тем, что теперь не только сторона проводника, расположенная на наружной поверхности кольцевого якоря, стала активной, но и та, которая лежит на внутренней стороне кольца. Это было достигнуто вынесением ее на наружную поверхность барабана, на ту его часть, где магнитное поле таково, что э.д.с. сторон витка складываются (рис. 260). На рисунке стороны витка показаны уложенными в пазы, укладка в пазы впервые была применена Венштремом в 1882 г.

Сердечник якоря, вращаясь в магнитном поле, подвергается перемагничиванию. Поэтому для уменьшения потерь от вихревых токов сердечник набирают из отдельных листов электротехнической стали Э1, Э2 толщиной 0,5 мм при нормальной для машин постоянного тока частоте перемагничивания 20—60 гц и из стали Э3 при более высоких частотах.

Листы либо насаживают непосредственно на вал, либо набирают на якорную втулку, которую надевают на вал, и изолируют друг от друга слоем лака или бумагой толщиной 0,03—0,05 мм. Иногда изоляцией служит тонкий слой окиси. В сердечнике якоря в зависимости от выбранной системы вентиляции могут быть аксиальные или радиальные каналы.

В последнем случае листы сердечника якоря в осевом направлении собирают отдельными пакетами каждый размером 4—7 см, между которыми оставляют промежутки 0,8—1 см, являющиеся вентиляционными каналами. На рисунке 261 показан барабанный якорь машины постоянного тока небольшой мощности, там же изображен лист стали сердечника с каналами аксиальной вентиляции.

Рис. 261. Якорь машины постоянного тока (а) и лист стали сердечника (б):

1 — сердечник якоря; 2 — секция обмотки;3 — коллектор.

В листах сердечника якоря равномерно по окружности штампуются пазы, в которых располагается обмотка якоря. Как будет показано далее, форма паза влияет на протекание процесса коммутации, основного физического процесса в коллекторной машине, связанного с переходом секции из одной параллельной ветви в другую.

В этом смысле открытые пазы наиболее благоприятны, поэтому в машинах постоянного тока они получили преимущественное распространение. Но при открытых пазах увеличиваются пульсации индукции кривой поля машины (рис. 108,а). Поэтому при малых диаметрах якоря, когда пульсации проявляются больше, наряду с открытыми пазами применяют пазы полузакрытые.

Эскизы пазов были даны на рисунке 85.

Обмотку в пазах кренят при помощи клиньев и бандажей из стальной проволоки, наматываемых поверх якоря.

Коллектор

Рис. 262. Коллектор: 1 — корпус коллектора; 2 — стяжной болт; 3 — нажимное кольцо; 4 — изоляция (миканит); 5-петушки; 6 — пластины; 7 — миканит; 8 — медь.

Коллектор представляет собой одну из ответственных частей машины. Поверхность коллектора должна быть строго цилиндрической, не подверженной каким-либо деформациям, в частности тепловым, несмотря на то, что вследствие трения щеток и потерь в переходном слое между щетками и коллектором нагрев коллектора может быть значительным, и в процессе работы машины на коллекторе в той или иной мере наблюдается искрение.

Коллектор изготовляют из медных пластин клинообразного сечения, разделенных прокладками из твердого изоляционного материала (например, миканита) толщиной в прессованном состоянии 0,6—1 мм (рис. 262). Для изготовления коллекторных пластин применяют холоднокатаную медь, обладающую высокой механической прочностью. Для более ответственных коллекторов используют кадмиевую медь.

Пластины и прокладки между ними собирают в один цилиндр и при помощи нажимного конуса (кольца) закрепляют на стальном корпусе, от которого они изолированы. Обмотку якоря с коллектором, если разница их диаметров невелика, соединяют непосредственно теми же проводниками, из которых выполнена обмотка, впаивая концы секций в пластины.

При значительной разнице между этими диаметрами концы секций и пластин соединяют при помощи промежуточных звеньев, называемых петушками.

Рис. 263. Щетки. Рис. 264. Щеткодержатель. Рис. 265. Щеточная траверса:

1 — щетка. 2 — щеточный болт;3 — изоляция.

Съем тока с коллектора или подвод тока к нему осуществляется щетками посредством скользящего контакта между ними и коллектором. В современных машинах чаще всего используются угольно-графитовые щетки, имеющие форму прямоугольных брусков (рис. 263) шириной по окружности от 5 до 30 мм, длиной в направлении от машины от 5 до 50 мм. Типичная конструкция щеткодержателя (одна из простых) показана на рисунке 264.

Щетка 1 помещена в обойме щеткодержател я и при помощи пружины 2 прижимается к коллектору с силой 1,5—2,5 н/см2 (~150—250 Г/см2). Щеткодержатель насаживают и закрепляют на щеточном болте щеточной траверсы (рис. 265); от траверсы болты изолированы. Щетка 1 со щеточным болтом 2 связана гибким токоведущим тросиком. Все щетки одной полярности электрически связаны между собой и присоединены к выводному зажиму машины.

В машинах малой и средней мощности щеточную траверсу устанавливают на подшипниковом щите, в машинах большей мощности ее можно крепить к станине.

Рис. 266. Основная конструктивная схема машины постоянного тока:

1— подшипниковый щит; 2— коллектор; 3 — подшипник; 4 — сердечник якоря; 5 — основные полюса; 6 — станина; 7 — вал; 8 — вентилятор.

Эскиз конструктивной схемы машины постоянного тока показан на рисунке 266.

Неподвижная часть машины

Неподвижная часть машины — статор представляет собой массивную станину, являющуюся в машине постоянного тока одновременно ярмом в той части, по которой проходит поток основных и дополнительных полюсов. Станину выполняют из стального литья, листовой стали или реже из чугуна. К внутренней части станины крепят основные и между ними располагают дополнительные полюса (на рис. 266 дополнительные полюса не видны).

Основные полюса служат для создания потока возбуждения, дополнительные — для улучшения уже упоминавшейся раньше коммутации, иначе обеспечения безыскрового снятия тока щетками с коллектора. Сердечники основных и дополнительных полюсов обычно штампуют из листовой электротехнической стали толщиной от 0,5 до 2 мм и шпильками стягивают в осевом направлении.

Со стороны зазора — воздушного промежутка между полюсом и якорем размером около 1 мм в малых машинах и до 1 см в крупных — основной полюс заканчивается полюсным наконечником. Очертанием полюсного наконечника, как и в синхронных явнополюсных машинах, определяется пространственное распределение кривой поля в воздушном зазоре.

Машина постоянного тока обычно выполняется с постоянным по величине воздушным зазором в средней и притом большей части полюсного наконечника. Катушка возбуждения, намотанная на каркас, удерживается на сердечнике выступами полюсных наконечников. Полюса к станине крепятся болтами.

К станине машины с обоих ее торцов крепят подшипниковые щиты, чугунные или стальные, в которых устанавливают подшипники качения или, что реже, скольжения (рис. 266).

Источник: https://leg.co.ua/info/elektricheskie-mashiny/obschie-svedeniya-ob-elektricheskih-mashinah-13.html

Устройство коллекторных машин постоянного тока

Характерным признаком коллекторных машин является наличие у них коллектора — механического преобразователя переменного тока в постоянный и наоборот. Необходимость в таком преобразователе объясняется тем, что в обмотке якоря коллекторной машины должен протекать переменный ток, так как только в этом случае в машине происходит непрерывный процесс электромеханического преобразования энергии. 

К коллекторным машинам постоянного тока относятся двигатель постоянного тока ДПТ и генератор постоянного тока ГПТ которые имеют одинаковую конструкцию и могут заменять друг друга то есть ДПТ может работать как ГПТ и наоборот. Разберем устройство коллекторных машин на примере двигателя постоянного тока.

