Конструкции машин постоянного тока

Якорь Пачинотти — Грамма (см. рис. 5.1) имеет ряд недостатков — плохое использование меди, трудоемкость изготовления. Чтобы улучшить использование меди, части секций обмотки, лежащие на вну тренней части якоря, которые не пересекают силовых линий магнитного поля, необходимо вынести на наружную часть якоря. Это выполнено в барабанном якоре, в котором секции обмотки лежат на внешней части цилиндрического якоря (см. рис. 1.55). Практически все современные машины имеют цилиндрический якорь с пазами на его внешней поверхности. Приведение граммовских обмоток к двухслойным обмоткам машин постоянного тока рассмотрено в гл. 1.

На рис. 5.8 представлены продольный и поперечный разрезы двигателя серии 2П с тахогенератором серии 2ПАТ. К станине 1 двигателя болтами 2 крепятся главные 3 и добавочные полюсы 4. На валу 5 двигателя находится магиитопровод якоря 6 с обмоткой якоря 7. Секции обмотки якоря присоединены к коллектору 8. На вал двигателя напрессованы вентилятор 9 и балансировочное кольцо 10. Якорь ма;

Рис. 5.8. Двигатель серии 2П.

шины соединяют со статором подшипниковые щиты 11, в которых находятся подшипники 12, закрепленные крышками 13. К одному из подшипниковых щитов крепится траверса 14, на которой расположены щеточные пальцы 15 со щеткодержателями 16. В щеткодержателях находятся щетки 17, обеспечивающие при вращении скользящий контакт с коллектором.

Охлаждение двигателя осуществляется вентилятором, который прогоняет воздух через машину от подшипникового щита, на котором крепится траверса со щетками, через промежутки между обмотками главных и добавочных полюсов к другому щиту машины. Воздух в машину засасывается через отверстия в защитной ленте 18, расположенные у щита со щетками, и выбрасывается через отверстия в станине, закрытые лентой у другого щита. Направление потока воздуха обеспечивается диффузором 19. Па станине машины находится также коробка выводов 20, а для измерения.

Рис. 5.9. Конструкция обмоток возбуждения частоты вращения на подшипниковом щите укреплен тахогенератор 21. Обычно тахогенератор выполняется на базе генератора постоянного тока, имеющего линейную зависимость выходного напряжения от частоты вращения.

Обмотки возбуждения расположены на главных полюсах (рис. 5.9). Полюсы 1 собираются из штампованных листов электротехнической стали толщиной 0,5—2 мм и крепятся шпильками 2. Иногда полюсы выполняются литыми. В полюсах имеются отверстия с резьбой 3 для крепления полюсов к станине. Катушки обмотки независимого или параллельного возбуждения 4 выполняются из относительно тонкого провода, а катушки обмотки последовательного возбуждения 5 — из проводов большого сечения, так как по ним протекает ток якоря.

Катушки возбуждения укрепляются на полюсах с помощью изоляционных прокладок и клиньев. Катушки отделены друг от друга каналами, которые обеспечивают лучшее охлаждение обмоток возбуждения.

Для намотки катушек обмоток возбуждения применяются провода круглого и прямоугольного сечения.

Добавочные полюсы расположены между главными полюсами и предназначены для обеспечения удовлетворительной коммутации, что является необходимым условием для надежной работы машины постоянного тока.

В машинах постоянного тока станина является одновременно ярмом статора и в ней замыкается поток возбуждения. Ярмо выполняется из стального литья, проката, а в машинах небольшой мощности — из труб. В некоторых случаях для обеспечения быстродействия ярмо выполняется шихтованным.

Сердечник якоря набирается из таких же штампованных дисков электротехнической стали толщиной 0,5 мм, как и в машинах переменного тока. В листах сердечника имеются пазы, отверстия для вала и вентиляционные каналы. В зависимости от мощности пазы выполняются открытыми или полузакрытыми. Закрытые пазы в машинах постоянного тока не применяются. Форма паза зависит от мощности машины и используемого провода. Провода обмотки якоря, как правило, медные.

Рис. 5.10. Магнитопровод якоря машины постоянного тока большой мощности В машинах постоянного тока большой мощности, имеющих диаметр ротора больше 990 мм, сердечник якоря набирают из сегментов, которые прикрепляют к ребрам крестовины якоря (рис. 5.10). Размеры сегментов выбирают исходя из лучшего раскроя листа.

