ел.маш.лекции.практ.и т.д / МУ_ЕМ_Ч1

Лабораторно-практична робота № 10

БУДОВА МАШИН ПОСТІЙНОГО СТРУМУ

Мета роботи: Детально вивчити будову та призначення індуктора, якоря, колектора та щіточного апарата, тип та будову обмоток якоря, ознайомитися з матеріалами, які використовуються для виготовлення машин постійного струму.

Завдання на самопідготовку до роботи

1 Підготовити по рекомендованій літературі [1 - 12] матеріали, що стосуються принципу дії і призначення машин постійного струму (МПС).

2 Підготувати теоретичний матеріал, що стосується основних принципів будови МПС, матеріалів виготовлення магнітопроводів, обмоток збудження і якоря, щіточного апарату і щіток, колектора.

3 Ознайомитися з методичними вказівками до даної роботи і відповісти на контрольні питання.

4 Підготувати матеріали для оформлення звіту по лабораторнопрактичній роботі №10.

Програма роботи

1 Детально вивчити будову МПС загального призначення, у тому числі:

1.1Будову та призначення нерухомої частини статора або індуктора

[1 с. 33 – 34, 6 с. 402 – 404, 11 с. 17 – 18];

1.2Будову обертової частини або якоря [1 с. 35 – 36, 6 с. 404 – 406, 11 с. 18 – 198];

1.3Будову та призначення колектора [1 с. 36, 6 с. 404 – 406, 11 с.

19];

1.4Будову та призначення щіткового апарата [1 с. 36 – 37, 6 с. 406 – 407, 11 с. 18];

91

Рисунок 10.1 – Нерухома частина машини постійного струму (індуктор)

1.5Тип та будову обмоток якоря МПС [1 с. 53 – 58, 6 с. 411 – 419, 11

с. 22 – 31];

1.6Марки та характеристики електричних щіток [1 с. 20];

1.7Особливості та будову головних та додаткових полюсів та їх об-

моток [1 с. 34, 6 с. 404 – 405, 11 с. 18];

2Виконати конструктивні схеми будови:

2.1МПС в цілому та у двох проекціях [1 с. 38, 6 с. 403, 11 с. 20];

2.2Колектора МПС [1 с. 36, 6 с. 406, 11 с. 19];

2.3Головного та додаткового полюсів МПС з обмотками [1 с. 34, 6 с.

404, 11 с. 18].

Основні теоретичні положення і вказівки по виконанню

На статорі розташовані головні полюса з котушками обмотки збудження та додаткові полюси з відповідними котушками. Полюси кріпляться болтами до стального корпуса, який є частиною магнітного ланцюга машини. Головні полюса машини виконують шихтованими (зі сталевих штампованих листів), а додаткові – масивними або також шихтованими.

По станині та полюсам замикається постійний магнітний потік, тому виконання полюсів масивними або з листів визначається в основному зручністю технології. Стальні листи пресують під тиском та скрі-

плюють заклепками і притискними щітками, що встановлені по краям кожного полюсу. Шихтованими повинні бути тільки наконечники головних полюсів, тому що при обертанні зубчастого якоря через пульсації магнітного потоку у повітряному зазорі в них виникають вихрові струми та втрати потужності. Однак за умовами технології звичайно виконують шихтованим весь полюс.

92

а) 1 – станина; 2 – обмотка збудження; 3 – полюсний наконечник; 4 – осердя основного (головного) полюса; б) 1 – осердя додаткового полюса; 2 – обмотка додаткових полюсів.

Рисунок 10.2 – Будова основного (а) та додаткового (б) полюса

Осердя якоря набирають зі штампованих пластин холоднокатаної електротехнічної сталі марок 2013, 2211 та 2312 товщиною 0,5 мм. Ці пластини попередньо покривають ізоляційним лаком, а потім набирають на валу, пресують двома шайбами, одна з яких упирається в уступ валу. Зазначені шайби виконують також функцію утримання обмотки для лобових частин обмотки якоря.

93

1, 3 – натискні шайби (для утримання обмотки); 2 – витки для накладання бандажа; 4 – місце для пресування колектора; 5 – ізоляційна плівка; 6 – сталевий лист.

Рисунок 10.3 – Будова осердя якоря (а) та збирання його (б)

1 – конусні кільця; 2 – кільцева гайка; 3 – міканітові манжети; 4 – ізоляційний циліндр з міканіту; 5 – втулка; 6 – колекторні пластини.

