Меню

Полюс возбуждения машины постоянного тока

Возбуждение машин постоянного тока

date image2015-05-26
views image4899

facebook icon vkontakte icon twitter icon odnoklasniki icon

Для работы электрической машины необходимо наличие магнитного поля. Это поле в большинстве машин создается постоянным электрическим током, проходящим в обмотке возбуждения, расположенной на главных полюсах (машины с электромагнитным возбуждением).

Свойства МПТ в значительной степени зависят от способа включения обмотки возбуждения, т.е. от способа возбуждения.

В дальнейшем нам придется рассматривать электрические схемы машин, поэтому сначала рассмотрим условные обозначения обмоток в соответствии с Государственными стандартами России.

обмотка якоря с щетками
обмотка возбуждения главных полюсов, включенная независимо или параллельно обмотке якоря
обмотка возбуждения, включенная последовательно с обмоткой якоря
компенсационная обмотка
обмотка возбуждения добавочных полюсов

Начала и концы отмоток обозначаются следующим образом:

— обмотка якоря – Я1 и Я2;

— обмотка добавочных полюсов – Д1 и Д2;

— компенсационная обмотка – К1 и К2;

— обмотка возбуждения независимая – М1 и М2;

— обмотка возбуждения параллельная – Ш1 и Ш2;

— обмотка возбуждения последовательная – C1 и C2.

По способам возбуждения МПТ можно классифицировать следующим образом:

Рисунок 45 Способы возбуждения машин постоянного тока

а) машины независимого возбуждения, в которых обмотка возбуждения (ОВ) питается постоянным током от источника, электрически не связанного с обмоткой якоря (возбудителя);

б) машины параллельного возбуждения (шунтовые),в которых обмотка возбуждения и обмотка якоря соединены параллельно;

в) машины последовательного возбуждения (сериесные),в которых обмотка возбуждения и обмотка якоря соединены последовательно;

г) машины смешанного возбуждения (компаундные),в которых имеются две обмотки возбуждения – параллельная ОВ1 и последовательная ОВ2;

Источник

Способы возбуждения машин постоянного тока и их классификация

Способы возбуждения машин постоянного тока и их классификацияТок, протекающий в обмотке возбуждения основных полюсов, создает магнитный поток . Электрические машины постоянного тока следует различать по способу возбуждения и схеме включения обмотки возбуждения.

Генераторы постоянного тока могут выполняться с независимым, параллельным, последовательным и смешанным возбуждением. Следует заметить, что теперь применение в качестве источников энергии генераторов постоянного тока очень ограничено.

Обмотка возбуждения генератора постоянного тока с независимым возбуждением получает питание от независимого источника — сети постоянного тока, специального возбудителя , преобразователя и др. (рис. 1, а). Эти генераторы применяются в мощных системах, когда напряжение возбуждения должно быть выбрано отличным от напряжения генератора, в системах регулирования скорости вращения двигателей, которые питаются от генераторов и других источников.

Значение тока возбуждения мощных генераторов составляет 1,0—1,5% от тока генераторов и до десятков процентов для машин мощностью порядка десятков ватт.

Схемы генераторов постоянного тока

Рис. 1. Схемы генераторов постоянного тока: а — с независимым возбуждением; б — с параллельным возбуждением; в — с последовательным возбуждением; г — со смешанным возбуждением П — потребители

У г енератора с параллельным возбуждением обмотка возбуждения включается на напряжение самого генератора (смотрите рис. 1,б). Ток якоря I я равен сумме токов нагрузки I п и тока возбуждения I в: I я = I п + I в

Генераторы выполняются обычно для средних мощностей.

Обмотка возбуждения генератора с последовательным возбуждением включена последовательно в цепь якоря и обтекается током якоря (рис. 1, в). Процесс самовозбуждения генератора протекает очень бурно. Такие генераторы практически не используются. В самом начале развития энергетики применялась система передачи энергии с последовательно включенными генераторами и двигателями последовательного возбуждения.

