Порядок выполнения работы

Практическое занятие № 1

Тема: «Изучение конструкции электрической машины постоянного тока»

Цель: Изучение конструкции электрической машины постоянного тока

Оборудование и раздаточный материал:

1. двигатель постоянного тока

2.тестор, мегометр

3.технические характеристики.

Краткие теоретические сведения

Устройство и принцип действия машины постоянного тока.

В настоящее время электромашиностроительные заводы изготовляют

электрические машины постоянного тока, предназначенные для работы в

самых различных отраслях промышленности, поэтому отдельные узлы этих

машин могут иметь разную конструкцию, но общая конструктивная схема

машин одинакова. Неподвижная часть машины постоянного тока называется

статором (рисунок 1).

Статор. Состоит из станины 8 и главных полюсов 6. Станина 8 служит

для крепления полюсов и подшипниковых щитов и является частью

магнитопровода, так как через нее замыкается магнитный поток машины.

Станину изготовляют из стали — материала, обладающего достаточной

механической прочностью и большой магнитной проницаемостью. В нижней

части станины имеются лапы 11 для крепления машины к фундаментальной

плите, а по окружности станины расположены отверстия для крепления

сердечников главных полюсов 6. Обычно станину делают цельной из

стальной трубы, либо сварной из листовой стали, за исключением машин с

весьма большим наружным диаметром, у которых станину делают

разъемной, что облегчает транспортировку и монтаж машины.

Главные полюсы предназначены для создания в машине магнитного ноля

возбуждения. Главный полюс состоит из сердечника 6 и полюсной катушки

7. Со стороны, обращенной к якорю, сердечник полюса имеет полюсный

наконечник, который обеспечивает необходимое распределение магнитной

индукции в зазоре машины. Сердечники главных полюсов делают шихтованными из листовой конструкционной стали толщиной 1-2 мм или из

тонколистовой электротехнической анизотропной холоднокатаной стали,

например марки 3411. Штампованные пластины главных полюсов

специально не изолируют, так как тонкая пленка окисла на их поверхности

достаточна для значительного ослабления вихревых токов, наведенных в

полюсных наконечниках пульсациями магнитного потока, вызванного

зубчатостью сердечника якоря. Анизотропная сталь обладает повышенной

магнитной проницаемостью вдоль проката, что должно учитываться при

штамповке пластин и их сборке в пакет. Пониженная магнитная

проницаемость поперек проката способствует ослаблению реакции якоря и

уменьшению потока рассеяния главных и добавочных полюсов.

В машинах постоянного тока небольшой мощности полюсные катушки

делают бескаркасными — намоткой медного обмоточного провода

непосредственно на сердечник полюса, предварительно наложив на него

изоляционную прокладку (рисунок 2, а). В большинстве машин (мощностью

1 кВт и более) полюсную катушку делают каркасной: обмоточный провод

наматывают на каркас (обычно пластмассовый), а затем надевают на

сердечник полюса (рисунок 2, б). В некоторых конструкциях машин полюсную катушку для более интенсивного охлаждения разделяют по высоте на

части, между которыми оставляют вентиляционные каналы.

Якорь. Якорь машины постоянного тока (рисунок 1) состоит из вала 1,

сердечника 5 с обмоткой и коллектора 3. Сердечник якоря имеет

шихтованную конструкцию и набирается из штампованных пластин

тонколистовой электротехнической стали. Листы покрывают изоляционным

лаком, собирают в пакет и запекают. Готовый сердечник напрессовывают на

вал якоря. Такая конструкция сердечника якоря позволяет значительно

ослабить в нем вихревые токи, возникающие в результате его

перемагничивания в процессе вращения в магнитном поле. На поверхности

сердечника якоря имеются продольные пазы, в которые укладывают обмотку

якоря.

Обмотку выполняют медным проводом круглого или прямоугольного

сечения. Пазы якоря после заполнения их проводами обмотки обычно

закрывают клиньями (текстолитовыми или гетинаксовыми). В некоторых

машинах пазы не закрывают клиньями, а накладывают на поверхность

якоря бандаж. Бандаж делают из проволоки или стеклоленты с

предварительным натягом. Лобовые части обмотки якоря крепят к

обмоткодержателям бандажом.

