ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ

Основными параметрами электрических машин являются на­пряжение, сила тока, мощность, частота вращения, вращающий момент, КПД, частота переменного тока и коэффициент мощно­сти. Номинальные значения указанных величин, за исключением вращающего момента, приводятся заводом-изготовителем на пас­портной табличке, закрепленной на корпусе машины.

Электрические машины, применяемые на судах флота рыбной промышленности, могут иметь естественное или искусственное охлаждение. В первом случае охлаждение осуществляется без специальных устройств, во втором — с использованием вентиля­торов, насаженных непосредственно на вал машины (самовенти­ляция), или отдельных вентиляторов (независимое охлаждение). При независимом охлаждении система может быть замкнутой (без забора воздуха из окружающей среды) или разомкнутой (с забором воздуха из окружающей среды).

По роду тока применяемые машины делятся на машины по­стоянного и переменного тока.

В соответствии с расположением вала на судах они могут быть горизонтального и вертикального исполнения.

1. Электрические машины постоянного тока

1.1. Устройство и конструкция машин постоянного тока

Электрический механизм с вращающимися частями, обеспечивающий преобразование механической энергии в элек­трическую или наоборот, либо преобразовывающий электриче­скую энергию одного рода в другой, называется электрической машиной.

В первом случае электрическая машина называется генератором, во вто­ром — двигателем, в третьем — преобразователем.

Генератор конструктивно ничем не отличается от двигателя, и их общей особенностью является электромагнитная связь не­подвижной системы (статора) с вращающейся частью машины, называемой якорем (ротором).

Таким образом, в электрической машине постоянного тока можно выделить две основные части, разделенные воздушным за­зором:

• неподвижная индуктирующая часть, обеспечивающая создание потока возбуждения,

• вращающаяся индуктируемая часть, обеспечивающую преобразование одного вида энергии в другой.

Неподвижная часть машины состоит из станины, основных и добавочных полюсов, подшипниковых щитов и щеточного устрой­ства.

Станина. Станина служит для крепления всех неподвижных деталей и узлов машины и одновременно является магнитопроводом. Изготовляется она из стали в виде литой или сварной конст­рукции.

Основные полюсы. Основные полюсы, показанные на рис. 2, а, служат для со­здания главного магнитного потока.

Они состоят из сердечника 1, катушек возбуждения 2, каждая из которых крепится на ста­нине 3 с помощью болта 4. Расширенная часть полюса 5 носит название полюсного наконечника (башмака). Сердечник полюса набран из листов стали толщиной 0,5—1 мм, скрепленных за­клепками. Катушка возбуждения изготовляется из обмоточного провода.

Добавочные полюсы (рис. 2, б) также имеют сердечник 1 и катушку 2. Они служат для уменьшения искрения под щетками машины. Добавочные полюсы устанавливаются между основными и крепятся к станине болтами. Сердечники полюсов могут быть наборными или сплошными. По окружности поляр­ность основных полюсов чередуется. Обмотки полюсов могут со­стоять как из одной, так и из нескольких последовательно сое­диненных катушек, которые называются шайбами. В последнем случае между ними прокладывают изоляционные распорки, что обеспечивает, лучшее охлаждение катушек.

Подшипниковые щиты. Подшипниковые щиты представляют собой две боковые крышки из стали с гнездами для шариковых или роликовых подшипников и окнами для охлаждения. Кроме того, в подшипнико­вых щитах со стороны коллектора предусматриваются люки для осмотра и обслуживания щеточного устройства. В последнее время получили распространение подшипниковые щиты из алюминиевого сплава.

Щеточное устройство. Щеточное устройство служит для соединения якоря машины с внешней цепью. Оно состоит из щеточной траверсы с пальцами, щеткодержателей и щеток. Траверса представляет собой кольцо, укрепленное на капсуле подшипника или же прикрепленное к станине. На изолированных от траверсы пальцах крепятся щеткодержатели, один из которых показан на рис. 3.

Щеткодер­жатель состоит из обоймы 1, щетки 2, нажимной пружины с ры­чагом 3 и токоведущего паводка 4.

Вращающаяся часть машины (якорь) состоит из следующих элементов: сердечника якоря, коллектора, обмотки якоря, венти­лятора.

Сердечник якоря изготовляют из листов электротехнической стали толщиной 0,5 мм, собранных в пакеты. Для уменьшения потерь от вихревых токов листы покрывают изолирующим лаком. Между пакетами оставляют воздушные промежутки, которые служат радиальными вентиляционными каналами. По окружности сердечника якоря выштамповывают пазы для укладки обмотки, отверстие для вала и аксиальные вентиляционные каналы. Пакеты якоря натягивают на вал и закрепляют нажимными шайбами. Последние иногда служат держателями лобовых ча­стей якорной обмотки.

Коллектор устанавливается на валу якоря рядом с сердечником. Коллектор, как изображено на рис. 4, на­бирается из медных коллекторных пластин, имеющих в попереч­ном сечении трапецеидальную форму. Он состоит из коллектор­ной пластины 4, «петушка» 5 для при­пайки обмотки к коллекторной пла­стине, изоляции 6 и 8, втулки кол­лектора 7, нажимного конуса 3, круг­лой гайки 2 и стопорного винта 7.

Якорная обмотка машины постоян­ного тока выполняется из изолирован­ных проводников, соединенных между собой в замкнутый контур. Два по­следовательно соединенных провод­ника образуют виток.

Часть обмотки, состоящая из нескольких последова­тельно соединенных витков, образует секцию. Начало и конец секции присоединяются к разным коллекторным пластинам, при­чем эти пластины в зависимости от типа обмотки могут распола­гаться в различных местах по окружности коллектора. К каждой коллекторной пластине присоединяются начало одной и конец дру­гой секции, поэтому каждой секции соответствует одна коллектор­ная пластина. Следовательно, число пластин К на коллекторе равно числу секций обмотки якоря, т. е. К = S.

В свою очередь, секции соединяют между собой в катушку также последовательно и укладывают в пазы якоря в два слоя таким образом, чтобы левые стороны секций лежали в верхнем слое одного паза, а правые — в нижнем слое другого. В этом случае обмотка называется двухслойной.

Левая сторона одной и правая сторона другой секции, лежа­щие соответственно в верхнем и нижнем слоях реального паза, образуют элементарный паз. Таких пазов в реальном пазу будет столько, сколько секций в катушке.

Конструктивными параметрами обмоток якорей являются шаги по якорю и по коллектору, показанные на рис. 5.

Число элементарных пазов у = у₁+у₂, заключенных между началами сле­дующих друг за другом по схеме обмотки секций называется результирующим шагом обмотки по якорю.

у₁ - число элементарных пазов, заключенных между первой и вто­рой активными сторонами одной и той же секции, называется первым частичным шагом:

y₁ = S/2p. (2.1)

у₂ - число элементарных пазов, заключенных между второй активной стороной предыду­щей секции и первой активной стороной последующей секции, называется вторым частичным шагом:

у₂ = y₁ – y

В зависимости от порядка соединения секций между собой и присоединения их к коллекторным пластинам различают следую­щие типы якорных обмоток: простые петлевые, сложные петлевые, простые волновые, комбинированные.

a ) б)

Рис. 5. а — для петлевой (параллельной) обмотки;

б — для волновой (последовательной) обмотки.

На рис. 8 показаны продольное и поперечное сечения машины постоянного тока П-61. Студентам предлагается самостоятельно установить наименование и назначение обозначенных цифрами деталей и узлов.

Рис. 8.