Генератор со смешанным возбуждением имеет две обмотки возбуждения — параллельную ОВП и последовательную ОВС обычно с согласным включением (рис. 1, г). Параллельная обмотка может быть включена до последовательной («короткий шунт») или после нее («длинный шунт»). МДС последовательной обмотки обычно невелика и рассчитана только на компенсацию падения напряжения в якоре при нагрузке. Такие генераторы теперь также практически не применяются.

Схемы возбуждения двигателей постоянного тока подобны схемам для генераторов. Двигатели постоянного тока большой мощности выполняются обычно с независимым возбуждением . У двигателей параллельного возбуждения обмотка возбуждения получает питание от того же источника энергии, что и двигатель. Обмотка возбуждения включается непосредственно на напряжение источника энергии, чтобы не сказывалось влияние падения напряжения в пусковом сопротивлении (рис. 2).

Схема двигателя с параллельным возбуждением

Рис. 2. Схема двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением

Ток сети Ic составляется из тока якоря I я и тока возбуждения I в.

Схема двигателя последовательного возбуждения подобна схеме на рис. 1, в. Благодаря последовательной обмотке вращающий момент при нагрузке возрастает больше, чем у двигателей параллельного возбуждения, при этом скорость вращения уменьшается. Это свойство двигателей определяет их широкое применение в приводах электровозной тяги: в магистральных электровозах, городском транспорте и др. Падение напряжения в обмотке возбуждения при номинальном токе составляет единицы процентов от номинального напряжения.

Двигатели смешанного возбуждения из-за наличия последовательной обмотки в некоторой мере имеют свойства двигателей последовательного возбуждения. В настоящее время они практически не применяются. Двигатели параллельного возбуждения иногда выполняются со стабилизирующей (последовательной) обмоткой, включаемой согласно с параллельной обмоткой возбуждения, для обеспечения более спокойной работы при пиках нагрузки. МДС такой стабилизирующей обмотки невелика — единицы процентов от основной МДС.

Читайте также:  Какая сила переменного тока безопасна для человека

Источник

Конструкция машины постоянного тока

Дата публикации: 03 декабря 2011 .
Категория: Статьи.

В статье описано устройство стандартной машины постоянного тока. Рассмотрено, что из себя представляют главный и дополнительный полюс, якорь, коллектор и щеточный аппарат.

Рассмотрим несколько подробнее устройство машины постоянного тока и приведем краткое описание ее главных конструктивных элементов.

Конструкция полюсов

На рисунке 1 изображен полюс машины. Сердечники полюсов набираются из листов, выштампованных из электротехнической стали толщиной 0,5 – 1 мм, а иногда также из листов конструкционной стали толщиной до 2 мм. Так как магнитный поток полюсов в стационарных режимах не изменяется, то листы друг от друга обычно не изолируются. Сердечник полюса стягивается шпильками, концы которых расклепываются. Нижняя, уширенная, часть сердечника называется полюсным наконечником или башмаком. Расположенная на полюсе обмотка часто разбивается на 2 – 4 катушки для лучшего ее охлаждения.

Главный полюс машины постоянного тока

Рисунок 1. Главный полюс машины постоянного тока

Число главных полюсов всегда четное, причем северные и южные плюсы чередуются, что достигается соответствующим соединением катушек возбуждения отдельных полюсов. Катушки всех полюсов соединяются обычно последовательно. Мощность, затрачиваемая на возбуждение, составляет около 0,5 – 3% от номинальной мощности машины. Первая цифра относится к машинам мощностью в тысячи киловатт, а вторая – к машинам мощностью около 5 кВт.

Для улучшения условий токосъема с коллектора в машинах мощностью более 0,5 кВт между главными полюсами устанавливаются также дополнительные полюсы, которые меньше главных по своим размерам. Сердечники дополнительных полюсов обычно изготавливаются из конструкционной стали.