  Коллекторная машина постоянного тока состоит из:

1. Якоря (подвижная часть) который состоит из вала,обмотки якоря, коллектора, двух подшипников и сердечника. Сердечник — это цилиндр из штампованных листов электротехнической стали толщиной 0,5 мм покрытых электроизоляционным лаком. Такая сборная конструкция служит для уменьшения вихревых токов. В сердечнике есть пазы в которые вложены пазовые стороны обмотки якоря.
2. Статора (4) (неподвижной части) — станина, главные полюса с полюсными катушками(2,3).

Статор конструктивно может быть выполнен двух видов:

• сборный — состоит из цельной тянутой трубы и прикреплённым к ней внутри полюсов. Сердечник полюса выполнен в виде стального бруска либо из шихтованных пластин 0,5 — 1 мм. Обмотка полюса намотана вокруг сердечника. Обмотки полюсов соединены между собой последовательно и образуют обмотку возбуждения которая при подключении к источнику постоянного тока создаёт магнитное поле в магнитной системе двигателя.
• цельный шихтованный — применяется в машинах мощностью 600 Вт и более. Он состоит из из пакета пластин электротехнической стали сложной конфигурации толщиной 0,35 — 0,5 мм.

Устройство щеточно коллекторного перехода

Наиболее сложным и ненадежным местом коллекторной машины является щеточно коллекторный переход который состоит из щеток (которые крепятся в щеткодержатели) и коллектора который состоит из набора коллекторных пластин трапецеидального сечения, разделенных миканитовыми прокладками.

Пластины из меди и миканита удерживаются в сжатом состоянии за нижнюю часть, имеющую форму «ласточкина хвоста», посредством стальных конусных колец 1 (рис. 13.2). Выступающая вверх часть коллекторных пластин 6, называемая «петушок», служит для присоединения секций обмотки якоря к пластинам коллектора.

Коллекторные пластины изолируют от конусных колец миканитовыми манжетами 3, а от втулки 5 — миканитовым изолирующим цилиндром 4. Поверхность медных пластин каллектора в процессе работы машины постепенно истирается щетками.

Что бы при этом миканитовые прокладки не выступали над рабочей поверхностью медных пластин, что могло бы привести к нарушению электрического контакта коллектора со щетками, приходится периодически выполнять «продораживаные» коллектора. Эта операция состоит в том, что между рабочими поверхностями коллекторных пластин фрезеруют пазы (дорожки) на глубину до 1,5 мм (рис. 13.4).

Достоинства и недостатки коллекторных машин постоянного тока

Электрические машины постоянного тока используют как в качестве генераторов, так и двигателей. Наибольшее применение имеют двигатели постоянного тока, диапазон мощности которых достаточно широк: от долей ватта (для привода устройств автоматики) до нескольких тысяч киловатт (для привода прокатных станов, шахтных подъемников и других крупных механизмов).

Двигатели постоянного тока широко используют для привода подъемных устройств в качестве крановых двигателей и привода транспортных средств, а также в качестве тяговых двигателей.

Основные достоинства двигателей постоянного тока по сравнению с бесколлекторными двигателями переменного тока — хорошие пусковые и регулировочные свойства, возможность получения частоты вращения более 3000 об/мин, а недостатки — относительно высокая стоимость, некоторая сложность в изготовлении, пониженная надежность.

Эти недостатки машин постоянного тока обусловлены наличием в них щеточно-коплекторного узла, который к тому же является источником радиопомех и пожароопасности.

Но, несмотря на отмеченные недостатки, двигатели постоянного тока в некоторых случаях пока незаменимы, так как обладают большой перегрузочной способностью, хорошими пусковыми и регулировочными свойствами.

Источник: https://electrikam.com/ustrojstvo-kollektornyx-mashin-postoyannogo-toka/

������������� ������ ����������� ����

������� / �������� ���������� / ������������� ������ ����������� ����

������������� ������ ����������� ���� (���) ����� ������� ������ ����������, ��������� ����������� ����������� ��������� ������������ �� ��� � �������� ������������ ����������, ��� � � ���� ���������.

�������� ����� ����� ���������� ����������� ��� ��������:

• �����������;
• ��������� ����������;
• ��������� �������.

�������� ���������������� ���������������  �������� ��������������� ����������, � ����� ������������ ������������� �����������.

����������� ����� ����������� ����

������������� ������ ����������� ���� � ��������, ������� ��������������� ������������ ������� � �������������, � ����� ������������ �������� ��������������.

������ � �����, ������ ������������ ������� �� ��������� ������: ����������� (��������) � ��������� (�����).

�������� ��������� �������� ������������� ������:

1. �������. ����� ����� ��������. ��� ���� ��� ������� ���������� �� ������������ ��������� (���������������).
2. ������. ����� �������, ������� � ������������ ������� ��������� ���������� ������.
3. ���������. �������� ������� �����.
4. �������. ������������� � ����� ����������.
5. ���������. ��������� ������� ����������� ��� ��������������� ������� � ����������� �� ������ ��.

������ 1-2 ��������� � ����������, ��������� � � �����.

����� �������� � ��� ����, ��� ����� ������� ��������� �������������� ��������. ��� ����� ��� ���������� ���������� ����� � ��� ����������� ������� ������� ���.

��� �������� ������������� ������ ����������� ����

��� ���� �������� �����, �������������� ��� �������� ������� ������, � ������� ��� ����� ���������������: ������������ � ������������.

������ �� ��� ����� ���� ����������� ����������������:

1. ����������������. ������� ������ � ����������, ���������� �� ����������. �� ���� ����� ������������ ���������� ����, ���������� ��������� ������. ���������� ������������� �������-������������� ����, ��� ��� ���� ������� ������� �� ������� ������ �� 180 ��������.
2. ���������. �������� ������ ������� ���. ������ ���������� ������������ �� ���� ����������.

��������� ���� ��� ����� ��������� ������� ���������������, ���������������� ����������.

������������� ������ ����������� ���� ���������� ���, ��� �� ����������� �������� � ���� ��������� � ���������� �������.

����������� �������� ������������� ����� ����������� ����

������������� ������ ��������� �� ��, ��� �������� ����� ��������� ���� ������������� ����� ����� ��������� ������ � ��������������� �������.

��� ����������� ���, ��� �������� ���������� ������������ ����� �� ���� ������ ����� ��������. �������� ����� �������� �������� ������� ���������� �������� �����������. ��������� ��������� �������, �������� ����, ������ ��������� � ��� ��� ������������������ ����������� ����.

�������� �� ��, ��� �������� ������� ���������� ������ ���� ��������������� ��� ������������ � ��������� �����, � ��������� ����� ��� ������ ������ ����������� ������� ����������� � ��������� ����������� ����������.

� ����������� ���� ������������� ������ �������� ����, � ������� ������������� ������ ����������� ���� ����� ��������� ����� ����������������.

���� ����� �� �������������� � ��������������� ������������� ����� ������ �� �������� �� ���������, ���������� � ��� �����������, ��� �� �������������� �������� � �� �� ���������� ��� �� ����� �������� ������ � ������ ��������� �������� ������.

������������� ������������� ����� ����������� ����

����������� ������������� �������� ��� �������� ���� ������������� �����:

1. ����������,
2. �����������,
3. ������������.

���������� ��������� �, ��� ���������, ��������������� �������� ������ ��� ���� ���������� � ������ ���, ��������� ����������� ������� �������������, ������ ������������ �� ���������� ���� ������������� � ������������.

