Конструкция машины постоянного тока: Устройство машин постоянного тока | Электротехника

Содержание

Устройство машин постоянного тока | Электротехника

Устройство статора.

Машина постоянного тока состоит из двух основных частей: неподвижной – статора и вращающейся – ротора, называемого в машинах постоянного тока якорем. Эскиз машины постоянного тока показан на рис. 1.1, а общий вид с разрезом — на рис. 1.2.

Статор состоит из станины 1, главных полюсов 2, дополнительных полюсов 3, подшипниковых щитов 4 и щеточной траверсы со щетками 6.

Станина имеет кольцевую форму и изготовляется из стального литья или стального листового проката. Она составляет основу всей машины и, кроме того, выполняет функцию магнитопровода.

Главные полюсы служат для создания постоянного во времени и неподвижного в пространстве магнитного поля. С этой целью по обмотке полюсов пропускается постоянный ток, называемый током возбуждения (в машинах малой мощности в качестве полюсов могут использоваться постоянные магниты).

Дополнительные полюсы устанавливаются между главными и служат для улучшения условий коммутации.
Подшипниковые  щиты закрывают  статор с торцов. В них впрессовываются подшипники и укрепляется щеточная траверса, которая с целью регулирования может поворачиваться. На щеточной траверсе закреплены пальцы, которые электрически изолированы от траверсы. На пальцах установлены щеткодержатели со щетками, изготовленными из графита или смеси графита с медью.

Устройство якоря.

Вращающаяся часть машин – якорь 9 (рис. 1.1, 1.2, а, б) состоит из сердечника 7, обмотки 8 и коллектора 5.

Сердечник  имеет цилиндрическую форму. Он набирается из колец или сегментов  листовой электротехнической стали, на внешней  поверхности  которых выштампованы пазы. В пазы сердечника укладываются секции из медного провода. Концы секций, которые выводятся на коллектор и припаиваются к его пластинам, образуют замкнутую обмотку якоря.

Коллектор (рис. 1.3) набран из медных пластин клинообразной формы, изолированных друг от друга, и корпуса 3миканитовыми прокладками 2, образующими в сборе цилиндр, который крепится на валу якоря.

Рис. 1.3

Конструкция машин постоянного тока

Машина постоянного тока состоит из двух систем: из неподвижной части — статора и подвижной — якоря. Статор состоит из корпуса, в котором укрепляются 2 вида полюсов: главные полюса, на которых располагается обмотка возбуждения и добавочные полюса, которые служат для улучшения работы машины.

Главные полюса собирают из листочков электротехнической стали (рис. 1), добавочные полюса также собирают из листочков электротехнической стали (рис. 2).

Главные полюса имеют башмак, который служит для растягивания магнитного поля вдоль окружности расточки якоря.

Главный полюс машины постоянного тока.

На главные и добавочные полюса надевается обмотка, которая изготавливается двумя способами: либо на каркасе, либо на гильзе.

Собранное по длине машины железо полюсов с одетыми на них обмотками пропитывается лаком и сушится в печах, в результате чего полюса представляют собой монолит, который с помощью болтов крепится в корпус.

Вращающаяся часть машины постоянного тока называется якорь и состоит из двух частей: обмотки якоря и коллектора.

Обмотка якоря укладывается в электротехническое железо круглой формы. На наружной части железа штампуются пазы. Железо круглой формы набирается из отдельных листочков электротехнической стали, набирается по длине, равной длине полюса и сажается на вал горячей посадкой.

В зависимости от мощности машины в железе якоря вырезаются пазы разной формы.

Для машин мощностью до 50 кВт пазы якоря делают грушевидной формы.

В пазы грушевидной формы укладывается обмотка круглого сечения, которая называется всыпной.

В электрических машинах мощностью более 50 кВт делаются пазы прямоугольного сечения с параллельными стенками.

И в эти пазы укладывается обмотка из проводов прямоугольного сечения.

Все провода круглого сечения поступают на электромашиностроительные заводы покрытые эмалевой изоляцией.

В пазы укладывается изоляция, которая называется корпусной.

Полузакрытый паз грушевидной формы с обмоткой и изоляцией: 1 — Гетинаксовый клин; 2 — Изолированные проводники; 3 — Прокладка из стеклоткани толщиной 0,18 мм; 4 — Прокладка из электрокартона толщиной 0,2 мм; 5 — Стеклолакоткань эскапоновая толщиной 0,18 мм; 6 — Электрокартон толщиной 0,2 мм.

Все обмотки якорей машин постоянного тока изготавливаются двухслойными, при этом кладут прокладку.

В отличие от всыпной, секции жесткой обмотки изготавливаются отдельно, и готовые секции укладываются в паз.

Все провода прямоугольного сечения поступают без изоляции, поэтому сначала их изолируют на специальных станках хлопчатобумажными, шелковыми или виниловыми нитками. Изолированные провода прямоугольного сечения собираются в секции.

Укладка обмотки в пазу: 1 — Сторона секции верхнего слоя; 2 — Сторона секции нижнего слоя.

Открытый паз прямоугольной формы с обмоткой и изоляцией: 1 — Деревянный клин; 2 — Прокладка из электрокартона; 3 — Проводник изолированный; 4 — Синтетическая лента или микалента толщиной 0,13 мм; 5 — Синтетическая пленка или микафолий толщиной 0,15 мм; 6 — Телефонная бумага; 7 — Электрокартон толщиной 0,2 мм; 8 — Прокладка из электроепртона.

Уложенную в пазы обмотку соединяют с коллектором.

Коллектор состоит из фигурной шайбы, напрессованной на вал якоря. В эту фигурную шайбу вставляют коллекторные пластины.

На коллекторной пластине имеются петушок, в который запаиваются концы обмотки якоря и ласточкин хвост, который служит для закрепления коллекторной пластины в фигурной шайбе.

Коллектор машины постоянного тока.

Ширина коллекторной пластины колеблется от 3 до 7 мм в зависимости от мощности машины.

Для придания машине постоянного тока формы и жесткости с корпусом статора соединяются крышки. В крышки запрессовываются подшипники, а сама крышка вставляется в вал.

Крышки бывают двух видов. Со стороны выходного вала крышка бывает закрытая и, как правило, с упорными подшипниками. Крышка со стороны коллектора имеет специальную конструкцию.

Крепление щеточного пальца к траверсе: 1 — Палец; 2 — Траверса; 3 — Изоляция; 4 — Шина токособирательная.

В крышке укрепляется траверса — это стальной круг с прорезями, которые служат для того, чтобы круг можно было двигать относительно геометрической нейтрали. К траверсе жестко крепятся щеткодержатели.

Щеткодержатель состоит из кармана для щеток, удерживающих пружин и изолированной прокладки, на которую крепится вывод от щетки.

Щеткодержатель со щеткой: 1 — Обойма щеткодержателя; 2 — Щетка; 3 — Пружина нажимная; 4 — Кабель токоведущий; 5 — Колодки для крепления к пальцу.

Машины постоянного тока | мтомд.инфо

Машина постоянного тока представляет собой электрическую машину с механическим преобразователем частоты в цепи якоря и поэтому имеет обращенное исполнение.

Устройство и назначение машин постоянного тока

Обмотка возбуждения 3 располагается на статоре, а обмотка якоря 5 — на роторе. Преобразователь частоты выполняется в виде коллектора 7, пластины которого электрически связаны с обмоткой якоря. Система неподвижных щеток 6 обеспечивает связь вращающейся обмотки якоря с внешней сетью.

Схема машины постоянного тока

Статор обычно выполняется в виде массивной

станины 1, на которой укрепляются полюсы 2 с обмоткой возбуждения. Сердечники полюсов собираются из листов конструкционной стали толщиной 1-2 мм.

Магнитопровод якоря 4 набирается из лакированных листов электротехнической стали толщиной 0,5 мм. В пазы магнитопровода укладываются изолированные секции двухслойной обмотки якоря. Выводы секции припаиваются к коллекторным пластинам, закрепленным на валу машины постоянного тока. Число коллекторных пластин равно числу секций. Коллекторные пластины изготавливаются из меди и изолируются друг от друга и от вала с помощью миканитовых прокладок. На внешней поверхности коллектора устанавливаются угольные щетки, закрепленные в щеткодержателях неподвижно относительно статора. Число щеток равно числу полюсов.

Положение щеток относительно полюсов может меняться, но, как правило, щетки устанавливаются на геометрической нейтрали — линии, перпендикулярной оси магнитного поля полюса. В этом случае процессы преобразования энергии в машинах постоянного тока аналогичны процессам преобразования в синхронных машинах при чисто активной нагрузке. Машины постоянного тока применяются как в качестве электродвигателей, так и в качестве генераторов.

Области применения машин постоянного тока

Двигатели постоянного тока, в отличие от двигателей переменного тока, обладают хорошими регулировочными свойствами и могут иметь механические характеристики

n = f(Mвн), удовлетворяющие требованиям большинства рабочих механизмов. Поэтому двигатели постоянного тока широко используются на транспорте (магистральные электровозы, тепловозы, пригородные электропоезда, метрополитен, трамваи, троллейбусы), в станках, прокатных станах, кранах, судовых установках. В подавляющем большинстве автомобилей, тракторов, самолетов и других летательных аппаратов двигатели постоянного тока приводят во вращение все вспомогательное оборудование.

Постоянный ток для питания двигателей получают либо с помощью полупроводниковых выпрямительных установок, преобразующих переменный ток в постоянный, либо с помощью генераторов постоянного тока. Генераторы постоянного тока используют также в технологических процессах для питания электролизных и гальванических установок. Широкое распространение получили генераторы постоянного тока специального назначения (сварочные генераторы, генераторы для освещения поездов, электромашинные усилители постоянного тока, возбудители синхронных машин).

Недостатком машин постоянного тока является их относительно высокая стоимость, а также наличие скользящего контакта между щетками и коллектором.

В последние годы в связи с развитием полупроводниковой техники ведутся работы по замене механического коллектора полупроводниковым преобразователем. Однако, несмотря на большие усилия, направленные на создание полупроводниковых преобразователей частоты, электроприводы с такими преобразователями оказываются в 1,5 — 2,5 раза тяжелее и дороже электроприводов с двигателями постоянного тока. Поэтому выпуск машин постоянного тока не сокращается, и они находят все новые области применения.

Конструкция машин постоянного тока

МАШИНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Несмотря на преимущественное распространение электроэнергии переменного тока в ряде отраслей промышленности широко используется и постоянный ток. В связи с этим находят широкое применение электрические машины постоянного тока.

Двигатели постоянного тока предназначены для преобразования электрической энергии постоянного тока в механическую энергию, которая передается через вал рабочему органу приводного механизма.

Двигатели постоянного тока обладают важными преимуществом перед другими электродвигателями: они позволяют плавно и в широких пределах регулировать скорость вращения и обладают большим пусковым и перегрузочными моментами, сравнительно высоким быстродействием, что важно при реверсировании и торможении.

Двигатели постоянного тока применяются:

— в электроприводах главного движения и подач металлорежущих станков, штамповочных машин, роботов и манипуляторов, прокатных станов металлургического производства, некоторых типов грузоподъемных механизмов;

— в тяговых электроприводах транспортных средств мощных тягачей различного назначения, трамваев, троллейбусов, тепловозов;

— в электроприводах роторов мощных снегоочистителей;

— как исполнительные элементы автоматических систем управления технологическими процессами и производственными установками.