Рисунок 10.4 – Колектор з конусними кільцями (шайбами)

Звичайно колектор виконується у вигляді циліндра, який зібраний з клиноподібних пластин твердотягнутої міді; між пластинами розташовують ізоляційні прокладки зі слюди або міканіту. Вузькі краї колекторних пластин мають форму хвоста ластівки; після збирання колектора їх затискають між корпусом та натискним фла-

нцем та ізолюють манжетами з міканіту. Секції обмотки якоря упаюють в прорізі, що розташовані у виступаючій частині колекторних пластин.

В машинах малої та середньої потужності широко застосовуються колектори, у яких мідні пластини та міканітові прокладки пресують у пластмасу. Поверхню колектора після збирання обточують на токарному верстаті та ретельно шліфують. Щоб міканітові прокладки при спрацю-

94

ванні колектора не виступали над пластинами та не викликали вібрацію щіток, їх фрезерують на 0,8…1,5 мм нижче поверхні колектора.

1 – зубець; 2 – паз; 3 – вентиля-	1	– мідні пластини; 2 – пластмаса;
ційний отвір; 4 – міканітові про-	3	- кільця, що армують; 4 – сталева
кладки; 5 – «півники»; 6 – колек-	втулка.
торна пластина у формі «хвоста	Рисунок 10.6 – Колектор на пластмасі
ластівки»; 7 – колекторна плас-
тина з твердотягнутої міді.
Рисунок 10.5 – Будова колектора

По циліндричній частині колектора ковзають щітки, що установлені у щіткотримачі. Щітки є прямокутними брусками, що виготовлені шляхом пресування та термічної обробки з матеріалів, що складені на основі графіту. Вони призначені для з’єднання колектора з зовнішнім ланцюгом і притискаються до поверхні колектора пружинами.

95

			1 – щітка; 2 – обойма; 3 – пружина;
			4 – затискачі для кріплення до щіткового
	1 – натискні	пластини; 2 –	пальця; 5 – щітковий канатик; 6 – натиск-
			ний палець; 7 – ковпак; 8 – ізоляційна
	пружина; 3 – щітка; 4 – обойма;
			втулка; 9 – підшипниковий щит; 10 – за-
	5 – гнучкий мідний трос.
			тискач для вивідного провідника.
	Рисунок 10.7	– Щіткоутриму-
			Рисунок 10.8 – Будова щіткоутримачів
	вач
			машин середньої (а) та малої (б) потужно-

сті

При обертанні якоря щітки зберігають незмінне положення відносно полюсів машини. Щіткоутримувачі закріплюють на щіткових пальцях та ізолюють від них. Щіткові пальці, у свою чергу, кріплять або до підшипникового щита, або до траверси, яка дозволяє при необхідності повертати всю систему щіток відносно полюсів машини. В машинах малої потужності частіше застосовують трубчасті щіткоутримачі, що встановлюють безпосередньо у підшипниковий щит.

Обмотки якорів МПС поділяються на прості та складні. Обмотки, як правило, двошарові, симетричні. Просту обмотку виконують петлевою та хвилевою. Складні обмотки складаються з двох-трьох простих петлевих або хвильових обмоток. Складна обмотка, що об’єднує просту петлеву та хвильову обмотки, має назву «жаб’яча».

Секції обмотки утворюють котушки, що укладаються в пази. Котушка має загальну пазову ізоляцією та складається з однієї або декілька секцій. Секція складається з одного або декількох витків. Виток складається з двох або декількох провідників. Секції утворюють обмотку, яка складається з двох або декілька паралельних гілок. Кожна гілка має послідовно з’єднанні витки та провідники. Послідовно з’єднані виткі визна-

96

	чають напругу, а парале-
	льні гілки – струм маши-
	ни. Загальний об’єм міді
	при	певній	щільності
	струму характеризує по-
а) петлева; б) хвильова; в) «жаб'яча».	тужність МПС.
		Число елементарних
Рисунок 10.9 – Секції обмоток МПС
	пазів	якоря	збігається з

числом секцій обмотки якоря та дорівнює числу колекторних пластин. При виборі типу обмотки виходять з того, що струм у паралельної

гільці не повинен перебільшувати 250 – 350 А. Це визначається раціональним виконанням пазів, колекторних пластин, а головне, при великих струмах не вдається забезпечити задовільні умови комутації.