������������ ������������� ������ �� ��� ��������������, �� � � ��� ���� ���� ������������ � � �� ������� ������� ������� ������������ ��������, � �� ����� ��� ����������� ������������� ������ ����������� ��������� ��������� ������������ �� �����.

�������, ������������ ������������� ������ ���� �� ���� �������� �������� ������� ������������� (� ��� �������� � �������������� �������� �� �� ������������, ��-�� ���� ���� ����������� ���������� �� ���� �� ������ ��� ���� ������������� �����), ������� �������� ��������������� ��� ���� �� ��������.

������������ ������������� ����� ����������� � ����������� ���� �� ��������

���� �� ��� ��������� ��� ��� ����������� � �� ��������, ������� ������������ ���������� � ��� ����������.

���� �� �������� ��������� � ���� � ������ �������� ������������ ������� �� ������ ������������, ������������ �� ���������� �������� ����������� � ���� �� ���� ���� �� ������ ������ �������� ��� ������������ ��� ������ � ���� ��������� ������� ������� �������������� ��������.

�������� ������� �������� �������� ��������, ������� ����� ����������� � ������ � ������������. ��� ������ ����� ���������� ���������� ������������ �������� � ������, ������ �� �� ������� ����� �� �������� �����������. ������ �� ������� ����������� ��� ������ � ��������������� ��� � ������� ������� � ����������� �������� ����������.

��� ����������� ������ ����� ��������� � ���������� ����������. ����� ������ ����������������, ����� ���������� ���������� ������������ ����� �� ����������� ����� �������� � �� ��� �������� ��� ����������� �����.

���� � ��� ���� �����, ����� ������ �� �����. �� ��������� ���� ������ ���������� �� ��������, � ��� ��� ������� ����������� ��������������.

� ���������� ������������� ����� ��������� �������� ������ ������ � �������������, ��������� � ���������� �������.

������ ����������� � ������ ���������� ������ � �������� ����� �������� �� ����������� ������ ��������, ��� ��� �� ������ ������ ������������ ���� ����������, ����� �������� ��� ������������ ��� ������� � ������ ����� ��������.

����� �� ����� ����� ����� ������ �������� �������������� � ����������� �������������� ������������ � ����� ����������� � ����������� ����, ������� � ���� ���� ����� ������������ ���� ������.

������ ������ ������� � �� ������������� �������� ��������� �� ������ ������������� �������������, �� � ������������� ����� ������. ��������� ������� �������� �� ��������, ������� ������� ��������� �� �������� � ���������� � ���� ����� ��� �������.

������� ������ ���� ������:

���������������� ������������

������� ������� � ���������������
�������������� ��������

Источник: https://www.elektro-expo.ru/ru/ui/17054/

Машины постоянного тока устройство и принцип действия

26 ноября 2011.
Категория: Машины постоянного тока.

В статье рассмотрено устройство простейшей машины постоянного тока, описан ее принцип действия. Дано определение принципа обратимости электрических машин и электромагнитной мощности.

Устройство простейшей машины

На рисунке 1 представлена простейшая машина постоянного тока, а на рисунке 2 дано схематическое изображение этой машины в осевом направлении.

Неподвижная часть машины, называемая индуктором, состоит из полюсов и стального ярма, к которому прикрепляются полюсы. Назначением индуктора является создание в машине основного магнитного потока.

Индуктор изображенной на рисунке 1 простейшей машины имеет два полюса 1 (ярмо индуктора на рисунке 1 не показано).

Вращающаяся часть машины состоит из укрепленных на валу цилиндрического якоря 2 и коллектора 3. Якорь состоит из сердечника, набранного из листов электротехнической стали, и обмотки, укрепленной на сердечнике якоря.

Обмотка якоря в показанной на рисунке 1 и рисунке 2 простейшей машине имеет один виток. Концы витка соединены с изолированными от вала медными пластинами коллектора, число которых в рассматриваемом случае равно двум.

На коллектор наложены две неподвижные щетки 4, с помощью которых обмотка якоря соединяется с внешней цепью.

Основной магнитный поток в нормальных машинах постоянного тока создается обмоткой возбуждения, которая расположена на сердечниках полюсов и питается постоянным током. Магнитный поток проходит от северного полюса N через якорь к южному полюсу S и от него через ярмо снова к северному полюсу. Сердечники полюсов и ярмо также изготовляются из ферромагнитных материалов.

1. Устройство и принцип действия простейшей машины постоянного тока в режиме двигателя

Режим генератора

Рассмотрим сначала работу машины в режиме генератора.

Рисунок 1. Простейшая машина постоянного тока

Рисунок 2. Работа простейшей машины постоянного тока в режиме генератора (а) и двигателя (б)

Предположим, что якорь машины (рисунки 1 и 2, а) приводится во вращение по часовой стрелке. Тогда в проводниках обмотки якоря индуктируется э. д. с., направление которой может быть определено по правилу правой руки (рисунок 3, а) и показано на рисунках 1 и 2, а. Поскольку поток полюсов предполагается неизменным, то эта э. д. с. индуктируется только вследствие вращения якоря и называется э. д. с. вращения.

Рисунок 3. Правила правой (а) и левой (б) руки

Значения индуктируемой в проводнике обмотки якоря э. д. с.

eпр = B × l × v,

где B – магнитная индукция в воздушном зазоре между полюсом и якорем в месте расположения проводника; l – активная длина проводника, то есть та длина, на протяжении которой он расположен в магнитном поле; v – линейная скорость движения проводника.

В обоих проводниках вследствие симметрии индуктируются одинаковые э. д. с., которые по контуру витка складываются, и поэтому полная э. д. с. якоря рассматриваемой машины

Eа = 2 × eпр = 2 × B × l × v.

(1)

Э. д. с. Eа является переменной, так как проводники обмотки якоря проходят попеременно под северным и южным полюсами, в результате чего направление э. д. с. в проводниках меняется. По форме кривая э. д. с. проводника в зависимости от времени t повторяет кривую распределения индукции B вдоль воздушного зазора (рисунок 4, а).

Частота э. д. с. f в двухполюсной машине равна скорости вращения якоря n, выраженной в оборотах в секунду:

f = n,

а в общем случае, когда машина имеет p пар полюсов с чередующейся полярностью,

Если обмотка якоря с помощью щеток замкнута через внешнюю цепь, то в этой цепи, а также в обмотке якоря возникает ток Iа. В обмотке якоря этот ток будет переменным, и кривая его по форме аналогична кривой э. д. с. (рисунок 4, а). Однако во внешней цепи направление тока будет постоянным, что объясняется действием коллектора.

Действительно, при повороте якоря и коллектора (рисунок 1) на 90° и изменении направления э. д. с. в проводниках одновременно происходит также смена коллекторных пластин под щетками. Вследствие этого под верхней щеткой всегда будет находиться пластина, соединенная с проводником, расположенным под северным полюсом, а под нижней щеткой – пластина, соединенная с проводником, расположенным под южным полюсом.

В результате этого полярность щеток и направление тока во внешней цепи остаются неизменными.

Рисунок 4. Кривые э. д. с. и тока простейшей машины в якоре (а) и во внешней цепи (б)

Таким образом, в генераторе коллектор является механическим выпрямителем, который преобразовывает переменный ток обмотки якоря в постоянный ток во внешней цепи.

Изменив знак второго полупериода кривой на рисунке 4, а, получим форму кривой тока и напряжения внешней цепи (рисунок 4, б). Образуемый во внешней цепи пульсирующий по значению ток малопригоден для практических целей. Для получения практически свободных от пульсаций тока и напряжения применяют более сложные по устройству обмотку якоря и коллектор. Однако основные свойства машины постоянного тока могут быть установлены на примере рассматриваемой здесь простейшей машины.

