2.2. Конструкция машин постоянного тока

Машины постоянного тока состоят из двух основных частей (рис. 2.5):

1) из статора 1, предназначенного для создания магнитного поля;

2) из подвижной части или ротора 2, в котором происходит преобразование механической энергии в электрическую энергию, и наоборот.

Рис. 2.5

Неподвижная часть машины, или статор, предназначена для создания магнитного поля машины и одновременно для обеспечения механической прочности машины. Основная часть статора изготовлена из литой электротехнической стали и представляет собой полый барабан 1, предназначенный для формирования магнитного поля машины. Он называется магнитопроводом статора. Магнитопровод заключен между литыми фланцами, предназначенными для крепления подшипников, щеток и других элементов машины. На корпусе крепятся главные полюса машины 3 с расположенными на них катушками обмоток возбуждения 4.

В машинах постоянного тока большой мощности башмаки главных полюсов изготавливаются из мягкой электротехнической стали с высокой магнитной проницаемостью. Полюсы вместе с обмотками являются электромагнитами, предназначенными для создания магнитного поля электрической машины. Некоторые машины постоянного тока большой мощности имеют дополнительные полюсы 5, расположенные между главными полюсами. Они предназначены для улучшения условий коммутации, сущность которой будет понятна ниже.

Якорь 2 представляет собой сплошной цилиндр, набранный из листов электротехнической стали, с пазами по образующей, предназначенными для укладки якорной обмотки. Конфигурация пазов может быть самой разнообразной и зависит от мощности и предназначения машины. На оси якоря крепится коллекторное устройство или коллектор 6.

Коллекторные пластины 6 изготавливаются из электролитической меди и имеют специальную форму, удобную для закрепления коллекторного устройства на оси. На одну из сторон коллекторных пластин распаяны концы секций якорной обмотки. Изолированные друг от друга и от оси якоря пластины образуют барабан с цилиндрической поверхностью.

Для улучшения конструкции и снижения себестоимости машины пазы иногда выполняются с таким расчетом, что в них могут быть уложены не две, а четыре, шесть и более активных сторон секций. В этом случае количество реальных пазов якоря в два, три, четыре раза меньше количества секций. Для исключения разночтения вводятся понятия реального паза и элементарного паза. Количество элементарных пазов всегда равно количеству секций и количеству коллекторных пластин. Количество реальных пазов может быть равно количеству элементарных пазов или в 2, 3, 4 и более раз меньше.

2.3. Обмотки якоря машин постоянного тока

Важным элементом машины постоянного тока является обмотка якоря. Якорь может быть кольцевым или барабанным. Первая конструкция не нашла широкого распространения из-за неэффективности использования обмоточного провода якорной обмотки, поэтому обмотка якоря такой конструкции здесь не рассматривается.

Барабанный якорь представляет собой цилиндр, набранный из листов электротехнической стали. На поверхности цилиндра имеются пазы, в которые укладывается обмотка. Обмотки барабанных якорей выполняются двухслойными или многослойными, т. е. в од­ном пазу располагаются две и более активных сторон секций.

Секцией называют катушку, состоящую из витков изолированного провода, подключаемую к двум коллекторным пластинам. Общий вид секции представлен на рис. 2.6. Стороны ab и cd секции укладываются в пазы. Секции имеют две активные стороны (ab и dc), пассивные соединительные стороны, которые не участвуют в процессе преобразования энергии, и выводы или концы секции, роль которых заключается в подсоединении секций к пластинам коллектора. Геометрические размеры секций определяются размерами якоря, схемой соединения секций между собой и расположением коллектора на оси якоря. Технология изготовления секций достаточно проста для машин малой мощности и усложняется с увеличением мощности машины, что связано с необходимостью использования проводников большого сечения.

Рис. 2.6

В большей части электрических машин постоянного тока используются следующие типы якорных обмоток:

а) простая петлевая обмотка;

б) простая волновая обмотка;

в) сложная петлевая обмотка;

г) сложная волновая обмотка.

Существуют и более сложные конструкции якорных обмоток машин постоянного тока.