Принцип работы электрической машины постоянного тока в режиме

двигателя (генератора).

Если проводник длиной L поместить в магнитное поле с индукцией В и

пропустить по нему ток I, то появится электромагнитная сила Fэм (рисунок

6). Данная электромагнитная сила определяется по правилу левой руки.

Левую руку надо расположить так, чтобы магнитные силовые линии входили

в ладонь, 4 вытянутых пальца располагались по направлению тока в

проводнике, тогда отогнутый на 90° большой палец укажет направление

электромагнитной силы F (рисунок 7). На рисунке 8 представлена модель

простейшего двигателя постоянного тока.

Классификация электрических машин и область их применения.

По способам возбуждения машины постоянного тока можно

классифицировать следующим образом:

 машины независимого возбуждения, в которых обмотка возбуждения

(0В) питается постоянным током от источника, электрически не

связанного с обмоткой якоря (рисунок 9, а);

 машины параллельного возбуждения, в которых обмотка возбуждения

и обмотка якоря соединены параллельно (рисунок 9, б);

 машины последовательного возбуждения, в которых обмотка

возбуждения и обмотка якоря соединены последовательно (рисунок 9,

в);

 машины смешанного возбуждения, в которых имеются две обмотки

возбуждения - параллельная ОВ1 и последовательная ОВ2 (рисунок 9,

г);

 машины с возбуждением постоянными магнитами (рисунок 9, д).

Все указанные машины (кроме последних) относятся к машинам с

электромагнитным возбуждением, так как магнитное поле в них создается

электрическим током, проходящим в обмотке возбуждения.

Электрические машины постоянного тока используются как в качестве

генераторов, так и в качестве двигателей. Наибольшее применение имеют

двигатели постоянного тока, области применения и диапазон мощности

которых достаточно широки: от долей ватт (для привода устройств автоматики) до нескольких тысяч киловатт (для привода прокатных станов,

шахтных подъемников и других механизмов). Двигатели постоянного тока

широко используются для привода подъемных средств в качестве крановых

двигателей и привода транспортных средств в качестве тяговых двигателей.

Достоинства и недостатки электрических машин постоянного тока.

Основные преимущества двигателей постоянного тока по сравнению с

бесколлекторными двигателями переменного тока - хорошие пусковые и

регулировочные свойства, возможность получения частоты вращения более

3000 об/мин, а недостатки - относительно высокая стоимость, некоторая

сложность в изготовлении и пониженная надежность. Все эти недостатки

машин постоянного тока обусловлены наличием в них щеточноколлекторного узла, который к тому же является источником радиопомех и

пожароопасности. Эти недостатки ограничивают применение машин

постоянного тока.

В последние годы созданы и успешно применяются двигатели

постоянного тока, у которых механический коллектор заменен бесконтактным коммутатором на полупроводниковых элементах, однако

подобные двигатели пока изготовляются на мощность не более 500 Вт.

Остов двигателя является магнитопроводом. На нем расположены

главные и дополнительные полюсы, подшипниковые щиты и щеточный аппарат.

Якорь имеет сердечник, коллектор и обмотку, по которой протекает ток якоря.

Внутри остова расположены шесть главных и шесть дополнительных полюсов.

Катушки главных полюсов соединены одна с другой внутри двигателя. Соединение

дополнительных полюсов с компенсационной обмоткой и обмоткой якоря через

щетки выполнено внутри машины. Концы катушек обмоток возбуждения и

обмотки якоря выведены наружу. Это позволяет подключить к ним устройства,

осуществляющие изменения направления движения электровоза, электрическое

торможение а также подключать к катушкам главных полюсов резисторы

различного сопротивления для регулирования скорости движения и улучшения

работы двигателя. Компенсационные обмотки применяемые для улучшения

коммутации, помещены в пазы сердечников главных полюсов и соединяют

последовательно с катушками дополнительных полюсов и обмоткой якоря, причем

таким образом, чтобы магнитный поток, созданный компенсационной обмоткой,

был направлен встречно потоку реакции якоря. Все тяговые двигатели

выполняются с принудительной вентиляцией. Чем больше поток охлаждаемого

воздуха, тем большую мощность можно снять с вала двигателя.