Машины постоянного тока – обратимые. Они могут работать и как генератор и как двигатель. Конструктивно генераторы и двигатели постоянного тока устроены одинаково. На рис. 5.1 показан продольный разрез двигателя постоянного тока.

Рис. 5.1 -Общий вид двигателя постоянного тока:

1-коллектор, 2 — щеточный аппарат, 3 – якорь, 4 – главные полюса, 5 – катушка обмотки возбуждения, 6 – станина, 7 и 12 подшипниковые щиты, 8 — вентилятор, 9 – лобовые части обмотки статора, 10 — вал, 11-лапы

Машины постоянного тока состоит из двух основных частей: статора – неподвижной части и подвижной части – ротора. В машинах постоянного тока ротор называется якорем.

Основными конструктивными элементами машин постоянного тока (рис. 5.1) являются станина 6 с закрепленными на ней главными 4 и добавочными полюсами, вращающийся якорь 3 с обмоткой возбуждения 5 и коллектором 1 и щеточный аппарат 2. В машинах малой и средней мощностей станина одновременно служит и корпусом, к которому крепятся лапы 11 для установки машины, и частью магнитопровода. По ней замыкается магнитный поток. В большинстве машин станина выполнена массивной, из стальных труб, либо сварной из листов конструкционной стали. В ряде машин станину выполняют шихтованной.

К внутренней поверхности станины крепят главные и добавочные полюсы. Сердечники главных полюсов массивные либо набраны из листов стали толщиной 1 — 2 мм. Сердечники добавочных полюсов, как правило, массивные. На главных полюсах располагаются обмотки возбуждения; их МДС создают рабочий поток машины. Обмотки добавочных полюсов, расположенных по поперечным осям машины, служат для обеспечения нормальной коммутации. Магнитопровод якоря шихтуется из листов электротехнической стали. В машинах малой мощности сердечник якоря насаживается непосредственно на вал со шпонкой и фиксируется в осевом направлении буртиком вала и кольцевой шпонкой. С торцов якоря для предотвращения распушения листов во время работы установлены нажимные шайбы, совмещенные с обмоткодержателями.

На валу 10 двигателя расположен якорь двигателя. Сердечник якоря представляет собой цилиндрический магнитопровод 6, в пазах которого расположена обмотка якоря 7.

Якорь машины постоянного тока в настоящее время выполняется, как правило, барабанного типа. Он состоит из: сердечника якоря 4, набираемого из листовой электротехнической стали толщиной 0,35–0,5 мм. Для уменьшения потерь от вихревых токов листы изолируются друг от друга лаковой или оксидной пленкой. На наружной поверхности сердечника якоря имеются пазы, равномерно распределенные по окружности, в которые укладывается обмотка якоря 5. Обмотка выполняется из специальных медных обмоточных проводов круглого или прямоугольного сечения. Элементы обмотки тщательно изолируются между собой и от сердечника и закрепляются в пазах при помощи клиньев или бандажей из стальной проволоки. Части обмотки, выступающие с торцов сердечника (лобовые соединения) крепятся бандажами.

Секции обмотки якоря присоединены к коллектору 1. К нему же прижимаются пружинами неподвижные щетки 2. Закрепленный на валу двигателя коллектор состоит из ряда изолированных от него и друг от друга медных пластин. С помощью коллектора, и щеток осуществляется соединение обмотки якоря с внешней электрической цепью. У двигателей они, кроме того, служат для преобразования постоянного по направлению тока внешней цепи в изменяющийся по направлению ток в проводниках обмотки якоря.

Обмотки якорей двухслойные. В машинах мощностью до 15 — 20 кВт они выполнены из круглого провода и уложены в полузакрытые пазы. В пазовых частях обмотка крепится пазовыми клиньями, в лобовых — бандажами из стеклоленты или немагнитной стальной проволоки, которые прижимают их к обмоткодержателям. В машинах большой мощности катушки обмотки якоря наматывают из прямоугольного провода и укладывают в открытые пазы. Крепление обмотки либо такое же, как и в машинах малой мощности, т. е. клиньями в пазовой и бандажами в лобовой части, либо бандажами и в пазовой, и в лобовой части. Обмотка якоря присоединяется к коллектору, закрепленному на валу машины. Обычно коллектор выполняется цилиндрического типа, реже торцевого. Продольный разрез цилиндрического коллектора приведен на рис. 5.2.

Рис. 5.2

1 — передний нажимной конус; 2 — пластины коллектора ; 3 — втулка коллектора; 4 — изоляционная манжета; 5 —задний нажимной конус

Коллектор состоит из коллекторных пластин (ламелей) 2, изолированных друг от друга и от элементов крепления миканитовыми прокладками и манжетами 4. С торцов пластины стягиваются нажимными конусами (фланцами) 5. Благодаря специальному выступу (ласточкину хвосту) пластины сжимаются между собой, образуя жесткую конструкцию. Затем коллектор обтачивается, чтобы его рабочая поверхность была строго цилиндрической.

Для соединения обмотки якоря с внешней цепью служит щеточный аппарат. Обычно он состоит из щеточной траверсы с пальцами и щеткодержателей со щетками. Щеткодержатель состоит из обоймы, в которой располагается щетка, и нажимной пружины, прижимающей щетку к коллектору. Все одноименные щетки соединяются между собой сборными шинами, которые выводятся на зажимы машины, как концы обмотки якоря. Обмотка якоря впаивается непосредственно в выступающие части коллекторных пластин или при помощи специальных соединительных проводников (петушков), если разница в диаметрах коллектора и якоря велика.

Дополнительные полюса с расположенной на них обмоткой уменьшают искрение между щетками и коллектором машины. Обмотку дополнительных полюсов соединяют последовательно с обмоткой якоря и на электрических схемах часто не изображают.

Кроме двигателей, имеющих два главных полюса, существуют машины постоянного тока с четырьмя и бόльшим количеством главных полюсов. При этом соответственно увеличивается количество дополнительных полюсов и комплектов щеток.

На корпусе также расположены табличка с паспортными данными и клеммная коробка.

Клеммы на щитке коробки маркируются: начало и конец обмотки якоря А1 и А2; параллельной обмотки возбуждения – Е1 и Е2 , обмотки дополнительных полюсов – В1 и В2 .

виды и принцип их работы

Машины постоянного тока представляют собой возвратную электрическую машину, в которых происходит процесс преобразования энергии. В машинах, где механическая энергия преобразуется в электрическую, называются генераторами. Они предназначены для выработки электроэнергии. Для работы необходимо наличие какого-либо двигателя (дизеля, паровой или водяной турбины), который будет вращать вал генератора.

Обратное преобразование энергий происходит в электродвигателях. Они приводят в движение колесные пары локомотивов, вращают валы вентиляторов и т.д. Для работы необходимо подсоединение электродвигателя с источником электроэнергии посредством проводов.

Принцип работы электрических машин постоянного тока основан на использовании явления электромагнитной индукции, а также законов, которые определяют взаимодействие электрических токов и магнитных полей.

Эти машины включают в себя неподвижную и вращающуюся части. В конструкцию неподвижной части, или статора входят станина, главные и дополнительные полюса, подшипниковые щиты и щеточная траверса с графитовыми или медно-графитовыми щетками.

Вращающаяся часть, или ротор, в электрических машинах постоянного тока именуются якорем. Якорь, снабженный коллектором, в электродвигателях играет роль преобразователя частоты, а в генераторах – выпрямителя.

При вращении машины происходит перемещение якоря и статора относительно друг друга. Статор создает магнитное поле, а в обмотке якоря индуцируется э. д. с. Возникает ток, который при воздействии с магнитным полем создает электромагнитные силы, отвечающие за процесс преобразования энергии.

Электрические машины постоянного тока в зависимости от наличия или отсутствия коммутации бывают обычными и униполярными, а по расположению вала — вертикальными и горизонтальными.

По типу переключателей тока их можно подразделить на машины с щеточно-коллекторным и электронным переключателем. Последние называются еще вентильными электродвигателями.

По мощности они делятся на микромашины мощностью до 0,5 кВт, а также, машины малой, средней и большой мощности — 0,5-10 кВт, 10-200 кВт и более 200 кВт соответственно.

По частоте вращения различают тихоходные (до 300 об/мин), средней быстроходности (300-500 об/мин), быстроходные (1500-6000 об/мин) и сверхбыстроходные (более 6000 об/мин) электрические машины постоянного тока.

Принцип действия, устройство электрических машин постоянного тока

По роду тока все современные электрические машины делятся на машины постоянного и переменного тока. Несмотря на большое разнообразие конструкций, общие принципы работы электрических машин одинаковы. Все современные электрические машины работают на основе явлений электромагнитной индукции.

Постоянным называется ток, протекающий по проводнику только в одном направлении. Получение постоянного тока может быть двояким: от генераторов постоянного тока или из переменного тока путем его выпрямления при помощи специальных устройств-выпрямителей, преобразующих переменный ток в постоянный.

Простейший генератор постоянного тока (рис. 168, а и б) имеет полюсы электромагнита N и S, между которыми вращается виток проволоки в виде рамки, концы которой припаяны к полукольцам А и Б, вращающимся вместе с витком.

Полукольца А и Б изолированы между собой и от вала и представляют из себя в простейшем виде коллектор, служащий для выпрямления тока во внешней цепи. На полукольца опираются неподвижные щетки I и II, по которым ток с полуколец А и Б направляется во внешнюю цепь. При вращении в магнитном поле в рамке будет индуктироваться переменная по величине и направлению электродвижущая сила. Как было рассмотрено ранее, эта э. д. с. изменяется по синусоиде и зависит от положения, занимаемого проводниками а и б в магнитном поле. При этом направление э. д. с., индуктируемой в каждый данный момент в витке, определяется по правилу правой руки.

В те моменты, когда ток в витке меняет свое направление, полукольца меняют щетки (рис. 168, а и б), поэтому во внешней цепи ток будет иметь все время одно и то же направление, но будет меняться по величине. График изменения э.д.с. в витке можно изобразить кривой, показанной на схеме в (рис. 168), а график изменения тока во внешней цепи, соединенной с генератором, будет иметь вид, изображенный на схеме г. Как видно из последнего графика, э.д.с. во внешней цепи за полный оборот рамки не меняется по направлению, а меняется по величине от нуля до максимума, снова до нуля и т. д. Поэтому э.д.с. в таком виде имеет большую пульсацию, и ток, протекающий по замкнутому контуру, носит название пульсирующего. Чтобы «сгладить» пульсацию и получить ток во внешней цепи, близкий к постоянному по величине, в генераторах устанавливают не один виток с двумя полукольцами, а очень много витков, концы которых припаивают к коллекторным пластинам. При этом витки оказываются сдвинутыми относительно друг друга на небольшой угол и при вращении всех витков пульсация значительно уменьшается.

В этом случае ток, вырабатываемый генератором, будет практически постоянным как по направлению, так и по величине. На практике в генераторах берется такое количество витков обмоток и коллекторных пластин, что получаемая на щетках э.д.с. имеет совершенно незначительную пульсацию (порядка 1% от среднего значения э.д.с.) и ее величина поэтому считается постоянной.

Конструкции основных элементов генераторов и двигателей постоянного тока, вследствие общности их принципов и обратимости работы, одни и те же.

На рис. 169 показаны основные части и компоновка генератора постоянного тока. Генератор состоит из следующих основных частей: станины с закрепленными в ней полюсами — электромагнитами, якоря с обмоткой и коллектором, токоснимающего устройства (щеткодержатели, щетки, траверсы), переднего и заднего подшипниковых щитов.