Напряжение постоянного тока на зажимах якоря генератора будет меньше Eа на величину падения напряжения в сопротивлении обмотки якоря rа:

Проводники обмотки якоря Iа с током  находятся в магнитном поле, и поэтому на них будут действовать электромагнитные силы (рисунок 2, а)

направление которых определяется по правилу левой руки (рисунок 3, б).  Эти силы создают механический момент , который называется электромагнитным моментом и на рисунке 2, а равен

Mэм = Fпр × Dа = B × l × Dа × Iа,

(5)

где Dа – диаметр якоря. Как видно из рисунка 2, а, в режиме генератора этот момент действует против направления вращения якоря и является тормозящим.

Режим двигателя

Рассматриваемая простейшая машина может работать также двигателем, если обмотке ее якоря подвести постоянный ток от внешнего источника.

При этом на проводники обмотки якоря будут действовать электромагнитные силы Fпр и возникнет электромагнитный момент Mэм. Величины Fпр и Mэм, как и для генератора, определяются равенствами (4) и (5).

При достаточном значении Mэм якорь машины придет во вращение и будет развивать механическую мощность. Момент Mэм при этом является движущим и действует в направлении вращения.

Если мы желаем, чтобы при той же полярности полюсов направление вращения генератора (рисунок 2, а) и двигателя (рисунок 2, б) были одинаковы, то направление действия , а следовательно, и направление тока Iа у двигателя должны быть обратными по сравнению с генератором (рисунок 2, б).

В режиме двигателя коллектор превращает потребляемый из внешней цепи постоянный ток в переменный ток в обмотке якоря и работает, таким образом, в качестве инвертора тока.

Проводники обмотки якоря двигателя также вращаются в магнитном поле, и поэтому в обмотке якоря двигателя тоже индуктируется э. д. с. Eа, значение которой определяется равенством (1).

Направление этой э. д. с. в двигателе (рисунок 2, б) такое же, как и в генераторе (рисунок 2, а). Таким образом, в двигателе э. д. с. якоря Eа направлена против тока Iа и приложенного к зажимам якоря напряжения Uа. Поэтому э. д. с. якоря двигателя называется также противоэлектродвижущей силой.

Приложенное к якорю двигателя напряжение уравновешивается э. д. с. Eа и падением напряжения в обмотке якоря:

Из сравнения равенств (3) и (6) видно, что в генераторе Uа < Eа , а в двигателе Uа > Eа.

Принцип обратимости

Из изложенного выше следует, что каждая машина постоянного тока может работать как в режиме генератора, так и в режиме двигателя. Такое свойство присуще всем типам вращающихся электрических машин и называется обратимостью.

Для перехода машины постоянного тока из режима генератора в режим двигателя и обратно при неизменной полярности полюсов и щеток и при неизменном направлении вращения требуется только изменение направления тока в обмотке якоря.

Поэтому такой переход может осуществляться весьма просто и в определенных условиях даже автоматически.

Аналогичным образом может происходить изменение режима работы также в машинах переменного тока.

Преобразование энергии

На рисунке 5 показаны направления действия механических и электрических величин в якоре генератора и двигателя постоянного тока.

Рисунок 5. Направление э. д. с., тока и моментов в генераторе (а) и двигателе (б) постоянного тока

Согласно первому закону Ньютона в применении к вращающемуся телу, действующие на это тело движущие и тормозные вращающие моменты уравновешивают друг друга. Поэтому в генераторе при установившемся режиме работы электромагнитный момент

Mэм = Mв — Mтр — Mс,

(7а)

где Mв – момент на валу генератора, развиваемый первичным двигателем, Mтр – момент сил трения в подшипниках, о воздух и на коллекторе электрической машины, Mс – тормозной момент, вызываемый потерями на гистерезис и вихревые токи в сердечнике якоря.

Эти потери мощности появляются в результате вращения сердечника якоря в неподвижном магнитном поле полюсов. Возникающие при этом электромагнитные силы оказывают на якорь тормозящее действие и в этом отношении проявляют себя подобно силам трения.

В двигателе при установившемся режиме работы

Mэм = Mв + Mтр + Mс,

(7б)

где Mв – тормозной момент на валу двигателя, развиваемый рабочей машиной (станок, насос и т. п.).

В генераторе Mэм является тормозным, а в двигателе – вращающим моментом, причем в обоих случаях Mв и Mэм противоположны по направлению.

Развиваемая электромагнитным моментом Mэм мощность Pэм называется электромагнитной мощностью и равна

где

представляет собой угловую скорость вращения.

Подставим в выражение (8) значение Mэм и Ω из равенств (5) и (9) и учтем, что линейная скорость на окружности якоря

Тогда получим

Pэм = 2 × B × l × Dа × Iа × π × n = 2 × B × l × v × Iа

или на основании выражения (1)

В обмотке якоря под действием э. д. с. Eа и тока Iа развивается внутренняя электрическая мощность якоря

Согласно равенствам (10) и (11), Pэм = Pа, т. е. внутренняя электрическая мощность якоря равна электромагнитной мощности, развиваемой электромагнитным моментом, что отражает процесс преобразования механической энергии в электрическую в генераторе и обратный процесс в двигателе.

Умножим соотношения (3) и (6) на Iа. Тогда для генератора будем иметь

Uа × Iа = Eа × Iа – Iа2 × rа

(12)

и для двигателя

Uа × Iа = Eа × Iа + Iа2 × rа.

(13)

Левые части этих выражений представляют собой электрические мощности на зажимах якоря, первые члены правых частей – электромагнитную мощность якоря и последние члены – электрические потери мощности в якоре.

Хотя приведенные соотношения получены для простейшей машины постоянного тока (рисунок 1), они действительны и в общем случае при более сложной обмотке якоря, так как э. д. с. и моменты отдельных проводников складываются. Эти соотношения являются выражением закона сохранения энергии и отражают процесс преобразования энергии в машине постоянного тока.

Согласно им, механическая мощность, развиваемая на валу генератора первичным двигателем, за вычетом механических и магнитных потерь, превращается в электрическую мощность в обмотке якоря, а электрическая мощность за вычетом потерь в этой обмотке выдается во внешнюю цепь.

В двигателе электрическая мощность, подводимая к якорю из внешней цепи, частично расходуется на потери в обмотке якоря, а остальная часть этой мощности превращается в мощность электромагнитного поля и последняя – в механическую мощность, которая за вычетом потерь на трение и потерь в стали якоря передается рабочей машине.

Установленные выше применимо к машине постоянного тока общие закономерности превращения энергии в равной степени относятся также к машинам переменного тока.

Источник: https://www.electromechanics.ru/direct-current/228-principle-of-action-of-the-machine-of-a-direct-current.html

Устройство и принцип действия машин постоянного тока

Машина постоянного тока представляет собой достаточно сложный механизм, который четко должен выполнять свои функции. Для того чтобы она всегда работала стабильно, необходимо, чтобы каждая мелкая деталь идеально выполняла своё предназначение. В этом случае всё вместе будет представлять единый целостный механизм, спокойно выполняющий главную задачу.