Для крепления к ребрам крестовины в сегментах предусматриваются выступы в форме ласточкиных хвостов или крепление осуществляется клиньями. При переходе от слоя к слою сегменты собирают с перекрытием друг друга, что обеспечивает меньшее магнитное сопротивление и большую механическую прочность.

Сердечник якоря машин средней и большой мощности состоит из пакетов, разделенных друг от друга распорками, которые образуют радиальные вентиляционные каналы. Распорки одновременно выполняют роль ветрениц, которые направляют воздух из аксиальных каналов к периферии якоря.

Обмотку якоря укладывают в пазы и крепят клиньями. Лобовые части внутренними поверхностями опираются на обмоткодержатели 22 (см. рис. 5.8). Для крепления обмотки на внешней поверхности лобовых частей применяют проволочные бандажи.

Коллектор (рис. 5.11) набирают из медных пластин 1, изолированных друг от друга миканитовыми прокладками 2. Для изоляции пластин от корпуса 3 на нажимные фланцы 4 надевают прессованные микапитовые манжеты 5. Нажимные фланцы стягивают кольцевой гайкой 6'. Секции обмотки якоря припаивают к петушкам 7. Коллектор подвергают термообработке таким образом, что он образует монолитную конструкцию, исключающую биения и вибрации.

По внешней поверхности коллектора скользят щетки, расположенные в щеткодержателях (см. рис. 5.8), которые за счет пружины обеспечивают определенное нажатие щет;

Рис. 5.11. Конструкция коллектора ки па коллектор и надежный контакт щетки с коллектором при всех режимах работы машины. Щеткодержатели с щетками одной полярности укрепляются на щеточном пальце. Щеточные пальцы разной полярности изолированы друг от друга и смонтированы на общей траверсе. Обычно число щеточных пальцев равно числу полюсов. Щеточные пальцы одной полярности соединяют между собой сборными шинами. Шины подсоединяются к выводам машины.

При нагрузке поле якоря искажает поле возбуждения и может «опрокинуть» его, т. е. под частью полюса поле может изменить направление.

Чтобы скомпенсировать влияние поля якоря, в машинах мощностью 100 кВт и выше выполняется компенсационная обмотка К (рис. 5.12), которая располагается в пазах глав;

Рис. 5.12. Верхняя часть разъемного статора машины большой мощности ных полюсов. Магнитодвижущая сила компенсационной обмотки примерно равна МДС поля якоря, и эти МДС действуют встречно, компенсируя друг друга. Поэтому в машинах с компенсационной обмоткой поле в воздушном зазоре при холостом ходе и нагрузке не изменяется.

Конструкция машины определяется в основном мощностью и частотой вращения. Машины пос тоянного тока изготовляются мощностью от нескольких ватт до 20 000 кВт, напряжением до 1000 В и частот вращения от десятков до нескольких тысяч оборотов в минуту.

Двигатели большой мощности индивидуального исполнения изготовляются в двухъи трехъякорном исполнении. На рис. 5.13 показан двигатель тина 2МП 14 000−190 ЛПЭО «Электросила» (мощность 14 000 кВт, напряжение 930 В и частота вращения 190/400 об/мин). Двигатель предназначен для привода листовых прокатных станов. На одном валу смонтированы два якоря, обеспечивающие мощность 700 кВт каждый. Машина имеет два статора и общую станину. Двигатели постоянного тока мощностью 1250 кВт и частотой вращения 80 об/мин в одноякорном исполнении выпускаются для приводов шахтных подъемных машин. Выпускаются также двигатели типа 2МП 19 600−150 мощностью 14 440 кВт, напряжением 1200 В, ток каждого якоря 6400 А, частота вращения 150/195 об/мин. Двигатель имеет 18 главных и до;

Рис. 5.13. Двухъякорный двигатель 2МП мощностью 14 000 кВт,.

190/400 об/мин полнительных полюсов. Длина машины 7445 мм, наружный диаметр 4500 мм. Масса якоря 80 т, общая масса с охладителями 178 т.

Крупные генераторы постоянного тока изготовляются мощностью до 10 000 кВт, напряжением 930 В, частотой вращения 500—375 об/мин.

В новой серии машин постоянного тока 4П все конструктивные детали в целях унификации выполнены на базе асинхронных машин серии 4А.

Некоторые конструкции специальных машин постоянного тока рассмотрены в конце этой главы.