Станиныу современных электрических машин отливаются из стали и в зависимости от типа электрической машины выполняются различной формы (прямоугольные, квадратные, восьмигранные, круглые и т. д.).

К станине крепится магнитная система (создает магнитный поток), состоящая из полюсных сердечников (рис. 170).

Вследствие общности принципов работы основные элементы конструкции генераторов и дви¬гателей постоянного тока одни и те же.

Полюсные сердечники с полюсными наконечниками образуют полюсы электромагнита, служащие для создания магнитного поля. Полюс генератора, как и всякий электромагнит, состоит из сердечника и надетой на него катушки, по которой проходит электрический ток, называемый током возбуждения. Этот ток создает магнитный поток. Катушки возбуждения составляют обмотку возбуждения машины, названную так потому, что при прохождении по ней тока она создает (возбуждает) магнитное поле генератора. Количество полюсов у генератора, как правило, четное (2, 4, 6 и более). При этом северные и южные полюсы чередуются между собой. Полюсные сердечники, как и полюсные наконечники, собираются из отдельных листов (пластин) электротехнической стали толщиной 0,5 мм. Сердечники полюсов изготовляются отдельно от станины и крепятся к ней, как это показано на рис. 170.

Якорь — вращающаяся часть машины — служит для несения обмотки, в которой индуктируется переменная э.д.с.; он состоит из сердечника и обмотки. В современных машинах сердечник якоря собирается из листов электротехнической стали толщиной 0,35—0,5 мм, изолированных друг от друга специальной тонкой бумагой или покрытых изолирующим лаком. Отдельные листы сердечника якоря штампуются такой формы, чтобы после сборки их на наружной поверхности якоря образовались пазы, в которые затем укладываются секции обмоток якоря из изолированной медной проволоки. Секции обмоток соединяются между собой в определенной последовательности.

Набранный таким образом якорь надевается на стальной вал машины, на котором он закрепляется при помощи шпонки.

На одном валу с якорем насажен коллектор и вентилятор. Коллектор представляет собой полый барабан, собранный из медных пластин, изолированных друг от друга и от вала ма¬шины. Количество пластин равно количеству секций якоря, так как к каждой коллекторной пластине припаивается начало од¬ной и конец другой секции. Пластины изготовляются из твердо¬тянутой меди соответствующего профиля и изолируются друг от друга прокладками из миканита (склеенные под давлением листочки слюды). Для соединения коллекторных пластин с кон¬цами обмотки в углу каждой пластины вырезается углубление, в которое вводят (вбивают) концы секций, произведя их пайку.

Коллектор является одной из наиболее ответственных частей электрической машины.

Над коллектором укрепляется траверса со щеткодержателями. Щетки вставляются в гнезда щеткодержателей и прижимаются к коллектору пружинами, натяжение которых можно регулировать. Щетки должны обеспечивать хороший контакт, чтобы при работе не вызывать искрения, повышения сопротивления и нагрева.

В современных электрических машинах применяют угольные, меднографитные и графитные щетки.

Якорь с коллектором вращается в подшипниках, находящихся в подшипниковых щитах. Последние крепятся с боков болтами к станине. Между якорем и башмаками полюсных сердечников имеется небольшой зазор, называемый междужелезным пространством.

На корпусе машины обычно устанавливается клеммная коробка, в которой имеются изолированные друг от друга и от корпуса машины болтовые зажимы — клеммы, служащие для соединения машины с сетью. Основные неподвижные части электрической машины образуют статор, вращающиеся — ротор. В машинах постоянного тока якорь является ротором, а магнитная система (иногда называется индуктором)—статором.

Похожие статьи

Машины постоянного тока. Электродвигатели и генераторы. – www.motors33.ru

1. Особенности коллекторных машин постоянного тока

Коллекторные машины — это в основном машины постоянного тока. Они выпускаются мощностью от долей ватта до десятков тысяч киловатт. Коллекторные машины переменного тока находят применение в качестве приводных двигателей лишь для узкого круга специальных механизмов небольшой мощности, например как приводы некоторых бытовых приборов, электрифицированного ручного инструмента, медицинского оборудования, т. е. в тех случаях, когда для питания двигателей используется однофазный и реже трехфазный переменный ток, а характеристики асинхронных машин не удовлетворяют требованиям приводного механизма.

Рис. 1. Двигатель постоянного тока серии 2П:
1 — тахогенератор; 2 — траверса; 3 — коллектор; 4 — станина; 5 — якорь; 6 — главный полюс; 7 — добавочный полюс;

Основными конструктивными элементами машин постоянного тока (рис. 1) являются станина с закрепленными на ней главными и добавочными полюсами, вращающийся якорь с обмоткой и коллектором и щеточный аппарат. В машинах малой и средней мощностей станина одновременно служит и корпусом, к которому крепятся лапы для установки машины, и частью магнитопровода. По ней замыкается магнитный поток. В большинстве машин станина выполнена массивной, из стальных труб, либо сварной из листов конструкционной стали. В ряде машин станину выполняют шихтованной.
К внутренней поверхности станины крепят главные и добавочные полюсы. Сердечники главных полюсов массивные либо набраны из листов стали толщиной 1 — 2 мм. Сердечники добавочных полюсов, как правило, массивные. На главных полюсах располагаются обмотки возбуждения; их МДС создают рабочий поток машины. Обмотки добавочных полюсов, расположенных по поперечным осям машины, служат для обеспечения нормальной коммутации.
Магнитопровод якоря шихтуется из листов электротехнической стали. В машинах малой мощности сердечник якоря насаживается непосредственно на вал со шпонкой и фиксируется в осевом направлении буртиком вала и кольцевой шпонкой. С торцов якоря для предотвращения распушения листов во время работы установлены нажимные шайбы, совмещенные с обмоткодержателями.
Обмотки якорей двухслойные. В машинах мощностью до 15 — 20 кВт они выполнены из круглого провода и уложены в полузакрытые пазы. В пазовых частях обмотка крепится пазовыми клиньями, в лобовых — бандажами из стеклоленты или немагнитной стальной проволоки, которые прижимают их к обмоткодержателям. В машинах большой мощности катушки обмотки якоря наматывают из прямоугольного провода и укладывают в открытые пазы. Крепление обмотки либо такое же, как и в машинах малой мощности, т. е. клиньями в пазовой и бандажами в лобовой части, либо бандажами и в пазовой, и в лобовой части. Выводные концы каждой секции обмотки впаиваются в прорези коллекторных пластин.
Коллекторы в большинстве машин общего назначения цилиндрические. Торцевые коллекторы применяют лишь в некоторых машинах малой мощности специального назначения. Во всех цилиндрических коллекторах пластины имеют клиновидную форму с углом наклона, при котором пластины, собранные в кольцо, плотно прилегают друг к другу боковыми поверхностями и зажимают миканитовую изоляцию (рис. 2). Наибольшее распространение получили коллекторы, в которых пластины удерживаются в сжатом состоянии металлическими нажимными конусами (рис. 3) либо опрессовкой в пластмассу (рис. 4).

Рис. 2. Положение коллекторных пластин в цилиндрических коллекторах:
1 — пластины коллектора; 2 — изоляция между пластинами; Р — сила давления нажимных конусов; Р, — сила арочного распора

В коллекторах с нажимными конусами пластины закрепляются передвижением переднего нажимного конуса по втулке коллектора. При этом создается давление на нижнюю часть ласточкина хвоста пластин и возникает арочный распор (рис. 2). Такие коллекторы называют арочными. Пластины коллектора с расположенными между ними изоляционными прокладками образуют монолитное кольцо. Нажимные конусы изолируют от пластин миканитовыми фигурными прокладками — манжетами, имеющими большую механическую прочность.

Рис. 3. Коллектор с нажимными конусами:
1 — передний нажимной конус; 2 — пластины коллектора ; 3 — втулка коллектора; 4 — изоляционная манжета; 5 —задний нажимной конус

Коллекторы на пластмассе более просты в изготовлении, но в силу меньшей механической прочности и надежности не применяются в машинах большой мощности.
В некоторых быстроходных машинах, например в возбудителях турбогенераторов, из-за больших центробежных сил, действующих на пластины коллектора, прочность их крепления с помощью ласточкиных хвостов оказывается недостаточной и коллекторные пластины крепят на втулку с помощью внешних бандажных колец (рис. 5).

Рис. 5. Принципиальная конструкция коллектора с бандажными кольцами:
1 — изоляция под бандажными кольцами; 2 — бандажные кольца; 3 — пластины коллектора; 4 — втулка коллектора

Щетки коллекторных машин устанавливают в щеткодержатели, закрепленные на щеточных пальцах, причем на каждом щеточном пальце может быть установлено по нескольку щеткодержателей и щеток, соединенных между собой параллельно. Число щеток и их размеры определяются номинальным током машины. Число щеточных пальцев должно быть равно числу полюсов машины. Двигатели с волновой обмоткой на якоре при отсутствии места для установки полного комплекта щеточных пальцев допускают установку неполного числа щеточных пальцев, что используется в некоторых конструкциях тяговых двигателей. Щеточные пальцы укреплены на траверсе, которая допускает поворот на некоторый угол вокруг оси машины для регулирования положения щеток на коллекторе.
В последние годы получают распространение бесколлекторные двигатели постоянного тока, в которых механический преобразователь тока — коллектор со щеточным аппаратом — заменен вентильным коммутатором. Вентильные двигатели имеют широкий диапазон регулирования частоты вращения и не имеют недостатков, связанных с работой скользящих контактов коллектор—щетки, характерных для коллекторных машин постоянного тока.

3. Характеристики машин постоянного тока.
Машины постоянного тока по своим характеристикам определяются системой возбуждения: независимой, параллельной, последовательной или смешанной.

При независимой системе возбуждения обмотка возбуждения питается от постороннего источника постоянного тока и ток возбуждения не зависит от режима работы и нагрузки машины. Генераторы с независимой системой возбуждения допускают регулирование напряжения практически от нуля до номинального. Изменение напряжения при увеличении нагрузки определяется только размагничивающим действием реакции якоря и увеличением падения напряжения на сопротивлении якорной цепи.
Ток параллельной обмотки возбуждения генераторов с самовозбуждением меняется в зависимости от напряжения на выводах генератора и уменьшается с ростом нагрузки из-за размагничивающего действия реакции якоря, что в свою очередь приводит к добавочному увеличению падения напряжения. За счет этого номинальное падение напряжения генераторов с параллельным возбуждением больше, чем генераторов с независимым возбуждением.
В генераторах со смешанной системой возбуждения при согласном включении параллельной и последовательной обмоток поток стабилизируется, так как размагничивающее действие реакции якоря компенсируется изменением МДС последовательной обмотки, пропорциональным току нагрузки. Последовательную обмотку таких машин называют стабилизирующей. Номинальное падение напряжения генераторов со стабилизирующей обмоткой мало. Некоторые генераторы выполнены со стабилизирующей обмоткой, при которой обеспечивается равенство 7НОМ = (7Х|Х (где 1/Х]Х — напряжение холостого хода).

При встречном включении параллельной и последовательной обмоток возбуждения напряжение на выводах генератора резко падает с увеличением тока нагрузки. Такие системы возбуждения находят применение в сварочных генераторах постоянного тока.
В двигателях параллельного возбуждения размагничивающее действие реакции якоря может вызвать неустойчивую работу, так как уменьшение потока с ростом нагрузки из-за действия реакции якоря при малом суммарном сопротивлении якорной цепи приводит к увеличению частоты вращения двигателя. Поэтому в большинстве двигателей средней и во всех двигателях большой мощности помимо параллельной устанавливается последовательная обмотка возбуждения, стабилизирующая магнитный поток и придающая устойчивость механической характеристике (рис. 7, а).