:

Устройство всей машины

В зависимости от видов машин постоянного тока схема может немного меняться, но в целом она универсальна. В устройстве обязательно находятся:

• Коллектор. Он необходим для того, чтобы выпрямлять переменный ток в постоянный. Фактически, это сердцевина подобной машины, ее главный действующий элемент.
• Щетки. Они необходимы для лучшего контакта и коммутации. Если щётки работают правильно, то искрения не будет.
• Сердечник якоря. Он необходим для того, чтобы стать основой для обмотки.
• Главный полюс. Это основа для создания магнитного поля.
• Катушки. Эти устройства представляют собой разнополярное устройство, необходимое для возникновения постоянного тока.
• Корпус или станина. Представляет собой неподвижную часть, необходимую для подключения полюсов и создания стабильного магнитного поля.
• Подшипниковый щит. Он соединяет статор и ротор. Чем он прочнее, тем больше срок эксплуатации всей машины. К счастью, данная деталь может чиниться.
• Вентилятор. Это устройство необходимо для предотвращения перегрева всей машины.
• Обмотка якоря. Именно в ее волокнах образуется и индуцируется ЭДС.

Обязательно нужно четко понимать устройство машин постоянного тока, чтобы правильно их эксплуатировать, а также в случае необходимости произвести ремонт.

Устройство главных полюсов

Главный полюс представляет собой сердечник, состоящий из листов специальной электротехнической стали. На него в определенном порядке насаживаются катушки с последовательной и параллельной обмоткой. Основной функцией данной детали становится образование магнитного поля. Также, имеются такие детали, как наконечник для выравнивания поля.

Детали

• обмотка главного полюса
• сердечник
• наконечник
• болт крепления
• станина
• якорь

Если все эти детали хорошо работают, то в результате образуется магнитное поле. Принцип действия машин постоянного тока не обходится без него.

Для создания магнитного поля и его надежности также используются дополнительные полюса. Они изготавливаются по тому же принципу, но немного проще.

Устройство катушек

Катушки, про которые постоянно упоминают при устройстве машины постоянного тока, на самом деле представляют собой классические устройства. Они могут предназначаться для главных и побочных полюсов. Катушкой подобное устройство называется за то, что это обмотка определенным образом добавленная на основу. На одной её стороне находится плюс, а на другой — минус. За счет этого можно «играть» с полярностью, добиваясь возникновения поля и настраивая его.

Устройство сердечника и якоря

Якорь представляет собой центральную вращающую часть, которая задаёт движение всему агрегату. Сердечник также является центром всего якоря, на котором в дальнейшем будет находиться обмотка и крепится другие детали.

Внешне он напоминает цилиндр, но вовсе не является простой цельной фигурой, скорее – это наборной элемент. На центральную ось набираются кольца или сегменты листовой стали, которые чередуются между собой в определенной направленности. Основным отличием является тот факт, что на внешней их части присутствует огромное количество специальных пазов, которые обеспечивают дальнейшее крепление. В конце они фиксируются с коллектором и становятся единым целым с ним, образуя замкнутую обмотку.

Инженерный центр «ПрофЭнергия» имеет все необходимые инструменты для качественного проведения испытания машин постоянного тока, слаженный коллектив профессионалов и лицензии, которые дают право осуществлять все необходимые испытания и замеры. Оставив выбор на электролаборатории «ПрофЭнергия» вы выбираете надежную и качествунную работу своего оборудования!

Источник: https://energiatrend.ru/news/ustroistvo-i-princip-deystviya-mashin-postoyannogo-toka

Ремонт коллекторов электрических машин постоянного тока

Коллектор представляет собой одну из наиболее сложных частей электрических машин постоянного тока. Из большого числа медных пластин сложной формы, чередующихся с миканитовыми прокладками, необходимо получить своеобразный цилиндр, выдерживающий при крещении значительные механические нагрузки. Такой цилиндр должен быть хорошо изолирован от корпуса электрической машины. Коллекторные пластинки фрезеруются или штампуются из полосовой меди трапецеидального сечения.

Дефектами коллектора являются: износ медных пластин, образование канавок на их поверхности, оплавление пластин, почернение и замыкание пластин, пробой изоляции на корпус, распайка петушков с обмоткой якоря.

Коллектор можно ремонтировать с разборкой и без разборки. Без разборки можно производить его обточку, шлифовку и продораживание миканита между пластинами. От трения щеток медь изнашивается быстрее, чем миканит, и миканит может выступать над коллекторными пластинами. Щетки, теряя контакт с поверхностью коллектора, начинают искрить. Для устранения этого миканит необходимо продорожить ниже поверхности коллекторных пластин.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Продораживание коллекторов является трудоемкой операцией. Не менее трудоемкая операция — измерение сопротивления обмоток электрических машин. Для механизации этой операции разработан ряд различных приспособлений и механизмов.

Приспособление для измерения омического сопротивления обмоток якорей электрических машин постоянного тока. Раньше эти измерения производили вручную, при помощи контактных вилок с двумя остриями, которые создают контакт между измерительными приборами и ламелями коллектора. Второй рабочий в это время оперировал с мостом сопротивлений и производил отсчеты показаний приборов.

Новатор Б. А. Козырев разработал оригинальное приспособление (рис. 244), облегчающее эту работу. На перфорированной стальной ленте укреплены изоляционные ролики и текстолитовые щиток с пружинными контактами, снабженными защелками (типа шпингалета).

Стальная лента опоясывается вокруг коллектора и застегивается, при этом изоляционные ролики надежно изолируют ленту от коллектора. Пружинные контакты при повороте выходят из упора и по щелевой прорези упираются в смежные ламели коллектора.

К верхней части контактов присоединяют провода от измерительных приборов и производят необходимые измерения.

Для перехода на следующие ламели контакты оттягивают, поворотом устанавливают на упор ленту, перекатывают по коллектору на изоляционных роликах и вновь опускают пружинные контакты.

Таким образом, работы по измерению омического сопротивления обмоток якорей машин постоянного тока

производит один рабочий. Применение приспособления дает возможность высвободить одного рабочего и повысить точность измерения омического сопротивления якорей электрических машин постоянного тока.

Масса приспособления 0,35 кг.

Пневматическое приспособление для продораживания коллекторов разработано новаторами М. П. Павловым, Л. И. Крапом и В. А. Фатеевым.

Приспособление состоит из цилиндрического корпуса и малогабаритной пневматической сверлильной машинки с накаткой. На переднем конце корпуса предусмотрена резьба для завинчивания пневмотурбинки. На заднем конце корпуса имеется гнездо для штока, а также выфрезерован паз для направляющей шпонки, предохраняющей шток от проворачивания. Накидная гайка, навернутая на конец корпуса, предохраняет шпонку от выпадания.

На выступающий конец штока насажена на шпонке головка резцедержателя, в которой на винтах закреплена сменная лапка резцедержателя. В нижней части лапки выфрезерован паз для ножовочного полотна, которое крепится к прижимной планке двумя винтами.

Для возврата шпонки с закрепленным на ней резцедержателем предусмотрена цилиндрическая пружина. Одним концом она упирается в корпус, а другим — в головку штока.

Рис. 1. Приспособление для измерения омического сопротивле-якорей электрических машин постоянного тока.

Воздух из магистрали, поступая по гибкому резиновому шлангу в пневмомашинку, вращает ротор, на конце которого насажена муфта. Муфта и головка штока имеют скосы.

Рис. 2. Пневматическое приспособление для продораживания

Пневматическое приспособление увеличивает производительность труда в 2 раза. Оно надежно в работе, не требует высокой квалификации рабочего, имеет небольшие габариты и просто в изготовлении.

Габаритные размеры: 200X65X60 мм; масса 1,2 кг.

Электромеханическое устройство для продораживаиия коллекторов. Новатор И. И. Кабанов разработал переносное устройство для механизированного продораживаиия коллекторов. Оно снабжено подвижным направляющим ножом, исключающим возможность повреждения пластин коллектора вращающейся фрезой.