Как главные, так и дополнительные полюсы крепятся к ярму с помощью болтов. Ярмо в современных машинах обычно выполняется из стали (из стальных труб в машинах малой мощности, из стального листового проката, а также из стального литья). Чугун вследствие относительно малой магнитной проницаемости не применяется.

В машинах постоянного тока массивное ярмо является одновременно также станиной, т. е. той частью, к которой крепятся другие неподвижные части машины и с помощью которой машина обычно крепится к фундаменту или другому основанию.

Конструкция якоря

Диск и сегмент стали якоря

Рисунок 2. Диск (а) и сегмент (б) стали якоря

Сердечник якоря набирается из штампованных дисков (рисунок 2, а) электротехнической стали толщиной 0,5 мм. Диски насаживаются либо непосредственно на вал (при Dа ≤ 75 см), либо набираются на якорную втулку (Dа ≥ 40 см), которая надевается на вал. Сердечники якоря диаметром 100 см и выше составляют из штампованных сегментов (рисунок 2, б) электротехнической стали. Сегменты набираются на корпус якоря, который изготовляется обычно из листового стального проката и с помощью втулки соединяется с валом. Для крепления к корпусу якоря сегменты отштамповываются с гнездами для ласточкиных хвостов либо с выступающими ласточкиными хвостами (рисунок 3).

Крепление сегментов стали якоря с помощью ласточкиных хвостов

Рисунок 3. Крепление сегментов стали якоря с помощью ласточкиных хвостов

1 – вентиляционные распорки; 2 – лист стали якоря; 3 – стяжной болт; 4 – ребро ступицы якоря; 5 – лист ступицы якоря

В сердечнике якоря в зависимости от выбранной системы вентиляции могут быть аксиальные или радиальные каналы. Аксиальные каналы образуются выштампованными в дисках сердечника отверстиями. Радиальные каналы создаются с помощью вентиляционных распорок или ветрениц, посредством которых сердечник якоря (рисунок 4) подразделяется на отдельные пакеты 1 шириной 40 – 70 мм и каналы 2 между ними шириной около 5 – 10 мм. Ветреницы приклепываются или привариваются к крайним листам пакетов. Сердечник якоря крепится с помощью нажимных плит или фланцев 6.

Сердечник якоря с обмоткой

Рисунок 4. Сердечник якоря с обмоткой

В пазы на внешней поверхности якоря укладываются катушки обмотки якоря. Выступающие с каждой стороны из сердечника якоря (рисунок 4) лобовые части обмотки 3 имеют вид цилиндрического кольца и своими внутренними поверхностями опираются на обмоткодержатели 5, а по внешней поверхности крепятся проволочными бандажами 7. Обмотка соединяется с коллектором 4.

Воздушный зазор между полюсами и якорем в малых машинах менее 1 мм, а в крупных – до 1 см.

Конструкция коллектора

Рисунок 5. Коллектор

Устройство коллектора машины небольшой мощности показано на рисунке 5. Он состоит из медных пластин 1 толщиной 3 – 15 мм, изолированных друг от друга миканитовыми прокладками толщиной около 1 мм. Пластины имеют трапецеидальное сечение и вместе с прокладками составляют кольцо, которое скрепляется с помощью нажимных фланцев 4, стянутых стяжными болтами 7. От нажимных фланцев пластины коллектора изолируются миканитовыми коллекторными манжетами 2. Собранный коллектор крепится на валу 6 с помощью шпонки 5. К каждой пластине коллектора присоединяются соединительные проводники – «петушки» 3 – от обмотки якоря.

Подобное в принципе устройство имеют коллекторы подавляющего большинства машин. В последнее время в малых машинах коллекторные пластины с миканитовыми прокладками часто запрессовывают на пластмассу.

Читайте также:  Определите силу тока проходящую по каждому из резисторов если вольтметр показывает 3в

Конструкция щеточного аппарата

Для отвода тока от вращающегося коллектора и подвода к нему тока применяется щеточный аппарат, который состоит из щеток, щеткодержателей, щеточных пальцев, щеточной траверсы и токособирающих шин.

