Презентация - "Презентация по электрическим машинам и аппаратам: "Принцип действия и устройство коллекторных машин постоянного тока""

Принцип действия и 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 в этом случаев машине происходит непрерывный процесс электромеханического преобразования энергии.                                                                           

В процессе работы генератора якорь вращается и виток abcd занимает разное пространственное положение, поэтому в обмотке якоря находится переменная ЭДС. Если бы в машине не было коллектора, то ток по внешней цепи (в нагрузке R) был бы переменным, но посредством коллектора и щеток переменный ток обмотки якоря преобразуется в пульсирующий ток  во внешней цепи генератора, т.е. ток, неизменный по направлению.

Рассмотренная упрощенная модель машины постоянного тока не обеспечивает двигателю устойчивой работы, так как при прохождении проводниками обмотки якоря геометрической нейтрали nn’ электромагнитные силы Fэм = 0 (магнитная индукция в середине межполюсного пространства равна нулю). Однако с увеличение числа проводников в обмотке якоря (при равномерном их распределении на поверхности якоря) и числа пластин коллектора вращения якоря двигателя становиться устойчивым и равномерным.                                            Обобщая изложенное, отметим, что щеточно-коллекторный узел (коммутатор), выполняющий функцию преобразователя тока, является непременным элементом машины постоянного тока. И хотя рассматриваемые машины называют машинами постоянного тока, для непрерывного процесса электромеханического преобразования энергии в обмотке якоря этих машин должен протекать переменный ток.

Устройство коллекторной машины постоянного тока.

В настоящее время электромашиностроительные заводы изготавливают машины постоянного тока, предназначенные для работы в самых различных отраслях промышленности, поэтому отдельные узлы этих машин могут иметь разную конструкцию, но общая конструктивная схема машин одинакова. Неподвижную часть машины постоянного тока называют статором, вращающуюся часть – якорем (рис 24.4).

Статор состоит из станины 6 и главных полюсов 4. Станина служит для крепления полюсов и подшипниковых щитов и является частью магнитопровода, так как через нее замыкается магнитный поток машины. Станину изготовляют из стали – материала, обладающего достаточной механической прочностью и большой магнитной проницаемостью

    Якорь машины постоянного тока(рис.24.4) состоит из вала 10, сердечника 3 и коллектора 1. Сердечник якоря имеет шихтованную конструкцию и набирается из штампованных пластин тонколистовой электротехнической стали. Листы покрывают изоляционным лаком, собирают в пакет и запекают. Готовый сердечник напрессовывают на вал якоря. Такая конструкция сердечника якоря позволяет значительно ослабить в нем вихревые токи, возникающие в результате его перемагничивания в процессе вращения в магнитном поле. На поверхности сердечника якоря имеются продольные пазы, в которые укладывают обмотку якоря.                                                                                                                                  
 Обмотку выполняют из медного круглого или прямоугольного сечения. Пазы якоря после заполнения их проводами обмотки обычно закрывают клиньями (текстолитовыми или гетинаксовыми). В некоторых машинах пазы не закрывают клиньями, а накладывают на поверхность якоря бандаж из проволоки или стеклоленты с предварительным натягом. Лобовые части 9 обмотки якоря крепят к обмоткодержателям бандажом.                                                                               
Коллектор 1 является одним из сложных узлов машины постоянного тока. Основными элементами коллектора являются пластины трапецеидального сечения из твердотянутой меди, собранные таким  образом, что коллектор приобретает цилиндрическую форму.

Из рассмотрения принципа действия и устройства коллекторной машины постоянного тока следует, что непременным элементом этой машины, включенным между обмоткой якоря и внешней сетью, является щеточно-коллекторный узел – механический преобразователь рода тока.


Вывод:
Таким образом, коллекторные машины сложнее бесколлекторных машин переменного тока (асинхронной и синхронной) и, следовательно, уступают им (особенно асинхронного машине) в надежности и имеют более высокую стоимость.