Устройство обеспечивает возможность задавать и фиксировать глубину продораживаиия. Наличие подвижных опор придает устойчивость положению приспособления во время работы. Кнопка управления приводным электродвигателем, находящаяся в рукоятке, создает удобства в работе.

Устройство состоит из приводного электродвигателя трехфазного тока 220/380 В мощностью 0,27 кВт, магнитных пускателей, снабженных двумя штепселями и розетками: трехполюсной — для подключения питающего шлангового провода от сети и двухполюсной — для подключения кнопки управления пускателем, размещенным в одной из рукояток. Электродвигатель снабжен рукояткой для переноски. На корпусе его имеется контактный болт для подключения заземления.

Кроме того, в устройство входят: ушестеренный редуктор с передаточным числом 1:3 для понижения числа оборотов; карданный валик телескопической конструкции для соединения вала редуктора со шпинделем, благодаря чему вращательное движение от приводного электродвигателя передается через редуктор на фрезу, закрепленную на шпинделе; корпус с приваренной к нему траверсой в виде полускобы (в своей горизонтальной части траверса снабжена метрической шкалой для установки приспособления на необходимую величину, учитывающую размер и шаг ламелей, а на корпусе приспособления укреплена стрелка, показывающая направление вращения фрезы); шпиндель на двух шарикоподшипниках, конец которого служит для установки сменных фрез; сменная прорезная фреза (левого вращения) толщиной 0,5-1,0 мм (в зависимости от толщины слюдяных прокладок между ламелями коллектора), закрепленная на конце шпинделя шпонкой и винтом.

В нижней части каретки при помощи концентрического зажима укреплена тройниковая букса, в горизонтальной части которой размещен подвижной ползун. На нем закреплен направляющий нож, изготовленный из стальной ленты толщиной 0,5 мм. Нож сверху свободно перемещается вдоль оси горизонтальной части тройниковой буксы в пространстве, ограниченном креплениями ножа и пружинного амортизатора, к ползуну.

Глубина продораживания регулируется концентрическим зажимом. Ослабив зажим, нужно выдвинуть вниз (подать вверх) тройниковую буксу и установить направляющий нож на необходимое расстояние от нижней точки фрезы, при этом необходимо одновременно изменить высоту двух подвижных опор, расположенных по обе стороны каретки.

Перемещением каретки с тройниковой буксой и направляющим ножом вдоль траверсы устанавливают ее на расстояние, соответствующее размеру пластин, так, чтобы при совпадении направляющего ножа с промежутком между ламелями фреза стояла по центру следующего промежутка между ними. Найденное положение каретки фиксируют стопорным влитом. Направляющий нож с пружинным амортизатором обеспечивает точное направление фрезы между пластинками.

Две подвижные опоры, каждая из которых снабжена в нижней части двумя гетинаксовыми роликами, а в верхней части стопорными винтами, позволяющими регулировать высоту этих опор, а также фиксировать ее, обеспечивают устойчивое положение приспособления при продораживании и легкое перемещение его по коллектору. На опорах имеются метрические шкалы с ценой деления 1 мм. Высота опор должна устанавливаться соответственно глубине продораживаиия коллектора.

При необходимости (если диаметр коллектора больше обычного) пара гетинаксовых роликов на каждой подвижной опоре может быть заменена одним роликом, установленным на специальной оси.

Работа по продораживанию коллекторов с помощью этого устройства производится следующим образом. К месту ремонта якоря машины подносят устройство, затем устанавливают и заземляют приводной электродвигатель. Кнопку управления присоединяют к шланговым проводам двухполюсной розетки. При помощи каретки и подвижных опор устанавливают необходимую глубину продораживаиия и шаг ламелей.

После этого ручным дорожником продораживают первую слюдяную прокладку между пластинами, а затем, взяв в руки приспособление и соединив карданный валик со шпинделем, в промороженное пространство устанавливают направляющий нож, включают электродвигатель и, направляя вращающуюся фрезу вдоль слюдяной прокладки между ламелями, продораживают ее.

Остановив приводной электродвигатель, в только что выбранную дорожку устанавливают направляющий нож, а фрезой выбирают следующую дорожку.

Станок для продораживания коллекторов. Новатор Е. С. Антонов разработал станок, на котором можно продораживать коллекторы диаметром от 30 до 800 мм.

Станок состоит из станины, передней бабки, жестко связанной со станиной, патрона, устройства для поворота коллектора на очередную ламель, подлежащую продораживанию, передвижной каретки с электродвигателем, ротор которого сочленяется со шпинделем, рычагов переключения хода «вперед — назад», задней бабки с центром. Бабка передвигается в зависимости от длины якоря.

Рис. 3. Станок для продораживаиия коллекторов.

Для продораживания якорь устанавливается одним концом в патрон передней бабки и поджимается центром задней бабки. Каретка регулируется по длине коллекторной пластины, а шпиндель с фрезой — по диаметру коллектора. Продольное перемещение передвижной каретки с укрепленной фрезой вдоль коллектора осуществляется при помощи винта с ленточной резьбой.

При вращении шпинделя фреза входит в миканит и выбирает его на необходимую глубину. Головка шпинделя позволяет закреплять фрезы различного диаметра и разной толщины.

Внедрение данного станка дает возможность повысить производительность труда на продораживании коллекторов в 4-5 раз.

Рекламные предложения:

Читать далее: Подготовка и выполнение обмоточных работ

Категория: — Инструмент для электромонтажных работ

→ Справочник → Статьи → Форум

Источник: http://stroy-technics.ru/article/remont-kollektorov-elektricheskikh-mashin-postoyannogo-toka

Эксплуатация электрических машин и аппаратуры — Неисправности машин постоянного тока

Неисправности вызывают искрение, эксплуатировать машину при значительном искрении щеток нельзя: могут выйти из строя коллектор и обмотка якоря.

Основные неисправности: ослабленное давление пружин, прижимающих щетки к коллектору; значительный износ щеток; щетки плохо пригнаны к коллектору, слабо или туго сидят в обойме щеткодержателя; неравномерное расстояние между центрами щеток; щетки несоответствующей марки или разных марок; обоймы щеток слишком далеки или близки к поверхности коллектора; щеточные болты слабо прикреплены к траверсе; наклон щеток к поверхности коллектора не соответствует направлению вращения якоря генератора; у части щеток не работают гибкие проводники, соединяющие щетки с болтом.

Коллектор.

Поверхность коллектора изношена, нет правильной цилиндрической формы; миканитовые прокладки выступают или на одном уровне с рабочей поверхностью коллекторных пластин; замкнуты, затянуты медью коллекторные пластины; ослабло крепление пластин, они радиально перемещаются; пластины перекошены под некоторым углом к образующей цилиндра рабочей поверхности коллектора; разрушены миканитовые манжеты, изолирующие коллектор от нажимных конусов; ось вращения цилиндрической поверхности коллектора не совпадает с осью вала машины.

Обрыв в обмотке.

При обрыве чернеют коллекторные пластины, изоляция между ними выгорает, после чистки они снова чернеют. В момент прохождения коллекторных пластин, между которыми разорвана обмотка, под щеткой сильное искрение.
При нескольких обрывах в обмотке якоря чернеют несколько пластин, коллектор сильно искрит, обмотка якоря очень перегревается, в отдельных случаях генератор не возбуждается, двигатель не разворачивается

Замкнуто накоротко несколько витков или секций.