Рис. 7. Механические характеристики двигателей постоянного тока:
а — смешанного возбуждения; б — последовательного возбуждения

Механические характеристики двигателей с последовательным возбуждением (рис. 7,б) имеют специфический «падающий» характер. Двигатели с последовательным возбуждением используются в приводах, требующих больших пусковых моментов и устойчивой работы при малых частотах вращения.

4. Регулирование частоты вращения машин постоянного тока.

Частота вращения двигателя при неизменной нагрузке может быть изменена регулированием питающего напряжения U, включением последовательно с якорем дополнительного регулировочного резистора и изменением магнитного потока машины (изменением тока возбуждения). В практике применяются все три способа регулирования.
Регулирование частоты вращения изменением подводимого напряжения встречает трудности, связанные со сложностью преобразования напряжения постоянного тока. Для этой цели либо применяют статические преобразователи напряжения, либо питают двигатель от отдельного генератора постоянного тока, допускающего плавное регулирование напряжения (система генератор — двигатель). Такие системы применяют лишь для отдельных специальных приводов, требующих регулирования частоты вращения по сложной программе, например для главных двигателей прокатных станов.
Регулирование частоты вращения потоком является наиболее экономичным способом, так как потери в регулировочных резисторах, включаемых для этой цели последовательно с обмоткой возбуждения, невелики из-за малого тока возбуждения.
Однако этот способ позволяет лишь увеличивать частоту вращения двигателей по сравнению с номинальной. Такой способ регулирования предусмотрен для всех серийных двигателей постоянного тока.
Включение добавочного резистора в цепь якоря дает возможность плавно регулировать частоту вращения, но сопряжено с большими потерями в регулировочном реостате, по которому проходит полный ток нагрузки. Этот способ используется, например, для регулирования частоты вращения тяговых двигателей.
В современных системах регулирования частоты вращения двигателей постоянного тока применяются тиристорные схемы, позволяющие осуществить регулирование частоты вращения в широких пределах по заданной программе. Датчиками частоты вращения для осуществления обратной связи при регулировании могут быть тахогенераторы, размещенные на валу якоря двигателя (рис. 1).

5. Коммутация машин постоянного тока

Коммутация машин постоянного тока, т. е. изменение направления тока в секциях обмотки якоря при переходе секций от одного полюсного деления к другому, происходит при кратковременном замыкании их щетками на пластинах коллектора. При коммутации в короткозамкнутых секциях возникают реактивная ЭДС и ЭДС вращения, наводимая потоком реакции якоря, магнитные силовые линии которого пронизывают замкнутые при коммутации секции. При движении коллектора в момент отхода пластины коллектора от замыкающей данную секцию щетки происходит разрыв цепи (замкнутой секции), имеющей индуктивное сопротивление, и возникает искрение между сбегающим краем щетки и коллекторной пластиной. При неудовлетворительной коммутации искрение может быть значительным и может привести к местному повреждению коллектора, что в свою очередь ухудшает переходный контакт щетка—коллектор и усиливает искрение. Качество коммутации машины постоянного тока оценивается по интенсивности искрения на коллекторе (табл. 1).
Для улучшения коммутации во всех машинах постоянного тока, кроме машин малой мощности, устанавливают добавочные полюсы, МДС которых компенсирует МДС реакции якоря по поперечной оси машины, т. е. в зоне расположения коммутируемых секций. Кроме того, поток, создаваемый обмоткой добавочных полюсов, наводит в замкнутых при коммутации секциях ЭДС, несколько превышающую реактивную ЭДС секций и направленную ей навстречу. Коммутация машины при этих условиях становится прямолинейной или даже ускоренной. Напряжение под сбегающим краем щеток уменьшается до весьма малых значений и искрение под щетками становится не опасным для работы машины.
В крупных машинах постоянного тока кроме добавочных полюсов в пазах на наконечниках главных полюсов располагают компенсационную обмотку . Компенсационная обмотка предназначена для компенсации воздействия реакции якоря на поток возбуждения по продольной оси. Уменьшение влияния реакции якоря позволяет выполнять машины с уменьшенным воздушным зазором и улучшить их коммутацию.

Таблица 1. Оценка степени искрения под сбегающим краем щеток по ГОСТ 183-74

Степень искрения Характеристика степени искрения Состояние коллектора и щеток
1 Отсутствие искрения Отсутствие почернения на коллекторе и следов нагара на щетках
ll 4 Слабое искрение под небольшой частью края щетки
‘i Слабое искрение под большей частью края щетки Появление следов почернения на кол-[ лекторе и следов нагара на щетках, легко устраняемых протиранием поверхности коллектора бензином
2 Искрение под всем краем щетки. Допускается только при кратковременных толчках нагрузки и перегрузки Появление следов почернения на коллекторе и следов нагара на щетках, не устраняемых протиранием поверхности коллектора бензином
3 Значительное искрение под всем краем щетки с появлением крупных и вылетающих искр. Допускается только при прямом включении или реверсировании машин, если при этом коллектор и щетки остаются в состоянии, пригодном для дальнейшей работы Значительное почернение на коллекторе, не устраняемое протиранием поверхности коллектора бензином, а также подгар и частичное разрушение щеток

 

Улучшенные машины постоянного тока

Увеличенные полюса и проводники

Реалистичные конструкции для машин постоянного тока обычно имеют более двух полюсов. Увеличение числа полюсов для определенного магнитного потока на полюс увеличит индуцированное напряжение при заданной скорости и увеличит крутящий момент, доступный на ампер. В На рисунке ниже показана схема статора с 4 полюсами. Каждый полюс будет несут катушку, являющуюся частью обмотки возбуждения. Картина потока будет похожа на показаны силовые линии, чередующиеся северным и южным полюсами.

В общем случае с \ (p \) полюсами поле шаблон будет повторяться каждые \ (720 / p \) градусов.

В рассматриваемой исходной базовой машине всего 2 проводники, либо одна петля на роторе. Если количество витков (и разрезного кольца сегментов коммутатора) увеличивается, тогда щетки могут быть сконструированы так, чтобы они всегда были контактирует с проводником, находящимся под лицевой стороной полюса. Пример этой идеи с простая 2-полюсная машина показана ниже.

Уравнения для общей машины

Каждый провод на роторе машины имеет среднее индуцированное напряжение, равное

.

\ [ e_ {av} = rlB_ {av} \ omega \]

\ (e_ {av} \) — среднее наведенное напряжение и \ (B_ {av} \) — величина средней плотности потока под лицевой стороной полюса.Используя общее уравнение для площади поверхности столба

\ [ A_p = \ frac {2 \ pi rl} {p} \]

уравнение для среднего напряжения, индуцированного в проводнике под лицевой стороной полюса. можно найти с точки зрения потока и скорости:

\ [ e_ {av} = \ frac {p} {2 \ pi} \ phi \ omega \]

Теперь, если вместо одиночного витка провода используется катушка с общей Z проводников (\ (Z / 2 \) витков) соединены последовательно в любой момент времени:

\ [ e_ {av} = \ frac {Zp} {2 \ pi} \ phi \ omega \]

Обмотка в машине, в которой индуцируется напряжение, называется обмотка якоря.В машине постоянного тока обмотка якоря является намотка на ротор. Определение машинной постоянной постоянного тока \ (k \):

\ [ k = \ frac {ZP} {2 \ pi} \]

приводит к уравнению напряжения якоря.

\ [ E_A = к \ фи \ омега \]

Как и в случае с обычным выводом напряжения, крутящий момент на одиночном проводе можно записать как

\ [ \ tau_ {av} = rlB_ {av} i \]

, что приводит к общему крутящему моменту, определяемому уравнением крутящего момента машины постоянного тока.

\ [ \ тау = к \ фи I_A \]

Обратите внимание, что, поскольку мы перешли к уравнениям с постоянными значениями постоянного тока, уравнение напряжения якоря записывается в верхнем регистре как \ (E_A \), чтобы обозначить, что это постоянное напряжение, а в уравнении крутящего момента используется \ (I_A \), чтобы показать что текущее значение постоянного тока является постоянным.

Бесщеточный двигатель постоянного тока

| Portescap

Бесщеточные двигатели постоянного тока (BLDC) обеспечивают высокий КПД, крутящий момент и скорость, и доступны в размерах, подходящих для широкого спектра применений. Portescap продолжает работу над улучшением характеристик своих бесщеточных двигателей постоянного тока с прорезями и прорезями. При выборе двигателя, подходящего для вашего применения, у вас может возникнуть много вопросов. Как работает бесщеточный двигатель и в чем разница между бесщеточным и щеточным двигателями? Какие преимущества могут быть достигнуты с помощью конструкции двигателя BLDC, каковы преимущества бесщеточных двигателей в целом и бесщеточных двигателей Portescap в частности? Узнайте больше о том, какую выгоду может получить ваш бизнес от двигателей Portescap BLDC.

КАК РАБОТАЕТ БЕСЩЕТОЧНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА?

В обычных двигателях постоянного тока используется неподвижный магнит с вращающимся якорем, объединяющий коммутационные сегменты и щетки для обеспечения автоматической коммутации. Для сравнения, бесщеточный двигатель постоянного тока имеет обратную конструкцию: постоянный магнит вращается, тогда как обмотки являются частью статора и могут быть запитаны без использования системы коммутатора и щеток. Коммутация бесщеточного двигателя постоянного тока осуществляется электронным способом и может выполняться либо путем анализа обратной ЭДС двигателя, либо с помощью датчика положения.

Схема бесщеточного двигателя постоянного тока

В ЧЕМ РАЗНИЦА МЕЖДУ ДВИГАТЕЛЯМИ С БЕЗ ЩЕТКОЙ И ДВИГАТЕЛЯМИ?

Бесщеточные двигатели не имеют механической коммутации. Щеточные двигатели, более традиционная конструкция, используют механическую коммутацию, при которой вращающийся якорь со щетками используется для электрических соединений. Уменьшение количества движущихся частей продлевает срок службы бесщеточных двигателей, ограниченный только износом шарикоподшипников.

КОНСТРУКЦИЯ ДВИГАТЕЛЯ BLDC

На этапе проектирования бесщеточного двигателя постоянного тока инженеры Portescap стремятся оптимизировать крутящий момент бесщеточного двигателя.Крутящий момент двигателя — это величина силы вращения, которую двигатель создает во время работы. Ключевыми компонентами, участвующими в создании крутящего момента, являются магнит, обмотка и путь потока. Чем больше количество пар полюсов в магните, тем выше величина крутящего момента бесщеточного двигателя при той же рассеиваемой мощности. Медь, содержащаяся в обмотке, способствует выработке мощности двигателем, в то время как путь потока направляет все магнитное поле в используемом канале, сводя к минимуму потери. Достижение правильного баланса важно при создании двигателя с максимальным крутящим моментом бесщеточного двигателя, который не потребляет огромную мощность.Понимание всей конструкции двигателя позволяет инженерам Portescap вложить максимальную мощность в самый компактный двигатель.

Платформа

Portescap Ultra EC ™ предлагает 3 семейства бесщеточных бесшумных двигателей, которые помогут удовлетворить широкий спектр требований к крутящему моменту и скорости бесщеточных двигателей. Запатентованная U-образная катушка обеспечивает выдающуюся производительность, включая минимальные потери в стали, повышенную эффективность и охлаждение. Ключом к выдающимся характеристикам этих мини-бесщеточных двигателей является новая катушка, разработанная Portescap в Швейцарии.Эта уникальная конструкция катушки позволяет двухполюсным двигателям, например, обеспечивать на 30% больший крутящий момент бесщеточного двигателя по сравнению с двигателем того же размера, использующим обычную конструкцию катушки, при значительном снижении потерь в стали.