Одна из типичных конструкций щеткодержателя показана на рисунке 5. Щеткодержатели укрепляются на щеточных пальцах. На каждом щеточном пальце обычно помещают несколько или целый ряд щеткодержателей со щетками, которые работают параллельно. Щеточные пальцы, число которых обычно равно числу главных полюсов, крепятся к щеточной траверсе (рисунок 7)

Щеткодержатель со щеткой

Рисунок 6. Щеткодержатель со щеткой
1 – обойма щеткодержателя; 2 – щетка; 3 – нажимная пружина; 4 – токоведущий кабель; 5 – колодки для крепления к пальцу

Рисунок 7. Крепление щеточного пальца к траверсе
1 – палец; 2 – траверса; 3 – изоляция; 4 – токособирательная шина

и электрически изолируются от нее. Траверса крепится к неподвижной части машины: в машинах малой и средней мощности – к втулке подшипникового щита, а в крупных машинах – к станине. Обычно предусматривается возможность поворота траверсы для установки щеток в правильное положение. Полярности щеточных пальцев чередуются, и все пальцы одной полярности соединяются между собой сборными шинами. Шины с помощью отводов соединяются с выводными зажимами или с другими обмотками машины.

Коллектор и щеточный аппарат являются весьма ответственными узлами машины, от конструкции и качества изготовления которых в большой степени зависит бесперебойная работа машины и надежность электрического контакта между коллектором и щетками.

Общий вид машины постоянного тока

На рисунке 8 приведен чертеж, а на рисунке 9 – фотография машины постоянного тока в разобранном виде.

Общий вид электродвигателя постоянного тока

Рисунок 8. Общий вид электродвигателя постоянного тока 14 кВт, 220В, 1500 об/мин
1 – люковая крышка; 2 – коллекторная пластина; 3 – крепление коллектора пластмассой; 4 – кольцо для размещения корректирующих масс; 5 – траверса; 6 – передний подшипниковый щит; 7 – вал; 8 – обмоткодержатель; 9 – бандаж лобовых частей якоря; 10 – катушка добавочного полюса; 11 – сердечник добавочного полюса; 12 – станина; 13 – рым; 14 – сердечник якоря; 15 – сердечник главного полюса; 16 – катушка главного полюса; 17 – вентилятор; 18 – задний подшипниковый щит; 19 – задняя крышка подшипника; 20 – шариковый подшипник; 21 – передняя крышка подшипника; 22 – свободный конец вала; 23 – паз якоря; 24 – соединительные провода (выводы) от обмоток к доске выводов; 25 – коробка выводов

Электродвигатель постоянного тока типа П52

Рисунок 9. Электродвигатель постоянного тока типа П52, 8 кВт, 220 В, 43 А, 1500 об/мин

Одноякорные машины постоянного тока строятся мощностью до 10 МВт и напряжением преимущественно до 1000 В. Для электрифицированных железных дорог выпускаются также машины напряжением до 1500 В. На напряжения свыше 1500 В машины постоянного тока изготавливаются редко, так как с увеличением напряжения условия токосъема с коллектора ухудшаются.

В отдельных случаях (мощные ледоколы, приводы аэродинамических труб и пр.) требуются двигатели постоянного тока мощностью 15 – 30 МВт. В машинах с одним якорем получение таких мощностей не возможно, и поэтому строятся двух-, трех- и четырехъякорные машины, которые представляют собой многомашинные агрегаты с общим валом.

Источник: Вольдек А. И., «Электрические машины. Учебник для технических учебных заведений» – 3-е издание, переработанное – Ленинград: Энергия, 1978 – 832с.

