- •Таганрогский государственный радиотехнический университет
- •Кафедра систем автоматического управления Гура в.Д.
- •"Основы электромеханики и мехатроники"
- •1 Памятка об электромагнетизме и основах механики
- •1.2 Основные явления, законы и правила электромагнетизма
- •2 Классификация электромеханических преобразователей энергии
- •3.1 Устройство простейшей машины постоянного тока
- •3.2.1 Режим генератора
- •3.2.2 Режим двигателя
- •3.2.3. Принцип обратимости эм
- •3.4 Конструкция реальной машины постоянного тока
- •3.6 Магнитное поле в зазоре электрической машины
- •3.9 Эдс якоря и электромагнитный момент
- •5. Двигатели постоянного тока
- •5.8 Регулирование скорости вращения
- •6.8 Синхронные машины (см)
- •Список использованных источников
3.4 Конструкция реальной машины постоянного тока
а) Полюс ЭМ = Т (главный полюс, индуктор) выполняется шихтованным, т.е. набирается из листов электротехнической стали (толщиной 0,5 ÷ 1мм) и стягивается шпильками (рисунок 3.5). Нижняя (ближняя к ротору) часть полюса называется полюсным наконечником (башмаком).
3.4
3.5
На главном полюсе располагается катушка возбуждения, протекание тока в которой приводит к возникновению потока магнитной индукции (потока возбуждения), называемого основным потоком машины. ЭМ = Т, как было отмечено выше, имеет всегда чётное число полюсов, причём северные (N) и южные (S) полюсы чередуются по внутренней окружности статора. Катушки всех полюсов обычно соединяют последовательно таким образом, чтобы обеспечить чередование полюсов. Мощность, потребляемая на создание потока возбуждения, составляет обычно 0,5 ÷ 3 % от номинальной мощности ЭМ.
К ак мы увидим позднее, иногда в ЭМ = Т для улучшения токосъёма с коллектора в полюсных наконечниках предусматривают пазы, в которые укладывается т. называемая компенсационная обмотка (см. рисунок ). Кроме того, иногда между главными полюсами устанавливают дополнительные (добавочные) полюсы со своими катушками. Эти полюсы имеют меньший, чем главные, размер и обычно изготавливаются цельными (не шихтованными).
б) Ярмо ЭМ=Т. Как главные, так и дополнительные полюсы крепятся к ярму тем или иным способом. Ярмо (статор) изготавливается из материалов с высокой магнитной проницаемостью μа (электротехническая сталь) и является станиной, т.е. частью, к которой крепятся другие неподвижные части машины, а сама ЭМ = Т крепится с помощью станины к основанию (фундаменту, опорам, корпусу станка и т.п.).
в) Сердечник якоря ЭМ =Т малых габаритов набирается из штампованных дисков электротехнической стали и стягивается шпильками, а затем напрессовывается на вал ЭМ. При диаметре якоря свыше 100 мм используются штампованные сегменты, выполненные из электротехнической стали, которые крепятся к цельнометаллической основе якоря с помощью пазов или выступов в форме ласточкиного хвоста. В пазы на внешней поверхности якоря при сборке ЭМ укладываются катушки обмотки якоря.
3.6
3.7
д) Щёточный аппарат закреплен на неподвижной станине и служит для электрической связи вращающихся обмоток якоря ЭМ с неподвижной внешней средой, т.е. для подвода или отвода тока от обмоток вращающегося якоря. Он состоит из щёток, щёткодержателей, пружин и токоведущего кабеля. Щётки – графитовые или медно-графитовые.
е) Подшипниковые узлы. Вал якоря связан со станиной через подшипниковые узлы, которые выполняются обычно на подшипниках скольжения у маломощных машин, чаще – на подшипниках качения.
ж) Система охлаждения – в двигателях малой и средней мощности используется воздушное охлаждение - выполняется в виде лопастей, закрепленных на оси ротора и вращающихся вместе с ним (как у обычного вентилятора, но продувают воздух сквозь внутренний объем ЭМ с целью отвода избыточного тепла, в которое превращается электрическая энергия, выделяемая в обмотках и стали якоря).
3.5 Магнитная цепь ЭМ = Т
Основной магнитный поток ЭМ Фδ – это поток в воздушном зазоре δ между полюсом и якорем, создаваемый током обмотки возбуждения (или постоянным магнитом), приходящийся на один главный полюс машины. Величина Фδ определяет величину индуктируемой в обмотке якоря ЭДС. Этот поток определяется на холостом ходу машины, т.е. при Ia = 0.
Источником магнитного поля в ЭМ=Т является намагничивающая сила Fв=Iв·wв, обусловленная протеканием тока возбуждения Iв в обмотке возбуждения, размещенной на главном полюсе и имеющей wв витков (см. п. 1.2, в).
Магнитная цепь электрической машины (путь, по которому протекает магнитный поток) состоит из следующих последовательно включенных участков (каждый из которых имеет протяженность li и среднее сечение Si) : полюса, полюсного наконечника, воздушного зазора между северным полюсным наконечником и зубцами якоря, зубцов якоря, тела якоря, воздушного зазора между якорем и южным полюсным наконечником, южного полюса и, наконец, ярма.
В соответствии с законом полного тока (п. 1.2, г), намагничивающая сила обмотки возбуждения Fв= Iв·wв уравновешивается суммой магнитных напряжений (Нili) на соответствующих, соединенных последовательно, участках магнитной цепи .
Магнитное сопротивление Rм участков магнитной цепи, выполненных из ферро-магнитных материалов (ярмо, полюс, якорь), много меньше, чем воздушного зазора δ между полюсом и якорем (см. п. 1.1, е). Поэтому практически вся намагничивающая сила Fв приходится на этот зазор, и там же происходят все существенные процессы ЭМ=Т. Потому и магнитный поток Фδ, проходящий через зазор δ, называют основным потоком машины.