ТЕХНОЛОГИЯ БЕСЩЕТЧАТОГО ДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА: ПРОЗРАЧНЫЙ И БЕСПЛОТНЫЙ

Portescap предлагает в основном два типа технологий бесщеточных двигателей постоянного тока: щелевые и бесщеточные. Оба этих бесщеточных двигателя постоянного тока имеют роторы с постоянными магнитами с 2 или 4 парами полюсов. Щелевые бесщеточные двигатели постоянного тока имеют катушки, вставленные в пазы статора.Благодаря этим пазам ротор имеет предпочтительные положения равновесия, когда двигатель обесточен. Этот крутящий момент сопротивления называется зубчатым или фиксирующим крутящим моментом. Бесщеточные двигатели постоянного тока без паза имеют самонесущую цилиндрическую катушку, не создающую фиксирующего момента, поэтому ротор не имеет предпочтительных положений равновесия. Обе эти технологии бесщеточных двигателей постоянного тока отличаются высокой эффективностью, высокой скоростью и датчиками Холла / бессенсорными опциями.

One технология использует статор, который состоит из многослойной стальной пластинки с обмоткой, размещенной в пазах, прорезанных в осевом направлении по внутренней периферии.Это называется электродвигателем BLDC, железная конструкция с прорезями. В другой технологии используется самонесущая цилиндрическая катушка без сердечника, изготовленная по той же технологии намотки, что и в наших двигателях постоянного тока с ротором без железа. Это называется двигателем BLDC, гладкой железной конструкцией.

ПРЕИМУЩЕСТВА БЕСЩЕТКИХ ДВИГАТЕЛЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Даже при работе на чрезвычайно высоких скоростях бесщеточные двигатели постоянного тока обеспечивают долгий и безотказный срок службы, поскольку отсутствует механическая коммутация. Они имеют в основном характеристики линейного двигателя с отличным управлением скоростью и положением.В бесщеточных двигателях статические обмотки прикреплены к корпусу двигателя, что приводит к улучшенному рассеиванию тепла и перегрузочной способности. Бесщеточные двигатели отличаются высоким КПД.

БЕСЩЕТОЧНЫЕ ДВИГАТЕЛИ ПОСТОЯННОГО ТОКА ПОРТ. КОЛПАЧКА

Бесщеточные двигатели постоянного тока

Portescap чрезвычайно надежны и созданы для обеспечения наилучших характеристик. Их высокая удельная мощность позволяет уменьшить общий размер большинства приложений. Они отличаются бесшумным ходом даже на высокой скорости. Автоклавируемый вариант идеально подходит для медицинских целей.

Они имеют максимальный продолжительный крутящий момент до 39 унций на дюйм (276 мНм). Их максимальный крутящий момент составляет до 232,7 унций на дюйм (2’278 мНм). Они могут развивать скорость до 100 000 об / мин. Стандартные диаметры варьируются от 0,5 до 2,3 дюйма (от 12,7 до 58 мм).

Portescap может предоставить индивидуальные двигатели для нужд вашего проекта. Для каждого размера кадра доступны стопки различной длины. Доступны варианты автоклавирования для устройств, требующих стерилизации.

Portescap предлагает индивидуальные обмотки, модификации вала, включая полый вал, а также специальные материалы, покрытия и гальванику.Длина, тип, цвет и разъем, редукторы и энкодеры могут быть изменены.

Большинство наших продуктов BLDC можно настроить или модифицировать с помощью специальных функций, в том числе:

  • Специальные валы (более длинные или короткие, большего или меньшего диаметра, поперечные отверстия, осевые отверстия, канюлированные, специальные материалы и покрытия)
  • Специальная конструкция для немедицинского применения (алюминиевый корпус / концевые раструбы, стальные детали редуктора, стальные подшипники)
  • Специальные обмотки (повышенное напряжение, разные скорости)
  • Специальные концевые заделки проводов (без соединений, специальные разъемы, встроенные разъемы, специальные цвета)
  • Особенности монтажа
  • Альтернативные ленточные материалы
  • Альтернативные материалы магнитов
  • Стерилизуемая опция
  • Опции кодировщика

ПРИМЕНЕНИЕ БЕСЩЕТЧАТОГО ДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Бесщеточные двигатели постоянного тока

являются неотъемлемой частью многих приложений, особенно в медицинских устройствах, промышленной автоматизации, аэрокосмической и оборонной промышленности, безопасности и доступе и других отраслях.

МЕДИЦИНСКАЯ

Двигатели

BLDC идеально подходят для высокоскоростных ручных хирургических и стоматологических инструментов, включая мелкие и крупные костные инструменты, а также стоматологические инструменты, такие как сверла. Они также очень эффективны для респираторов и аппаратов ИВЛ, инфузионных и инсулиновых насосов, стоматологической визуализации и анализаторов.

  • Высокоскоростной ручной хирургический инструмент
  • Ручной хирургический инструмент для мелких костей
  • Ручной хирургический инструмент для больших костей
  • Стоматологические ручные инструменты
  • Респираторы и вентиляторы
  • Инфузионные и инсулиновые помпы
  • Стоматологическая визуализация
  • Анализаторы
  • Хирургическая робототехника
  • Системы бионики и экзоскелета

ПРОМЫШЛЕННАЯ АВТОМАТИЗАЦИЯ

Бесщеточные двигатели постоянного тока

используются в промышленных гайковертах и ​​отвертках, воздушных насосах, конвейерах и электронных сборочных устройствах.

  • Гайковерты промышленные
  • Отвертки промышленные
  • Воздушные насосы
  • Конвейеры
  • Электронный блок
  • Захваты электрические

АЭРОКОСМИЧЕСКАЯ ОБОРОНА И ОБОРОНА

Долговечность и надежность двигателей BLDC делают их хорошим выбором для бортовых приборов самолетов, гироскопов и спутников. Они также обычно используются в клапанах, системах дозирования топлива и электрических приводах.

  • Бортовая аппаратура самолета
  • Гироскоп
  • Спутники
  • Клапаны
  • Система учета топлива
  • Электропривод
  • Обнаружение и обслуживание роботов

БЕЗОПАСНОСТЬ И ДОСТУП

Компактный размер и низкие рабочие температуры бесщеточных двигателей постоянного тока делают их идеальными для использования в считывателях штрих-кода, камерах, замках, а также в принтерах и диспенсерах билетов.

  • Сканеры штрих-кода
  • Камера
  • Замки
  • Принтер и диспенсер билетов

ДРУГОЕ

Другие области применения бесщеточных двигателей постоянного тока — робототехника, прецизионные измерительные приборы и гравировка.

  • Робототехника
  • Прецизионные приборы
  • Гравировка
СОСТАВ И ВАРИАНТЫ БЕСЩЕТКИХ ДВИГАТЕЛЕЙ постоянного тока (BLDC)
Детали Характеристики Преимущества
Бесщеточный двигатель постоянного тока с постоянным магнитом, конструкция По существу линейная кривая крутящего момента / скорости (без учета потерь в стали), с крутящим моментом, пропорциональным току, и скоростью, пропорциональной напряжению Простота управления скоростью и положением
Бесщеточный дизайн Срок службы ограничивается не износом щеток, а только износом шарикоподшипников Очень долгий срок службы, высокая надежность, нечувствительность к окружающей среде.Без дуги, без пыли. Сниженный звуковой и электрический шум
Автоклавируемая версия Подходящее уплотнение и оптимизированная конструкция Выдерживают циклы автоклавирования и стерилизации. Уплотнение предотвращает загрязнение
Статическая обмотка прикреплена к корпусу двигателя Улучшенный отвод тепла Перегрузочная способность
ПРОРЕЗАННЫЙ VS.БЕСПЛОТНЫЕ МОТОРНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ BLDC
Детали шлицевой Slotless
Способность противостоять суровым условиям окружающей среды / Автоклавируемость ++ +
Соотношение крутящий момент / мощность ++ +
Высокая скорость + ++
Срок службы батареи + ++
Момент фиксации +
ВАРИАНТЫ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ
Детали Характеристики Преимущества
Версии без датчика Холла Обычно используется в шпинделях Экономически выгодно.Менее чувствителен к окружающей среде. Всего три соединительных провода
Версии с датчиками Холла Обычно используется в приложениях, где требуется изменение скорости или нагрузки Очень простая схема коммутации
Версии с энкодером или резольвером Обычно используется в пошаговом режиме Очень точное управление скоростью и положением
Версия со встроенной электроникой Датчики Холла и схема управления интегрированы в двигатель Конфигурация Plug and Play
Может работать как щеточный двигатель постоянного тока
ДВИГАТЕЛИ BLDC С РАЗЪЕМОМ — ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

IRJET — Запрошенная вами страница не найдена на нашем сайте.

IRJET приглашает статьи из различных инженерных и технологических дисциплин, научных дисциплин для Тома 8, выпуск 9 (сентябрь 2021 г.)

Отправить сейчас


IRJET Vol-8, выпуск 9, Сентябрь 2021 г. Публикация продолжается…

Обзор статей


IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Проверить здесь


IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы управления качеством.


IRJET приглашает специалистов по различным инженерным и технологическим дисциплинам, научным дисциплинам для Тома 8, выпуск 9 (сентябрь 2021 г.)

Отправить сейчас


IRJET Vol-8, выпуск 9, сентябрь 2021 г. Публикация продолжается…

Обзор статей


IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Проверить здесь


IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы управления качеством.


IRJET приглашает специалистов по различным инженерным и технологическим дисциплинам, научным дисциплинам для Тома 8, выпуск 9 (сентябрь 2021 г.)

Отправить сейчас


IRJET Vol-8, выпуск 9, сентябрь 2021 г. Публикация продолжается…

Обзор статей


IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Проверить здесь


IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы управления качеством.


IRJET приглашает специалистов по различным инженерным и технологическим дисциплинам, научным дисциплинам для Тома 8, выпуск 9 (сентябрь 2021 г.)

Отправить сейчас


IRJET Vol-8, выпуск 9, сентябрь 2021 г. Публикация продолжается…

Обзор статей


IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Проверить здесь


IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы управления качеством.


IRJET приглашает специалистов по различным инженерным и технологическим дисциплинам, научным дисциплинам для Тома 8, выпуск 9 (сентябрь 2021 г.)

Отправить сейчас


IRJET Vol-8, выпуск 9, сентябрь 2021 г. Публикация продолжается…

Обзор статей


IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Проверить здесь


IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы управления качеством.


IRJET приглашает специалистов по различным инженерным и технологическим дисциплинам, научным дисциплинам для Тома 8, выпуск 9 (сентябрь 2021 г.)

Отправить сейчас


IRJET Vol-8, выпуск 9, сентябрь 2021 г. Публикация продолжается…

Обзор статей


IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Проверить здесь


IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы управления качеством.


IRJET приглашает специалистов по различным инженерным и технологическим дисциплинам, научным дисциплинам для Тома 8, выпуск 9 (сентябрь 2021 г.)

Отправить сейчас


IRJET Vol-8, выпуск 9, сентябрь 2021 г. Публикация продолжается…

Обзор статей


IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Проверить здесь


IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы управления качеством.