Источник



Обмотчик электрических машин — Виды полюсных катушек обмоток возбуждения

Содержание материала

  • Обмотчик электрических машин
  • Классификация и основные элементы
  • Потери и кпд электрических машин
  • Особенности электрических машин различных типов
  • Требования к изоляции
  • Изоляционные материалы
  • Обмоточные провода
  • Методы изолирования токопроводящих частей электрических машин
  • Виды и конструкция изоляции обмоток
  • Виды обмоток
  • Основные элементы и обозначения обмоток машин переменного тока
  • Способы изображения схем обмоток
  • Схемы трехфазных однослойных обмоток статоров
  • Схемы трехфазных двухслойных обмоток статоров
  • Соединение обмоток статоров в несколько параллельных ветвей
  • Обмотки статоров с дробным числом пазов на полюс и фазу
  • Схемы обмоток статоров многоскоростных двигателей
  • Особенности схем обмоток одно- и двухфазных двигателей
  • Намотка катушек из круглого провода
  • Укладка однослойных обмоток статоров из круглого провода
  • Укладка двухслойных обмоток статоров из круглого провода
  • Механизация изготовления и укладки обмоток статоров из круглого провода
  • Обмотки статоров для механизированной укладки
  • Механизированная намотка статоров совмещенным методом
  • Заклинивание пазов обмоток статоров
  • Механизированная намотка статоров раздельным методом
  • Формовка и бандажирование лобовых частей обмотки статоров
  • Комплексная механизация намотки статоров
  • Изготовление катушек из прямоугольного провода
  • Укладка обмоток статоров в полуоткрытые пазы
  • Укладка обмоток статоров в открытые пазы
  • Крепление обмоток статоров из прямоугольного провода
  • Изготовление стержневых обмоток статоров машин переменного тока
  • Особенности укладки обмоток статоров крупных электрических машин
  • Схемы обмоток фазных роторов
  • Обмотки фазных роторов с дробным числом пазов на полюс и фазу
  • Таблицы положений стержней в волновых обмотках роторов
  • Технология изготовления стержней волновых обмоток фазных роторов асинхронных двигателей
  • Технология укладки стержневой обмотки ротора
  • Короткозамкнутые роторы
  • Основные элементы и обозначения обмоток якорей машин постоянного тока
  • Простые петлевые обмотки машин постоянного тока
  • Уравнительные соединения машин постоянного тока первого рода
  • Простые волновые обмотки машин постоянного тока
  • Несимметричные волновые обмотки машин постоянного тока
  • Сложные петлевые и волновые обмотки машин постоянного тока
  • Уравнительные соединения машин постоянного тока второго рода
  • Комбинированные обмотки машин постоянного тока
  • Изготовление катушек якоря из круглого провода
  • Изготовление катушек якоря из прямоугольного провода
  • Особенности изготовления одновитковых обмоток якоря
  • Подготовка якоря к укладке обмотки якоря
  • Укладка обмотки якоря
  • Конструкция и типы коллекторов
  • Пайка коллекторов
  • Крепление обмоток якорей и роторов
  • Намотка проволочных бандажей
  • Бандажи из стеклоленты
  • Отделка якоря
  • Крепление обмоток роторов турбогенератора
  • Виды полюсных катушек обмоток возбуждения
  • Катушки обмоток возбуждения из изолированного провода
  • Катушки обмоток возбуждения из неизолированной шинной меди, намотанной плашмя
  • Катушки обмоток возбуждения из шинной меди, намотанной на ребро
  • Особенности изготовления катушек возбуждения крупных синхронных гидрогенераторов
  • Пропиточные составы и методы пропитки обмоток
  • Сушка обмоток
  • Пропитка обмоток лаками с растворителями
  • Пропитка обмоток лаками без растворителей
  • Пропитка обмоток в компаундах
  • Контроль и испытания обмоток
  • Измерение сопротивления обмоток
  • Измерение сопротивления изоляции обмоток
  • Контроль обмоток, уложенных в пазы
  • Проверка правильности маркировки выводных концов фаз обмотки статора
  • Испытание электрической прочности изоляции обмоток
  • Испытание междувитковой изоляции обмоток
  • Автоматизация испытаний электрических машин
  • Виды и система планово-предупредительных ремонтов
  • Частичный ремонт обмоток
  • Ремонт обмоток статоров
  • Ремонт обмоток фазных роторов асинхронных двигателей
  • Ремонт обмоток якорей, катушек возбуждения
  • Заключение, литература
Читайте также:  Преимущества асинхронного двигателя перед двигателями постоянного тока