При этой неисправности замкнутые витки или секции чрезмерно перегреваются, машина искрит, обмотка дымит, пахнет характерным запахом горящей изоляции, генератор плохо возбуждается, двигатель плохо разворачивается. Кроме повреждений в самой обмотке, указанные признаки могут возникнуть и из-за соединений коллекторных пластин между собой на рабочей поверхности коллектора, в петушках.

Межвитковые соединения или короткое замыкание катушки главных полюсов.

При этой неисправности якорь машины перегревается от уравнительных токов, напряжение генератора и скорость вращения двигателя могут быть ненормальными, машина склонна к искрению, при надежном коротком замыкании одной катушки она остается холодной.

Обрыв в обмотке возбуждения.

При обрыве параллельной (шунтовой) обмотки генератор на холостом ходу дает 2-4номинального напряжения, двигатель без нагрузки может пойти «вразнос», а под нагрузкой потребляет большой ток и не берет с места.
При обрыве последовательной обмотки генератор не дает напряжения, а двигатель не трогается с места.

Межвитковое соединение и короткое замыкание одной или нескольких катушек дополнительных полюсов приводит к тому, что машина при незначительных нагрузках работает нормально, а при увеличении нагрузки начинает искрить. Обрыв обмотки дополнительных полюсов дает те же результаты, что и обрыв последовательной обмотки.

Неправильное чередование главных и дополнительных полюсов.

Машина при холостом ходе работает нормально, за исключением момента пуска двигателя в ход, а при нагрузке сильно искрит.

Щетки сдвинуты с линии геометрической нейтрали.

При сдвиге по направлению вращения генератор уменьшает напряжение, двигатель уменьшает скорость и сильно искрит. При сдвиге щеток против направления вращения генератор несколько увеличивает напряжение и сильно искрит, а двигатель увеличивает скорость.
Указанные явления отчетливо заметны в машинах, работающих под нагрузкой. В двигателях изменение скорости в зависимости от положения щеток можно наблюдать при холостом ходе.

Генератор с самовозбуждением не возбуждается

 Генератор при правильном направлении вращения и исправных обмотках может не возбуждаться, если остаточный поток и поток, созданный током в обмотке возбуждения, не совпадают, сопротивление цепи возбуждения чрезмерно велико (выше критического), машина потеряла остаточный магнетизм, а генераторы последовательного возбуждения не возбуждаются при отсутствии нагрузки.

Возбудитель синхронного генератора представляет собой обыкновенную машину постоянного тока, и, следовательно, в ней могут быть все неисправности, описанные выше. Якорь синхронного генератора обыкновенно устроен так же, как статор асинхронного двигателя.

Увеличено напряжение якоря генератора при номинальной скорости вращения.

Это происходит от увеличенного тока возбуждения, протекающего по обмотке ротора генератора. Основной поток машины увеличен, активная сталь машины перегревается на холостом ходу, перегревается возбудитель генератора и обмотка ротора генератора.

Неодинаковые междуфазные напряжения генератора.

Причиной может быть витковое замыкание в обмотке статора или короткое замыкание между фазами. Часть обмотки генератора перегревается при холостом ходе, генератор сильно гудит, возможно появление дыма.

Обрыв в обмотке ротора генератора.

Ток возбуждения не протекает, генератор не возбуждается.

Обрыв одной фазы обмотки статора генератора.

При соединении его обмоток звездой напряжение будет только между исправными фазами.

Колебания тока генератора, работающего в одиночку.

При неизменной нагрузке токи в фазах генератора колеблются из-за неустойчивой работы приводного двигателя.

Источник: https://forca.ru/knigi/arhivy/ekspluataciya-elektricheskih-mashin-i-apparatury-51.html

Электрический двигатель

Электродвигатели разной мощности (750 Вт, 25 Вт, к CD-плееру, к игрушке, к дисководу). Батарейка «Крона» дана для сравнения

В основу работы любой электрической машины положен принцип электромагнитной индукции. Электрическая машина состоит из неподвижной части — статора (для асинхронных и синхронных машин переменного тока) или индуктора (для машин постоянного тока) и подвижной части — ротора (для асинхронных и синхронных машин переменного тока) или якоря (для машин постоянного тока). В роли индуктора на маломощных двигателях постоянного тока очень часто используются постоянные магниты.

Ротор может быть:

• короткозамкнутым;
• фазным (с обмоткой) — используются там, где необходимо уменьшить пусковой ток и регулировать частоту вращения асинхронного электродвигателя. В большинстве случаев это крановые электродвигатели серии МТКН которые повсеместно используются в крановых установках.

Якорь — это подвижная часть машин постоянного тока (двигателя или генератора) или же работающего по этому же принципу так называемого универсального двигателя (который используется в электроинструменте).

По сути универсальный двигатель — это тот же двигатель постоянного тока (ДПТ) с последовательным возбуждением (обмотки якоря и индуктора включены последовательно). Отличие только в расчётах обмоток. На постоянном токе отсутствует реактивное (индуктивное или ёмкостное) сопротивление.

Поэтому любая «болгарка», если из неё извлечь электронный блок, будет вполне работоспособна и на постоянном токе, но при меньшем напряжении сети.

Принцип действия трехфазного асинхронного электродвигателя 

При включении в сеть в статоре возникает круговое вращающееся магнитное поле, которое пронизывает короткозамкнутую обмотку ротора и наводит в ней ток индукции. Отсюда, следуя закону Ампера (на проводник с током, помещенный в магнитное поле, действует ЭДС), ротор приходит во вращение. Частота вращения ротора зависит от частоты питающего напряжения и от числа пар магнитных полюсов.

Разность между частотой вращения магнитного поля статора и частотой вращения ротора характеризуется cкольжением. Двигатель называется асинхронным, так как частота вращения магнитного поля статора не совпадает с частотой вращения ротора.

Синхронный двигатель имеет отличие в конструкции ротора. Ротор выполняется либо постоянным магнитом, либо электромагнитом, либо имеет в себе часть беличьей клетки (для запуска) и постоянные или электромагниты. В синхронном двигателе частота вращения магнитного поля статора и частота вращения ротора совпадают. Для запуска используют вспомогательные асинхронные электродвигатели, либо ротор с короткозамкнутой обмоткой.

Асинхронные двигатели нашли широкое применение во всех отраслях техники.

Особенно это касается простых по конструкции и прочных трехфазных асинхронных двигателей с коротко-замкнутыми роторами, которые надежнее и дешевле всех электрических двигателей и практически не требуют никакого ухода.

Название «асинхронный» обусловлено тем, что в таком двигателе ротор вращается не синхронно с вращающимся полем статора. Там, где нет трехфазной сети, асинхронный двигатель может включаться в сеть однофазного тока.

Статор асинхронного электродвигателя состоит, как и в синхронной машине, из пакета, набранного из лакированных листов электротехнической стали толщиной 0,5 мм, в пазах которого уложена обмотка. Три фазы обмотки статора асинхронного трехфазного двигателя, пространственно смещенные на 120°, соединяются друг с другом звездой или треугольником.

Рис. 1Трёхфазный двухполюсный асинхронный двигатель.

На рис.1. показана принципиальная схема двухполюсной машины — по четыре паза на каждую фазу. При питании обмоток статора от трехфазной сети получается вращающееся поле, так как токи в фазах обмотки, которые смещены в пространстве на 120° друг относительно друга сдвинуты по фазе друг относительно друга на 120°.

Для синхронной частоты вращения nc поля электродвигателя с р парами полюсов справедливо при частоте тока:

При частоте 50 Гц получаем для= 1, 2, 3 (двух-, четырех- и шести-полюсных машин) синхронные частоты вращения поля= 3000, 1500 и 1000 об/мин.

