6.1. Электрические машины постоянного тока

В электрической машине постоянного тока (МПТ) осуществляется преобразование электрической энергии постоянного тока в механическую энергию (двигатель постоянного тока), или наоборот (генератор постоянного тока).

Электрические машины постоянного тока обладают принципом обратимости. Поэтому конструкция двигателя постоянного тока (ДПТ) принципиально не отличается от конструкции генератора постоянного тока (ГПТ).

6.1.1. Конструкция машин постоянного тока

На рис. 6.1.1 показа типичная конструкция машины постоянного тока общепромышленного применения.

Основными частями машины постоянного тока являются статор и ротор. Статор – неподвижная часть машины, ротор – вращающаяся. Схематичное изображение машины постоянного тока показано на рис. 6.1.2. Статор состоит из станины 1, представляющий собой стальной полый цилиндр, являющейся механическим остовом машины и одновременно служащей частью магнитопровода. К внутренней поверхности станины крепятся главные полюсы 2 с обмоткой возбуждения (ОВ) 3. Катушки обмотки возбуждения, расположенные на главных полюсах, включаются так, чтобы северные и южные полюсы чередовались. Между главными полюсами могут располагаться дополнительные полюсы 4, служащие для улучшения характеристик машины. Обмотка дополнительных полюсов включается в цепь ротора (якоря) МПТ. Общий вид статора машины постоянного тока малой мощности показан на рис. 6.1.3.

Рис. 6.1.1. Конструкция электрической машины постоянного тока.

1-станина; 2-полюс; 3-обмотка возбуждения; 4-дополнительный полюс;

5-якорь; 6-обмотка якоря; 7-коллектор; 8-обмотка дополнительных полюсов;

9-щетки; 11-щеткодержатель; 12-подшипниковый щит; 13-подшипник; 14-вал; 15-вентилятор; 16-рым-болт; 17-клеммная коробка

Ротор машины постоянного тока называется якорем. Якорь 5 (рис. 6.1.2) представляет из себя цилиндр, набранный из листов электротехнической стали. На наружной поверхности якоря имеются продольные пазы с уложенной в них обмоткой якоря (ОЯ) 6. Якорь помещается внутри статора и отделен от него небольшим воздушным зазором. Станина, полюсы и сердечник якоря образуют магнитную цепь, по которой замыкается магнитный поток машины. На рис. 6.1.2 показаны две силовые линии магнитного поля.

Рис. 6.1.2. Электрическая машина постоянного тока

Рис. 6.1.3. Статор машины постоянного тока.

1 – обмотка возбуждения; 2 – полюс статора; 3 – станина

Для соединения обмотки вращающегося якоря с внешней электрической цепью и коммутации тока якоря служит щеточно-коллекторный узел 7. Как показано на рис. 6.1.4, цилиндрический коллектор состоит из отдельных медных коллекторных пластин 1, изолированных друг от друга. Каждая пластина коллектора соединена с соответствующей секцией обмотки якоря. Коллектор крепится на валу машины и вращается вместе с якорем.

Рис. 6.1.4. Коллектор машины постоянного тока

К наружной поверхности коллектора прижимаются неподвижные электрические щетки 2, установленные в щеткодержателях. Во время работы машины коллектор скользит по щеткам, обеспечивая скользящий электрический контакт. Общий вид якоря машины постоянного тока малой мощности показан на рис. 6.1.5.

Рис. 6.1.5. Якорь машины постоянного тока.

1 – сердечник якоря с обмоткой; 2 – коллектор; 3 – подшипник; 4 – вал

На рис. 6.1.6 показана машина постоянного тока серии ПЛ-061У4 .мощностью 60 Вт частотой вращения 1500 об/мин.

Рис. 6.1.6. Двигатель постоянного тока

1 – клеммная коробка; 2 – коллектор; 3 – подшипниковый щит; 4 - щетки

Условное обозначение машины постоянного тока в схемах электрических цепей показано на рис. 6.1.7.

Рис. 6.1.7. Условное обозначение машины постоянного тока в схемах электрических цепей