ГЛАВА XIII
КАТУШКИ ОБМОТОК ВОЗБУЖДЕНИЯ
§ 62. ВИДЫ ПОЛЮСНЫХ КАТУШЕК
Обмотки возбуждения состоят из отдельных катушек, установленных на сердечники полюсов. Такие катушки называются полюсными. В синхронных машинах они располагаются на сердечниках полюсов ротора, в машинах постоянного тока — на сердечниках главных и дополнительных полюсов, укрепленных на неподвижной станине. Конструкция катушек полюсов синхронных машин зависит только от их мощности. В машинах малой мощности они наматываются из изолированного круглого провода, в машинах большей мощности — из прямоугольного изолированного провода и в крупных синхронных машинах — из неизолированной шинной меди.
В машинах постоянного тока конструкция полюсных катушек зависит от их назначения (катушки главных или дополнительных полюсов), от мощности машин и от схемы их возбуждения. На рис. 160 показаны основные схемы соединения обмотки возбуждения: параллельная, последовательная, смешанная. Обмотка дополнительных полюсов соединяется всегда последовательно с якорем. По этой обмотке протекает полный ток машины. Поэтому катушки дополнительных полюсов наматывают из проводов большого сечения: в машинах средней мощности — из прямоугольного изолированного провода и в более крупных машинах — из неизолированной шинной меди.

Рис. 160. Схемы соединения обмоток возбуждения машин постоянного тока а — параллельного, б — последовательного, в — смешанного

Расположение обмоток полюсов в машинах постоянного тока

Рис. 161. Расположение обмоток полюсов в машинах постоянного тока:
1 — станина, 2 — обмотка параллельного возбуждения, 3 — сердечник главного полюса, 4 — обмотка последовательного возбуждения (стабилизирующая), 5 — обмотка якоря, 6 — сердечник добавочного полюса, 7 — якорь

В машинах с параллельным возбуждением (рис. 160, а) обмотка возбуждения, расположенная на главных полюсах, включена параллельно с якорем. Катушки главных полюсов, чтобы снизить ток возбуждения, делают с большим числом витков из круглых или в машинах большой мощности из прямоугольных проводов небольшого сечения. В машинах с последовательным возбуждением (рис. 160, б) обмотка главных полюсов соединяется с якорем последовательно. Катушки этой обмотки, так же как и катушки дополнительных полюсов, в большинстве случаев наматывают из прямоугольного изолированного провода или из шинной меди. Лишь в машинах малой мощности катушки обмотки последовательного возбуждения наматываются из круглого провода, площадь поперечного сечения .которого должна быть рассчитана на полный ток якоря.
В машинах со смешанным возбуждением (рис. 160, в) на главных полюсах располагаются катушки и параллельной и последовательной обмоток возбуждения (рис. 161). Они наматываются раздельно: катушки параллельного возбуждения — из круглого или прямоугольного провода малого сечения, а катушки последовательного возбуждения — из круглых или прямоугольных проводов большого сечения или из шинной меди.

Несмотря на то что полюсные катушки и по своей конструкции, и по назначению значительно отличаются друг от друга, по технологии изготовления их можно объединить в три группы: многослойные катушки из круглого или прямоугольного изолированного провода, катушки из неизолированной шинной меди, намотанной плашмя, и из неизолированной шинной меди, намотанной на ребро. Способ изгиба медной шины определяет конструкцию катушек и технологию их изготовления.

Источник