Ротор асинхронного электродвигателя также состоит из листов электротехнической стали и может быть выполнен в виде короткозамкнутого ротора (с «беличьей клеткой») или ротора с контактными кольцами (фазный ротор).

В короткозамкнутом роторе обмотка состоит из металлических стержней (медь, бронза или алюминий), которые расположены в пазах и соединяются на концах закорачивающими кольцами (рис. 1). Соединение осуществляется методом пайки твердым припоем или сваркой. В случае применения алюминия или алюминиевых сплавов стержни ротора и закорачивающие кольца, включая лопасти вентилятора, расположенные на них, изготавливаются методом литья под давлением.

У ротора электродвигателя с контактными кольцами в пазах находится трехфазная обмотка, похожая на обмотку статора, включенную, например, звездой; начала фаз соединяются с тремя контактными кольцами, закрепленными на валу.

При пуске двигателя и для регулировки частоты вращения можно подключить к фазам обмотки ротора реостаты (через контактные кольца и щетки).

После успешного разбега контактные кольца замыкаются накоротко, так что обмотка ротора двигателя выполняет те же самые функции, что и в случае короткозамкнутого ротора.

Классификация электродвигателей 

По принципу возникновения вращающего момента электродвигатели можно разделить на гистерезисные имагнитоэлектрические. У двигателей первой группы вращающий момент создается вследствиегистерезиса при перемагничивании ротора. Данные двигатели не являются традиционными и не широко распространены в промышленности.

Наиболее распространены магнитоэлектрические двигатели, которые по типу потребляемой энергии подразделяется на две большие группы — на двигатели постоянного тока и двигатели переменного тока(также существуют универсальные двигатели, которые могут питаться обоими видами тока).

Двигатели постоянного тока 

Двигатель постоянного тока в разрезе. Справа расположен коллектор с щётками

Двигатель постоянного тока — электрический двигатель, питание которого осуществляетсяпостоянным током. Данная группа двигателей в свою очередь по наличию щёточно-коллекторного узлаподразделяется на:

1. Коллекторные двигатели;
2. Бесколлекторные двигатели.

Щёточно-коллекторный узел обеспечивает электрическое соединение цепей вращающейся и неподвижной части машины и является наиболее ненадежным и сложным в обслуживании конструктивным элементом.

По типу возбуждения коллекторные двигатели можно разделить на:

Двигатели с самовозбуждением делятся на:

1. Двигатели с параллельным возбуждением (обмотка якоря включается параллельно обмотке возбуждения);
2. Двигатели последовательного возбуждения (обмотка якоря включается последовательно обмотке возбуждения);
3. Двигатели смешанного возбуждения (обмотка возбуждения включается частично последовательно частично параллельно обмотке якоря).

Бесколлекторные двигатели(вентильные двигатели) — электродвигатели, выполненные в виде замкнутой системы с использованием датчика положения ротора, системы управления (преобразователя координат) и силового полупроводникового преобразователя (инвертора). Принцип работы данных двигателей аналогичен принципу работы синхронных двигателей.

Двигатели переменного тока 

Трехфазные асинхронные двигатели

Двигатель переменного тока — электрический двигатель, питание которого осуществляетсяпеременным током. По принципу работы эти двигатели разделяются на синхронные и асинхронные двигатели.

Принципиальное различие состоит в том, что в синхронных машинах первая гармоникамагнитодвижущей силы статора движется со скоростью вращения ротора (благодаря чему сам ротор вращается со скоростью вращения магнитного поля в статоре), а у асинхронных — всегда есть разница между скоростью вращения ротора и скоростью вращения магнитного поля в статоре (поле вращается быстрее ротора).

Синхронный электродвигатель — электродвигатель переменного тока, ротор которого вращается синхронно с магнитным полем питающего напряжения. Данные двигатели обычно используются при больших мощностях (от сотен киловатт и выше).

Существуют синхронные двигатели с дискретным угловым перемещением ротора — шаговые двигатели. У них заданное положение ротора фиксируется подачей питания на соответствующие обмотки. Переход в другое положение осуществляется путём снятия напряжения питания с одних обмоток и передачи его на другие. Ещё один вид синхронных двигателей — вентильный реактивный электродвигатель, питание обмоток которого формируется при помощи полупроводниковых элементов.

Асинхронный электродвигатель — электродвигатель переменного тока, в котором частота вращения ротора отличается от частоты вращающего магнитного поля, создаваемого питающим напряжением. Эти двигатели наиболее распространены в настоящее время.

По количеству фаз двигатели переменного тока подразделяются на:

Универсальный коллекторный электродвигатель

Универсальный коллекторный электродвигатель — коллекторный электродвигатель, который может работать и на постоянном токе и на переменном токе. Изготавливается только с последовательной обмоткой возбуждения на мощности до 200 Вт. Статор выполняется шихтованным из специальной электротехнической стали. Обмотка возбуждения включается частично при переменном токе и полностью при постоянном.

Для переменного тока номинальные напряжения 127, 220 В, для постоянного 110, 220 В. Применяется в бытовых аппаратах, электроинструментах. Двигатели переменного тока с питанием от промышленной сети 50 Гц не позволяют получить частоту вращения выше 3000 об/мин.

Поэтому для получения высоких частот применяют коллекторный электродвигатель, который к тому же получается легче и меньше двигателя переменного тока той же мощности или применяют специальные передаточные механизмы, изменяющие кинематические параметры механизма до необходимых нам (мультипликаторы).

При применении преобразователей частоты или наличии сети повышенной частоты (100, 200, 400 Гц) двигатели переменного тока оказываются легче и меньше коллекторных двигателей (коллекторный узел иногда занимает половину пространства). Ресурс асинхронных двигателей переменного тока гораздо выше, чем у коллекторных, и определяется состоянием подшипников и изоляции обмоток.

Синхронный двигатель с датчиком положения ротора и инвертором является электронным аналогом коллекторного двигателя постоянного тока. Строго говоря, универсальный коллекторный двигатель является коллекторным электродвигателем постоянного тока с последовательно включенными обмотками возбуждения (статора), оптимизированным для работы на переменном токе бытовой электрической сети.

Такой тип двигателя независимо от полярности подаваемого напряжения вращается в одну сторону, так как за счёт последовательного соединения обмоток статора и ротора смена полюсов их магнитных полей происходит одновременно и результирующий момент остаётся направленным в одну сторону.

Для возможности работы на переменном токе применяется статор из магнитно-мягкого материала, имеющего малый гистерезис (сопротивление перемагничиванию). Для уменьшения потерь на вихревые токи статор выполняют наборным из изолированных пластин.

Особенностью (в большинстве случаев — достоинством) работы такого двигателя именно на переменном токе (а не на постоянном такого же напряжения) является то, что в режиме малых оборотов (пуск и перегрузка) индуктивное сопротивление обмоток статора ограничивает потребляемый ток и соответственно максимальный момент двигателя (оценочно) до 3—5 от номинального (против 5—10 при питании того же двигателя постоянным током). Для сближения механических характеристик у двигателей общего назначения может применяться секционирование обмоток статора — отдельные выводы (и меньшее число витков обмотки статора) для подключения переменного тока.

Синхронный электродвигатель возвратно-поступательного движения

Принцип его работы заключается в том, что подвижная часть двигателя представляет собой постоянные магниты, закреплённые на штоке. Через неподвижные обмотки пропускается переменный ток и постоянные магниты под действием магнитного поля, создаваемого обмотками, перемещают шток возвратно-поступательным образом.

Источник: http://www.promenergo-nn.ru/elektricheskij-dvigatel/