IRJET приглашает специалистов по различным инженерным и технологическим дисциплинам, научным дисциплинам для Тома 8, выпуск 9 (сентябрь 2021 г.)

Отправить сейчас


IRJET Vol-8, выпуск 9, сентябрь 2021 г. Публикация продолжается…

Обзор статей


IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Проверить здесь


IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы управления качеством.


Детали двигателей постоянного тока, конструкция, конструкция и преимущества

— Реклама —

В этой статье, после очень краткого описания двигателей постоянного тока, вы узнаете об их различных типах конструкции, а затем об их частях и компонентах. и конструкции.Затем мы переходим к объяснению использования и применения двигателя постоянного тока в различных масштабах. Последнее, что мы обсудим, это их преимущества и недостатки, чтобы помочь вам сделать лучший выбор. Итак, давайте узнаем о конструкции двигателя постоянного тока и его частей с помощью Linquip. Но сначала о двигателе :

Что такое двигатель постоянного тока?

Двигатели постоянного тока

— это устройства, предназначенные для преобразования электрической энергии постоянного тока в механическую! Это вращающееся электрическое устройство бывает разных типов, все они содержат либо внутренний электронный механизм, либо внутренний электромеханический механизм, отвечающий за изменение направления тока в двигателе.

Различные типы двигателей постоянного тока

Некоторые из наиболее популярных конструкций двигателей постоянного тока — это постоянный магнит, бесщеточный, шунтирующий, последовательный и составной намотанный или стабилизированный шунт. Детали двигателя постоянного тока обычно одинаковы в этих различных конструкциях, и общая работа аналогична. Принцип его работы заключается в том, что проводник, по которому проходит ток, имплантируется в магнитное поле, а мощность, передаваемая через проводники, позволяет вращать двигатель. Генерация электромагнитных полей и их место, будь то в роторе или статоре, является причиной, по которой эти конструкции отличаются друг от друга.Поскольку знакомство с различными типами двигателей постоянного тока и их понимание поможет вам понять, как они используются в различных приложениях и какой из них больше подходит для вашего приложения, ниже мы подробно рассмотрим функции некоторых из этих типов.

  1. Двигатели с постоянными магнитами
    Двигатели с постоянными магнитами (также известные как двигатель с постоянным магнитным постоянным током) используют постоянный магнит для создания магнитного поля. Этот тип двигателей постоянного тока создает отличный пусковой момент с хорошей регулировкой скорости.Имея ограниченный крутящий момент, тип постоянного магнита обычно используется в приложениях с низкой мощностью.
  2. Шунтирующие двигатели
    поле шунтирующего типа подключено параллельно обмоткам якоря. Поскольку шунтирующее поле может возбуждаться отдельно от обмоток якоря, этот тип двигателей обеспечивает прекрасное регулирование скорости. Кроме того, параллельные двигатели также предлагают упрощенное управление реверсированием. Zenegra 100 мг http://www.wolfesimonmedicalassociates.com/zenegra/
  3. Двигатели серии
    Серийный двигатель постоянного тока состоит из полевой обмотки с несколькими витками провода, по которому проходит ток якоря.Как и постоянные двигатели, серийные двигатели создают большой пусковой момент. По сравнению с постоянными двигателями, серийный тип не может регулировать скорость. Кроме того, если серийные двигатели работают без нагрузки, они могут выйти из строя. Эти ограничения делают серийные двигатели непригодными для применения в приводах с регулируемой скоростью.
  4. Составные двигатели
    Как и параллельные двигатели постоянного тока, составные двигатели обладают шунтирующим полем, которое возбуждается отдельно. Так же, как постоянные и серийные двигатели, составные двигатели обладают хорошим пусковым моментом с некоторыми проблемами в регулировании скорости в приводах с регулируемой скоростью.

Эти четыре основных типа двигателей постоянного тока имеют множество потенциальных применений. Каждый тип этих двигателей имеет свои сильные и слабые стороны. Как упоминалось в начале этого раздела, знакомство с различными типами может помочь вам понять, какой тип больше подходит для ваших приложений.

Что такое детали двигателя постоянного тока и как они работают?

Двигатель постоянного тока состоит из различных частей, понимание каждой из которых может помочь понять, как эти части взаимодействуют друг с другом и, в конце концов, как работают DC.Этими компонентами являются: статор, ротор, ярмо, полюса, обмотки якоря, обмотки возбуждения, коммутатор и щетки. Многие его части такие же, как и у электродвигателя переменного тока, но с небольшими изменениями.

Статор

Статор — это одна из частей двигателя постоянного тока, которая, как следует из названия, представляет собой статический блок, содержащий обмотки возбуждения. Статор — это часть двигателя постоянного тока, на которую подается питание.

Ротор

Динамическая часть двигателя постоянного тока — это ротор, который создает механическое вращение агрегата.

Хомут

Еще одним элементом двигателя постоянного тока является Хомут. Ярмо — это магнитная рамка из чугуна, а иногда и из стали, которая работает как предохранитель. Эта защитная крышка сохраняет внутренние части двигателя в целости и сохранности, а также поддерживает якорь. Ярмо также содержит магнитные полюса и обмотки возбуждения двигателя постоянного тока, помогающие поддерживать систему возбуждения.

Полюса

Двигатель постоянного тока имеет магнитные полюса, которые вставляются во внутреннюю стенку ярма с помощью винтов для их закрепления.Поляки состоят из двух частей: полюсного ядра и полюсного башмака. Эти две части скреплены гидравлическим давлением и прикреплены к вилке. У каждой части поляков есть конкретная задача, основанная на ее конструкции. Сердечник удерживает полюсный башмак над ярмом, в то время как полюсный башмак сконструирован так, чтобы нести прорези для обмотки возбуждения и распределять поток, создаваемый обмотками возбуждения, в воздушный зазор между ротором и статором. Это помогает уменьшить потери, вызванные сопротивлением. Таблетки для похудения фентермин http: // www.024pharma.com/phentermine.html

Обмотки возбуждения

Изготовленные из медного провода (обмотки возбуждения), обмотки возбуждения вращаются вокруг пазов в полюсных башмаках. Обмотки возбуждения образуют электромагнит, способный создавать магнитный поток. Якорь ротора вращается внутри магнитного поля, что приводит к эффективному отсечению магнитного потока.

Подробнее о Linquip

Детали генератора постоянного тока: объяснение деталей, работа, типы, преимущества и недостатки

Обмотки якоря

Еще одна деталь двигателя постоянного тока — это обмотка якоря.Обмотка якоря двигателя постоянного тока имеет две конструкции: круговая обмотка и волновая обмотка. Их разница в количестве параллельных путей. Обмотка якоря прикреплена к ротору и изменяет магнитное поле на пути его вращения. Результатом этой процедуры являются магнитные потери. Разработчики стараются уменьшить магнитные потери, сделав сердечник якоря слоистым слоем кремнистой стали с низким гистерезисом. Затем листы из многослойной стали складываются вместе, образуя цилиндрическую структуру сердечника якоря.Внутри сердечника якоря имеются прорези из того же материала.

Коммутатор двигателя постоянного тока

Коммутатор представляет собой разрезное кольцо, состоящее из медных сегментов, коммутатор — еще одна часть двигателя постоянного тока. Операционная система постоянного тока основана на взаимодействии двух магнитных полей вращающегося якоря и неподвижного статора. Поскольку северный полюс якоря притягивается к южному полюсу статора, а южный полюс якоря притягивается к северному полюсу статора, на якорь создается сила, которая заставляет его вращаться.Процесс, при котором поле в обмотках якоря переключается для создания постоянного крутящего момента в одном направлении, называется коммутацией. Коммутатор — это устройство, подключенное к якорю, позволяющее переключать ток. Различные сегменты его цилиндрической конструкции изолированы друг от друга слюдой. Коммутатор предназначен для коммутации питающего тока обмотки якоря от сети. Коммутатор проходит через щетки двигателя постоянного тока.

Основная цель коммутации — удостовериться, что крутящий момент, действующий на якорь, всегда в одном и том же направлении.Естественно, что генерируемое в якоре напряжение переменное, коммутатор преобразует его в постоянный ток. Чтобы контролировать направление электромагнитных полей, коммутатор включает и выключает катушки. С одной стороны катушки электричество всегда должно уходить, а с другой стороны, электричество всегда должно течь навстречу. Это гарантирует, что крутящий момент всегда создается в одном и том же направлении.

Щетки

Последний пункт в списке деталей двигателя постоянного тока — это щетки, изготовленные из углеродных или графитовых структур.Щетки с коммутатором работают как мост для подключения статической электрической цепи к ротору. Щетки контактируют с коммутатором и передают вырабатываемый ток на коммутатор от внешней цепи. Затем ток проходит в обмотку якоря.

Применение двигателей постоянного тока

В связи с тем, что существует 4 основных типа двигателей постоянного тока, для двигателей постоянного тока определен широкий диапазон различных применений. В предыдущих разделах были рассмотрены некоторые из различных частей и типов контроллеров домена.В этом разделе мы собираемся представить различные приложения и обстоятельства, в которых используются двигатели постоянного тока.

Как правило, из-за определенных преимуществ каждого типа двигателей постоянного тока их можно использовать по-разному. В домашних условиях мелкие используются в инструментах, игрушках и многих бытовых приборах. Некоторые другие применения DC включают конвейеры и поворотные столы, а в промышленности огромные области применения DC состоят из приложений торможения и реверсирования. Мы попытались привести несколько конкретных примеров в качестве приложений DC:

  1. Насосы

    Гидравлические насосы как важный промышленный инструмент используются почти во всех отраслях промышленности, таких как строительство, горнодобывающая промышленность, производство и сталь.Двигатели постоянного тока из-за их регулирования скорости, а также отличного пускового момента используются для усиления этих типов насосов. В большинстве случаев в насосах используются более дешевые бесщеточные преобразователи постоянного тока, которые значительно упрощают обслуживание в таких крупных промышленных масштабах.

  2. Игрушки

    Благодаря тому, что небольшие двигатели постоянного тока просты в использовании и обладают значительной прочностью, они являются лучшим выбором производителей и любителей для детских игрушек, таких как автомобили и поезда с дистанционным управлением. Игрушки, требующие различного диапазона скорости и типов движений, нуждаются в двигателе с большим разнообразием напряжений.Производители находят все эти спецификации в контроллерах домена.

  3. Электромобили

    Еще одно применение DC — электромобили. Двигатели постоянного тока из-за их энергоэффективности и долговечности являются одним из самых любимых вариантов электромобилей. Более того, многие любители используют DC из-за их большого и более высокого пускового момента, особенно двигателей с последовательным возбуждением, и их регулируемых скоростей с входным напряжением.

  4. Роботы

    Для многих любителей и инженеров роботы — это любые электромеханические устройства, предназначенные для выполнения одной или нескольких конкретных задач.Двигатели постоянного тока — один из наиболее доступных и разумных вариантов с меньшими затратами для активации таких вещей, как гусеницы, манипулятор или камеры. Такие особенности, как высокий крутящий момент и долговечность, а также эффективность, делают DC идеально подходящими для робототехники.

Двигатель постоянного тока Преимущества и недостатки

Различные размеры деталей двигателя постоянного тока создают разные двигатели постоянного тока, подходящие для различных нужд. Как упоминалось ранее, маленькие можно использовать в игрушках, инструментах и ​​бытовой технике, а более крупные — в лифтах, подъемниках и двигателях электромобилей.Хотя двигатели переменного тока снизили продажи двигателей постоянного тока из-за простой генерации и передачи с меньшими потерями на большие расстояния, необходимости меньшего технического обслуживания и возможности эксплуатации во взрывоопасных средах, двигатели постоянного тока по-прежнему используются там, где переменный ток не может удовлетворить потребности. У двигателей постоянного тока есть свои уникальные особенности и важность в отраслях, которые компенсируют множество других преимуществ перед двигателями переменного тока.