Проста петлева обмотка застосовується у низьковольтних машинах при великих струмах в якорі. Прості хвильові обмотки допускають порівняно низькі струмі, так як в них 2а = 2, але вони не потребують зрівняльних з’єднань, що є їх перевагою.

1 – якірні котушки; 2 – осердя якоря; 3 – колектор; 4, 5 – верхня і нижня сторона якірної котушки.

Рисунок 10.10 – Будова якірних котушок (а) та розташування їх в пазах (б)

97

1 – щітка; 2 – щітковий канат;

3 – кабельний наконечник.

Рисунок 10.11 – Будова щіток машин малої (а) та великої (б) потужності

Складні обмотки застосовуються у машинах великої потужності, коли необхідно мати велику кількість паралельних гілок, а також у машинах з важкими умовами комутації.

В залежності від складу, способу виготовлення та фізичних властивостей всі щітки ділять на шість основних груп: вугіль- но-графітні, графітні, електрографітовані, міднографітні, бронзографітні та срібнографітні.

Технічні дані щіток електричних машин та рекомендації по їх застосуванню приведені в таблиці 10.1.

Котушки головних полюсів та додаткових полюсів виготовляються з ізольованого мідного проводу круглого або прямокутного перетину. Котушки машин малої потужності виконують з тонкого проводу; послідовні котушки обмоток збудження та додаткових полюсів – з смугової міді.

Число головних полюсів завжди парне, причому північні та південні полюси чергуються, що досягається відповідним з’єднанням котушок збудження окремих полюсів. Котушки всіх полюсів з’єднаються зазвичай послідовно. Потужність, яка витрачається на збудження, складає приблизно 0,5 – 3 % від номінальної потужності машини. Перша цифра відноситься до машин потужністю в тисячі кіловат, а друга – до машин потужністю біля 5 кВт.

98

1 – головний полюс; 2 – котушка обмотки збудження; 3 – опорний косинець; 4 – додатковий полюс; 5 – котушка обмотки додаткових полюсів.

Рисунок 10.12 – Будова котушок головних (а) та додаткових (б) полюсів

Таблиця 10.1 – Технічні дані щіток електричних машин та рекомендації по їх застосуванню

		Перехідне
		падіння на-	Допус-	Допус-
		пруги на	тима
				тима	Тиск на	Рекомендована
	Марки	пару щіток	щіль-
				швид-	щітку,	галузь застосу-
	щіток	при реко-	ності
				кість,	кПа	вання
		мендованої	струму,
				м/с
		щільності	А/мм2
		струму, В
			Графітні
	Г3	1,9	11	25	20 – 25	Для генераторів
						та двигунів з
	611М	2,0	12	40	20 – 25
						полегшеними
						умовами кому-
						тації та для кон-
	610М	2,0	15	90	12 – 22	тактних кілець.
						Потужність до
						10 кВт.

99

Продовження таблиці 10.1

Електрографітовані

ЭГ2А	2,6	10	45		20 – 25
ЭГ2А	2,2	15	90		15 – 21
Ф
ЭГ4	2,0	12	40		15 – 20	Для генераторів
ЭГ8	2,4	10	40		20 – 40
						та двигунів з се-
ЭГ14	2,5	11	40		20 – 40	редніми умова-
ЭГ51	2,2	12	60		20 – 25	ми комутації та
						для контактних
ЭГ61	3,0	13	60		35 – 50
						кілець. Потуж-
ЭГ71	2,2	12	40		20 – 25
						ність більше 10
ЭГ74	2,7	15	50		17,5 –
						кВт при напрузі
					25
						до 1000 В.
ЭГ74А	2,3	15	60		15 – 21
Ф
ЭГ85	2,3	15	50		17,5 –
					35
		Металографітні
МГ2	0,5	20	20		18 – 23	Для низьковоль-
МГ4	1,1	15	20		20 – 25	тних генерато-
						рів
МГСО	0,2	20	20		18 – 23

Оформлення звіту

Звіт по лабораторно-практичній роботі № 10 повинен містити: 1 Відомості про будову та призначення:

-нерухомої частини: статора або індуктора;

-обертової частини або якоря;

-колектора;

-щіткового апарата;

-обмоток якоря МПС.

2 Відомості про марки та характеристики електричних щіток.

100