Полюсы крепятся к остову тремя болтами, головки которых располагаются в

нишах остова снаружи и залиты для герметичности компаундной массой. Шесть

щеткодержателей крепятся к поворотной траверсе, поворот которой

осуществляется с помощью шестерни. Обмотки главных полюсов имеет 11 витков,

выполненных из полосовой меди 4*65, намотанных на ребро. Обмотки

дополнительных полюсов имеют 8 витков из шинной меди сечения 12,5*12,5.

Катушки компенсационных обмоток на мотаны из шинной меди 4,4*35.

Катушки укладывают в пазы сердечников главных полюсов со стороны якоря.

Полюсные катушки соединены проводами сечением 95 мм2 с одним

наконечником на два повода.

Вал якоря изготовлен из хромоникелевой стали и запрессован во втулку

сердечника имеет конусные выходы на обе стороны остова, для насадки на них

малые шестерни зубчатой передачи тягового двигателя. Обмотка якоря простая

петлевая состоит из 87 катушек, намотанных из провода квадратного сечения

3,53*6,9 мм2

. В пазы сердечника укладывается также уравнительная обмотка 58

секций по три уравнителя в секции из медного провода 1,68*4,7 мм2

. Концы

катушек якоря жестко впаяны в петушки коллекторных пластин, а секции

уравнительной обмотки – в каждую вторую пластину коллектора. Шаг по

коллектору-1, шаг по пазам -15, шаг уравнителей по коллектору – 117. Коллектор

набран из 348 пластин изготовленных из легированной меди с присадкой серебра.

Пластины с миканитовыми прокладками имеют форму ласточкина хвоста их

спрессовывают в кольцо при температуре 170-180о

. Затем насаживают на корпус

коллектора, надевают изолированные манжеты и зажимают между конусом и

втулкой усилием 1100кН, после чего стягивают болтами. После обточки якоря

выполняют продорожку на глубину 1,2 – 1,5 мм, снимают фаски по всей длине

коллекторных пластин размером 0,25 мм.

Электрощетками осуществляется скользящий контакт между неподвижными

электрическими цепями вращающейся обмоткой якоря. Щетки изготовлены из

двух прямоугольных угольно – графитовыми половинками объединенных

резиновым амортизатором. В щетки запрессовываются с медным порошком гибкие

медные проводники и для прочности заливают сверху эпоксидной смолой. Щетки

крепятся в специальных гнездах шести щеткодержателей. Между щетками и окном

щеткодержателя предусмотрен зазор 0,3мм по ширине и 0,6 мм по длине щетки.

Зазор между щеткодержателем и рабочей поверхностью коллектора не менее 2 мм

и не более 4мм.

При производстве ТР-1 и выше проводится обязательная виброакустическая

диагностика подшипников якоря.

Порядок выполнения работы

1. Описать назначение тягового двигателя НБ-418 К6

2 Практическое изучение: тягового двигателя НБ-418 К6

- обмотка возбуждения;

- якорная обмотка;

-дополнительная обмотка

-компенсационная обмотка

3. Замеры-проверки состояния контактов щеточно-коллекторного узла:

- нажатие на щетки

- притирание щеток;

- профиль коллектора, его состояние;

- установка геометрической нейтрали ;

4.Проверить работу тягового двигателя НБ-418 К6

Содержание отчета:

1. Краткое описание конструкции тягового двигателя НБ-418 К6

2. Порядок проведения замеров

3. Порядок, проведения замеров (сопротивления изоляции,

сопротивления обмотки ), характерные ошибки.

4. Краткое описание работы тягового двигателя НБ-418 К.

5. Вывод.

Контрольные вопросы:

1. Для чего предназначен тягового двигателя НБ-418 К6 ?

2. В каких случаях делается проверка сопротивления изоляции,

сопротивления обмоток тягового двигателя НБ-418 К6?

3. Какие инструменты, можно использовать при проверках?

4. Перечислите основные части тягового двигателя НБ-418 К6.

5. Какие средства защиты применяются на ТПС?