Особенности конструкции современных машин постоянного тока

Современная машина постоянного тока отличается от машины с кольцевым якорем главным образом конструкцией якоря. У кольцевого якоря более половины обмотки не участвует в образовании ЭДС. Значительно лучше используется провод обмотки у барабанного якоря, который и получил широкое применение.

Обмотка барабанного якоря укладывается на его поверхности, и неактивные (торцевые) соединения составляют небольшую величину от общей длины провода.

Простейший барабанный якорь показан на схеме рисунка 7.3.1 с восемью активными проводниками.

Рис. 7.3.1.

В сечениях этих проводников указаны направления действия индуцируемых ЭДС при заданном направлении вращения (Q).

Для получения наибольшей ЭДС на зажимах генератора необходимо все проводники соединить последовательно. Однако сделать это невозможно. На первый взгляд кажется, что следует соединять последовательно проводники, расположенные диаметрально противоположно, например б со 2, по торцу, но тогда у проводника.

2 не окажется диаметрально противоположного и его придется соединять по заднему торцу якоря с 5 или 7. Обмотка будет несимметричной, что поведет к пульсации напряжения на зажимах. Поэтому последовательно соединяют проводники, близкие к диаметральным. Например, проводник 6 по переднему торцу надо соединить с проводником 3 (через три промежутка), а проводник 3 — с проводником 8 по заднему торцу (опять через три промежутка). Проводник 8 по переднему торцу следует соединить с проводником 5 и т. д. Когда вернемся к проводнику 6, обмотка окажется замкнутой.

На передних торцевых соединениях якорной обмотки (см. рис. 7.3.1) выделим четыре точки: a, b, с, d. Особый интерес представляют точки а и Ь: в точке Ь ЭДС сходятся, а в точке а расходятся. При вращении якоря положение этих точек в пространстве сохраняется.

Все отмеченные точки (а, b, с, d) соединим с коллекторными пластинами и растянем обмотку так, как это показано на рисунке 7.3.2.

Рис. 7.3.2.

Из рассмотрения рисунка ясно, что в данный момент параллельные ветви обмотки соответственно образованы проводниками 1, б, 3, 8 и 4, 7, 2, 5. При переходе проводников из зоны действия одного полюса в зону действия другого в каждом из них меняется направление ЭДС, но при этом происходит их переключение из одной параллельной ветви в другую и суммарная ЭДС каждой параллельной ветви сохраняется по величине и направлению.

На рисунке 7.3.3 показана развертка обмотки якоря для случая соединения активных проводников по схеме рисунка 7.3.1, т. е когда проводник 1 по переднему торцу соединяется с проводником 4.

Рис. 7.3.3.

Рис. 7.3.4.

В этом случае обмотка в развернутом виде имеет форму волн (выделенная жирная линия) и называется волновой. Но проводник 1 можно соединить и с проводником 6 по переднему торцу. Тогда обмотка в развернутом виде приобретает форму петель и называется п етл е в о й (рис. 7.3.4).

Часть якорной обмотки, присоединяемой к двум смежным пластинам, называется секцией. Для увеличения напряжения на зажимах машины применяют секции, состоящие из нескольких витков (рис. 7.3.5).

Рис. 7.3.5.

Рис. 7.3.6.

Обмотку якоря укладывают в пазы с целью уменьшения воздушного зазора между сердечником якоря и сердечником полюса. В двухслойных обмотках в каждый паз укладывают две активные стороны разных секций так, как это показано на рисунке 7.3.6.

Сердечник якоря собирают из стальных дисков толщиной 0,5 мм. В дисках заранее штампуют пазы, вентиляционные отверстия и отверстие для вала (рис. 7.3.7).

Рис. 7.3.7.

Диски изолируются друг от друга лаком с целью уменьшения потерь на нагревание сердечника. Пакет из дисков стягивают и закрепляют на валу.

Возбуждение в машине постоянного тока осуществляется с помощью электромагнитов. Постоянные магниты применяются только в микромашинах (машинах очень малой мощности). Магнитный поток возбуждения прямо пропорционален намагничивающей силе (/.ш.) и обратно пропорционален магнитному сопротивлению цепи.

Обычно число витков w_t обмотки возбуждения делается большим (несколько тысяч), чтобы иметь малую мощность потерь на нагревание обмоток. Сердечник обмотки возбуждения в крупных машинах собирают также из пластин.'Этот сердечник со стороны якоря имеет расширение (наконечник) для уменьшения магнитного сопротивления воздушного зазора. Сердечники небольших машин отковывают из мягкой стали и для упрощения конструкции их делают монолитными (рис. 7.3.8).

Рис. 7.3.8.

Электромагнитное возбуждение в машинах позволяет не только получить более сильное поле по сравнению с полем постоянных магнитов, но и управлять его интенсивностью путем изменения тока в обмотке возбуждения.