Двигатели постоянного тока подходят для низкоскоростного крутящего момента или когда необходима регулируемая скорость и постоянная.Другими словами, с двигателями постоянного тока можно регулировать скорость в широком диапазоне, что означает, что они предлагают широкий диапазон управления скоростью как ниже, так и выше номинальной. Эта особенность двигателей постоянного тока может быть реализована в шунтирующих типах. Благодаря управлению якорем и полевым управлением вы можете воспользоваться этим уникальным преимуществом двигателей постоянного тока перед двигателями переменного тока. Более того, DC имеют очень высокий и сильный пусковой крутящий момент по сравнению с нормальным рабочим крутящим моментом. Поэтому DC используются в электропоездах и кранах, которые в начальных условиях создают огромную нагрузку.В дополнение к вышеупомянутым преимуществам двигатели постоянного тока имеют преобразователи и приводы меньшего размера, а также более высокую удельную мощность двигателя. Не говоря уже о том, что у них полный крутящий момент при нулевой скорости!

Находясь на рынке более 140 лет, двигатели постоянного тока часто более доступны по цене, чем двигатели переменного тока, и имеют более простую и эффективную конструкцию. Кроме того, их обслуживание простое и не требует времени. Если вы перепроектируете свою текущую установку для использования двигателя переменного тока, это будет стоить намного дороже, чем простая замена двигателя постоянного тока внутри установки.Таким образом, вы не только ремонтируете свою систему, устанавливая внутри новый блок, но и экономите много денег. Излишне говорить, что такая небольшая замена также экономит время и происходит быстро, не теряя вашего времени. Вам нужно больше преимуществ, чтобы полюбить детали и конструкцию двигателя постоянного тока?

Теперь, когда вы здесь, вы знаете детали и функции двигателя постоянного тока на основе информации, которую Linquip предоставила вам в этой статье. Поделитесь с нами своими комментариями в разделе комментариев и поделитесь своими мыслями и вопросами при чтении этой статьи.Вам нужно быстро найти ответ на свои вопросы и устранить неполадки в части двигателя постоянного тока? Зарегистрируйтесь на нашем сайте, и эксперт будет рядом с вами.

— Объявление —

Двигатели постоянного тока | Соображения по дизайну | Ресурсы для инженеров

Источник питания DC Возможно питание от батареи
Требуется электроника драйвера
Точность скорости Низкий В зависимости от крутящего момента нагрузки
Допуск производства + -10% от скорости холостого хода
Регулировка скорости Напряжение Регулирование скорости в разомкнутом или замкнутом контуре Замкнутый контур — высокая точность, но требуется датчик
Управление положением Высокое усилие Контроль положения с обратной связью и потребность датчика
Перегрузочная способность / инерция нагрузки Высокая Высокий пусковой крутящий момент или крутящий момент пиковой нагрузки
Способен ускоряться при высокой инерции нагрузки
Срок службы Низкий 300…2000 ч (ограничено износом щеток) Зависит от скорости, силы тока и конфигурации щетки
Диапазон скорости [об / мин] 1000 … 25000 Скорость холостого хода
КПД 60 … 80% В рабочей точке макс. эффективность
Мощность и размер Высокая
Тепловая защита обмотки Нужно При перегрузке (мех.блокировка) не исключено — Ограничение тока или термоконтакты
Определение нагрузки Легко Ток возрастает с нагрузкой
Остановка допустимая Нет или кратковременно (перегрев обмотки)
Электромаг. Помехи EMI Критическое Средства подавления (конденсаторы / варисторы)
Тормозной / удерживающий момент Низкий Момент фиксации
Торможение невозможно из-за короткого замыкания обмотки
Макс.выходная мощность JE [Вт]
Линейные двигатели от JE

Двигатели с кодировщиком

Энкодеры (датчики)

могут быть встроены в двигатель или установлены на задней части двигателя.

Они нужны для точного регулирования скорости или углового положения. Типичное применение: принтеры и сканеры.

Возможны разные варианты:
  • Оптические энкодеры
  • Магнитные датчики на эффекте Холла
  • Резольверы

Johnson Electric предлагает ряд оптических энкодеров.

Основной принцип: шлицевое колесо или фотопечать с черной / прозрачной полосой вращается вместе с валом двигателя. Фотодатчик выдает синусоидальную или импульсную диаграмму, которая соответствует скорости двигателя.

Выходной сигнал может быть аналоговым (0 … 3,3 В переменного тока) или цифровым (0 … 3,3 В постоянного тока или 0 … 5 В постоянного тока).

Один или два сигнала, сдвинутые по фазе на 90 ° (включение определения направления вращения; разрешение 4x)

Несколько вариантов разрешения. Терминология: CPR (Counts Per Revolution) и LPI (Line Per Inch).


Пример:
HC385MG со шлицевым колесом энкодера
(CPR = 48; один сигнал, синусоида 0 … 3,3 В переменного тока)
NF123G с колесом для фотопечати
(CPR = 32; два сигнала, синусоида 0 …. 3 В переменного тока)

Машина постоянного тока (машина постоянного тока)

Машина постоянного тока (машина постоянного тока):

Выходное уравнение:

EI a = n (pφ) ((I a Z) / a) = n (pφ) (I z Z)

где, I z = I a / a = ток на проводник φ — поток на полюс, p — количество полюсов, n — скорость в об / с, Z — общее количество проводников, а a — количество параллельных путей. .

Также, D 2 L = (1 / C o ) P / n

, где C o — выходной коэффициент, D — диаметр, а L — длина машины.

Удельная нагрузка машины постоянного тока:

Мощность машины, кВт 10 50 100 500 1000 5000

Максимальная магнитная индукция зазора B г ,

(Вт / м 2 )

0.65 0,80 0,85 0,95 1,00 1,05

Удельная электрическая нагрузка машины постоянного тока:

Мощность машины, кВт 10 50 100 500 1000 50000
Ампер проводников на метр переменного тока 17500 25000 28000 36500 41000 50000

Соотношение между длиной и диаметром якоря машины постоянного тока:

L = 0.7 (Dπ / p)

Шаг полюсов ограничен в соответствии со следующей таблицей:

Кол-во полюсов 2 4 6 более 6
т см от 25 до 50 от 30 до 40 от 40 до 45 от 45 до 55

Дизайн слота машины постоянного тока:

Зная значение тока через проводник I a , его площадь поперечного сечения a c можно рассчитать как

а в = I в / δ

где δ — плотность тока в обмотке якоря.

Изоляция обеспечивается в соответствии со следующей практикой.

(а) Круглые проводники машины постоянного тока:

Диаметр до (мм) Общая толщина изоляции (мм)
1,5 0,20
2,0 0,30
3,0 0,35
4.0 0,40

(б) Прямоугольные проводники машины постоянного тока:

Ширина до (мм) Общая толщина (мм)
1 0,3
4 0,4
4 и старше 0,6

Изоляция паза машины постоянного тока:

Прорезь также имеет подходящую изоляцию.Типичная изоляция щелей приведено ниже:

Изоляция по ширине мм
(i) Жилы обернутые слюдяной бумагой 2,0
(ii) Бухта обмотанная стеклянной лентой 0,2
(iii) Катушечный лак 0.2
(iv) Паз линейный 0,4
(в) Клиренс 0,2

Изоляция по ширине мм
(i) Жилы обернутые слюдяной бумагой 2 х 2 = 4,0
(ii) Катушка, обернутая стеклянным колпачком 2 х 0.2 = 0,4
(iii) Катушечный лак 2 х 0,2 = 0,4
(iv) Паз линейный 3 х 0,2 = 0,6
(в) Разделитель слоев 1 х 2,0 = 2,0
(vi) клин 1 x 5,0 = 5,0
(vii) Клиренс 1.6

Главный полюс машины постоянного тока:

Осевая длина машины постоянного тока:

Осевая длина на 10–15 мм меньше длины сердечника якоря. Ширина. Ширину можно рассчитать по соотношению

Ширина = Площадь поперечного сечения опоры Ширина / Осевая длина мачты.

Высота:

Высота рассчитывается исходя из относительной высоты

= [(1.От 1 до 1,25) ((I a Z) / (2p))] / (1000 (√ (dc kω)))

Коммутатор машины постоянного тока:

Диаметр коллектора принимается равным (от 0,65 до 0,70) D для средних и больших машин и (от 0,75 до 0,80) D для малых машин.

Типоразмер щёток коллектора представлен ниже:

Станок Ширина (мм) Высота (мм) Толщина (мм)
Малая машина 15 30 6,8,15
Станок среднего размера 22 37 9,12.5,15,18
Машина большого размера 30 43 12,5,15,18,22,25

Тема 2. Разработка и проектирование машин постоянного тока

Презентация на тему: «Тема 2. Разработка и проектирование машин постоянного тока» — стенограмма презентации:

ins [data-ad-slot = «4502451947»] {display: none! important;}} @media (max-width: 800px) {# place_14> ins: not ([data-ad-slot = «4502451947»]) {display: none! important;}} @media (max-width: 800px) {# place_14 {width: 250px;}} @media (max-width: 500 пикселей) {# place_14 {width: 120px;}} ]]>

1 Тема 2.Разработка и проектирование машин постоянного тока
Содержание: конструкция, формула напряжения и выходное уравнение, обмотка и изоляция якоря и магнитная цепь Реакция якоря и конструкция обмотки возбуждения, конструкция коммутирующих и коммутирующих полюсов. Потери, КПД и повышение температуры, а также характеристики машины постоянного тока.

2 КОНСТРУКЦИЯ Генераторы и двигатели постоянного тока можно разделить на три основных класса: Машины с некоммутирующими полюсами, используются только для генераторов и двигателей низкого напряжения и малой мощности.Машина с коммутирующими полюсами построена с небольшими полюсами между главными полюсами и намагничивается обмоткой, включенной последовательно с якорем. Компенсированная машина, как модифицированная машина с коммутирующими полюсами.

3 Тип конструкции, обычно используемый для генераторов постоянного тока и двигателя
Рисунок 1 Сборочный чертеж генератора постоянного тока 300 кВт, 900 об / мин, 250 Вольт.

4 Крестовина генератора постоянного тока или двигателя — это каркас, на котором собираются пластинки якоря.Конструкция крестовины с большими осевыми вентиляционными каналами обеспечивает хорошую вентиляцию внутренней части якоря и сохраняет небольшой вес якоря. Крестовина для большой машины представляет собой стальную отливку или изготавливается из катаной стали. На рис. 2 показан стальной литой крестовик низкоскоростной машины большого диаметра. Используется фиг.3, то есть крестовина является частью ламинации якоря.

5 Якорь генераторов и двигателей постоянного тока изготовлен из листовой электротехнической стали толщиной от до дюйма.Пластины штампуются до нужного размера с помощью штампов, тщательно отжигаются и изолируются. Обычный метод изоляции перфорации якоря заключается в нанесении тонкого слоя лака для сердечниковой пластины на каждую сторону штампа. Бумагу иногда используют для изоляции листов арматуры друг от друга. Бумагу прикладывают к листовой стали перед тем, как ее вырубить. Изолированная перфорация якоря монтируется на крестовине между двумя концевыми пластинами. Опора зуба обычно состоит из куска катаной стали, приваренной точечной сваркой к торцевой пластине.Катушки якоря устанавливаются в пазы с необходимой изоляцией между железом якоря и катушками, а пазы уплотняются клиньями. Обычно используется клин из рогового волокна, пропитанного парафином. Рис. 4 Один сегмент для якоря большого диаметра с приварной распорной втулкой канала. Рисунок 5.a и b. Положение и толщина клина.

6 Ленты из фосфорной бронзы или стальной проволоки используются для удержания концевых соединений катушек якоря на месте.Прорези не всегда закрываются клиньями; иногда их оставляют открытыми, а катушки удерживаются на месте с помощью проволоки из фосфористой бронзы или стальной ленты, как показано на Рисунке 6. Рисунок 6 Якорь в сборе на 7 1/2 л.с., 1750 об / мин, 230 В, 4-полюсный двигатель с параллельной обмоткой

7 Коммутатор состоит из жестко вытянутых медных сегментов, изолированных друг от друга слюдой. Толщина слюдяного утеплителя от 0.02 до 0,06 дюйма и зависит от диаметра коммутатора и напряжения между соседними сегментами. Рисунок 7 Якорь и коллектор в сборе, 50 л.с., 850 об / мин, двигатель с параллельной обмоткой.

8 Полевые столбы Основные столбы большинства современных машин состоят из листов листовой стали, обычно толщиной от 0,05 дюйма. Пластины скреплены заклепками без изоляции между ними. На Рисунке 8 показана обычная форма пластин, с корпусом полюса и полюсным башмаком, пробитыми как одно целое.Возражение против конструкции опоры из литой стали состоит в том, что трудно получить отливки из однородного материала и без детекторов. С открытыми пазами якоря, которые обычно используются для двигателей и генераторов постоянного тока, полюсные наконечники из литой стали использовать нельзя из-за чрезмерных потерь на вихревые токи на поверхности полюса из-за пульсаций потока в воздушном зазоре, создаваемых пазами якоря. Рисунок 8 Детальный чертеж пробивки столбов, 50 кВт, 1200 об / мин, генератор

9 Полевое ярмо Ярмо — это рама, к которой крепятся полевые столбы (см. Рисунок 9).Секция ярма должна иметь необходимую площадь для флюса, а также иметь необходимую механическую прочность для поддержки машины. Рисунок 9 Полевая ярма с частично собранными полевыми опорами, 7 1/2 л.с., 4 полюса, двигатель

10 Рис. 10 поперечное сечение подшипника скольжения и корпуса подшипника
Подшипники большинства современных машин постоянного тока относятся к смазывающим кольцам подшипникам. Бронзовый подшипник обычно предпочтителен для небольших машин; для больших двигателей и генераторов используются подшипники Babbitt.Рисунок 10 — поперечный разрез подшипника скольжения и корпуса подшипника.

11 Держатель для щетки и скоба для щетки
На рисунке 11 показаны держатели для щеток, установленные на шпильках или рычагах, которые обычно представляют собой стержни для бюстгальтера диаметром от ½ до 1 дюйма. Шпильки щеток вдавливаются в отверстия, расположенные в кронштейне подшипника с правильным интервалом. На рис. 12 показан один из типов ярма щетки с рычагами, держателями щеток и щетками.Рисунок 11 Держатели щеток со щеткой Рисунок 12 Вилка щетки

12 Основание Все двигатели и генераторы ременного типа монтируются на основании натяжителя ремня или на рельсах. Основание или направляющие прикручены болтами, и станок можно перемещать на основании с помощью храпового механизма. Рисунок 13 Основание натяжителя ремня

13 ФОРМУЛА НАПРЯЖЕНИЯ И ВЫХОДНОЕ УРАВНЕНИЕ
где E — напряжение, индуцированное в обмотке якоря между соседними щетками.Поток на полюс, линии Гипотетический полный поток, где fd = коэффициент распределения формы поля, который представляет собой отношение площади под истинной к площади гипотетической прямоугольной формы поля. = линии

14 Выходное уравнение Выходная мощность якоря генератора постоянного тока, выраженная в киловаттах, выглядит следующим образом: Kwa = E Ia X [кВт] Подставляем E, поэтому Kwa = общий поток равен произведению площади зазора на максимальный воздушный зазор. плотность, = πDlBg линий.Если Q равно току проводов на дюйм периферии якоря, Q = So, Kwa = значение Bg, максимальная плотность воздушного зазора, ограниченная допустимым значением Bt2, максимальной плотности зубцов. Bt2 = линий на кв. Дюйм.

15 Плотность воздушного зазора, которая может быть использована для предварительного проектирования, может быть взята из кривой, рис. 14.
Рис. 14. Плотность воздушного зазора для генераторов и двигателей постоянного тока

16 Средние значения Q для машин с коммутирующими полюсами приведены на рисунке 15.
Рисунок 15 Количество проводников в амперах на дюйм окружности якоря для коммутирующих полюсов, генераторов постоянного тока и двигателей

17 Средние значения выходной постоянной для коммутирующих полюсных машин для номинального тока 50 ° C могут быть взяты из кривых, рисунок 16. Рисунок 16. Выходные константы для коммутирующих полюсов, генераторов постоянного тока и двигателей.

18 Индуцированное напряжение в якоре двигателя
E = ET — IaRc вольт Умножение обеих частей этого уравнения на Ia дает EIa = ETIa — Ia2Rc ватт ETIa — мощность, подаваемая на якорь, а EIa — развиваемая мощность.Вычитание потерь в сердечнике, потерь на трение и сопротивление воздуха из выработанной мощности дает мощность, доступную на валу. Развиваемая мощность, EIa = Вт. Уравнение развиваемого крутящего момента, TD = = D2lBgQfd1,16 x фунт-фут.

19 Периферийная скорость якоря
Диаметр и длина якоря по возможности должны выбираться таким образом, чтобы окружная скорость якоря не превышала 6000 футов.в минуту, так как высокая окружная скорость приводит к дорогостоящим конструкциям и трудностям коммутации. Для генераторов для прямого подключения к паровым турбинам окружная скорость якоря может составлять от 15 000 до 20 000 футов в минуту. Такие генераторы требуют особой конструкции и очень тщательного проектирования коммутирующего поля. За исключением турбогенераторов, окружная скорость генераторов и двигателей постоянного тока обычно составляет от 1200 до 6000 футов в минуту.

20 Диаметр и длина якоря
Когда выходная постоянная известна, легко найти произведение D2l.Можно принять диаметр или длину и рассчитать другой размер. Для высокоскоростной машины диаметр ограничен окружной скоростью. D =

21 год Количество полюсов В общем, количество полюсов должно быть выбрано таким образом, чтобы хорошие рабочие характеристики были получены при минимальном весе активного материала и минимальных затратах на строительство. Частота токов в проводниках якоря и инверсии магнитного потока в сердечнике якоря прямо пропорциональна количеству полюсов и скорости.Таблица 1 Средняя и высокая скорость Таблица 2 Тип низкоскоростного двигателя Мощность (кВт) Скорость (об / мин) Число полюсов До 2 от 2 до 100 от 50 до 300 от 200 до 600 от 600 до 1000 Более 1300 до 1300 до 1000 до 600 До 500 2 4 4 или 6 от 6 до 10 от 8 до 12 Мощность (кВт) Скорость (об / мин) Кол-во полюсов от 35 до 150 от 200 до 250 от 250 до 500 от 225 до 300 от 135 до 225 от 100 до 150 6 8 10

22 Конструкция полюсного башмака Кривая распределения потока в воздушном зазоре должна иметь такую ​​форму, чтобы обеспечить наилучшую возможную коммутацию.Чтобы добиться хорошей коммутации, плотность потока в воздушном зазоре должна постепенно уменьшаться от максимального значения под центром полюса до нуля на линии входа между двумя полюсами, а плотности потока вблизи нейтральной точки должны быть низкими. Форма поля, которая быстро спадает от максимального значения до нуля, не только приводит к трудностям коммутации, но также может вызывать магнитные шумы в машинах со щелевыми якорями. Форма поля зависит от формы полюсного башмака и процента охвата полюса.Отношение полюсной дуги на поверхности якоря к шагу полюсов на поверхности якоря, выраженное в процентах, называется процентным охватом полюса. Для машин постоянного тока обычно удовлетворительным является охват полюсов от 60 до 75 процентов.

23 Хорошая кривая распределения потока в воздушном зазоре получается с формой полюсного башмака, показанной на Рисунке 17.

24 Конструкция формы поля без нагрузки
Полезный поток на полюс, проходя от полюсного башмака к якорю, распространяется по всему полюсному шагу.Поток будет распределяться в воздушном зазоре таким образом, что полное сопротивление будет минимальным. Путь потока в воздушном зазоре под опорой можно предположить разделенным на силовые трубки, как показано на рисунке 18, причем каждая трубка имеет единичную длину в направлении, параллельном валу. Рисунок 18.

25 Для этой конструкции необходимо знать длину воздушного зазора; это можно оценить с помощью кривой на рисунке 19.Рисунок 19 Приблизительная длина воздушного зазора для генератора постоянного тока и двигателя

26 год Для большего количества квадратов на полюсе ip отношение сторон квадратов необходимо умножить на отношение количества квадратов. График потока для генератора постоянного тока мощностью 300 кВт, 900 об / мин показан на рисунке 20. Рисунок 20 График потока для генератора 300 кВт.

27 Коэффициент распределения потока в воздушном зазоре
Определение коэффициента распределения потока в воздушном зазоре было дано выше как отношение площади под кривой распределения потока к площади прямоугольника, имеющего то же основание и максимальную ординату.

28 год На рисунке 21 показана кривая распределения потока в воздушном зазоре и расчеты для средней ординаты и константы распределения потока. Рисунок 21 Кривая распределения потока для графика потока, показанного на рисунке 20.

29 Примерная конструкция Должен быть спроектирован генератор постоянного тока на 300 кВт, 900 об / мин, 230 В с комбинированной обмоткой.Генератор должен быть частью синхронной мотор-генераторной установки, иметь коммутирующие полюса и быть перекомпонованным, чтобы обеспечить напряжение полной нагрузки, равное 250 вольт. КПД генератора не должен быть менее 92,0% при полной нагрузке и нормальном напряжении и должен рассчитываться на основе потерь в соответствии со стандартами AIEE. Повышение температуры ни одной части генератора не должно превышать 50 ° C при непрерывной работе с полной нагрузкой.

30 = Выходная постоянная из кривой на рисунке 16 равна 1.97 x 104.
Таблица 1 показывает, что наилучшая конструкция обычно может быть получена с 6 полюсами для машины такого размера и скорости. D = = = от 29,8 до 23,1 дюйма. Соответствующие значения для l, длины якоря, l = = = 7,39 дюйма. Окружная скорость или диаметр якоря 29,8 дюйма: v = = = 7020 футов в минуту. а для диаметра якоря 23,1 дюйма — 5450 футов в минуту.

31 год Чтобы избежать дорогостоящих конструкций, обычно желательно использовать периферийное оборудование длиной 6000 футов.за мин. или менее. Поэтому для этой конструкции выбран диаметр якоря 25 дюймов. Тогда окружная скорость будет v = = = 5890 футов в минуту. Длина якоря l = = = дюйм. Частота реверсирования магнитного потока в сердечнике якоря f = = = 45 циклов в секунду. Шаг полюсов по окружности якоря τ = = = дюйм.

32 При выборе 66-процентного охвата полюса полюсная дуга на окружности якоря
B = τ x 0.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *