Тяговые генераторы постоянного тока устройство назначение

Тяговые генераторы постоянного тока устройство назначение

УСТРОЙСТВО ТЯГОВОГО ГЕНЕРАТОРА ПОСТОЯННОГО ТОКА

Тяговый генератор тепловоза 2ТЭ10Л представляет собой электрическую машину постоянного тока. Его длительная номинальная мощность, т. е. мощность, которая может быть получена от него неограниченное время, равна 2000 кВт. Тяговый генератор состоит из следующих основных частей: магнитной системы, якоря, щеткодержателей со щетками и вспомогательных устройств (рис. 143). Магнитная система генератора предназначена для создания мощного магнитного поля в нем. Она образована из станины (ярма) генератора, главных и добавочных полюсов.

Рис. 143. Тяговый генератор тепловоза 2ТЭ10Л

Станина генератора, являясь частью магнитной системы, представляет собой и его остов (корпус). Изготовлена станина из стали с малым содержанием углерода, обладающей высокой магнитной проницаемостью. Снаружи станина имеет лапы, с помощью которых генератор устанавливают на поддизельной раме.
Магнитная система генераторов постоянного тока в зависимости от их мощности может иметь различное число полюсов. Генераторы большой мощности выполняются многополюсными, так как при этом уменьшаются их размеры и масса. Тяговый генератор, тепловоза 2ТЭ10Л имеет 10 главных полюсов. Сердечники главных полюсов изготовлены из тонких листов электротехнической стали с большой магнитной проницаемостью (рис. 144). В сердечнике, набранном из отдельных изолированных листов, вихревые токи намного меньше, чем в цельном. Листы стягиваются заклепками.

Рис. 144. Главный полюс тягового генератора

Сердечники полюсов прикреплены к станине болтами. Наконечники сердечников имеют такую форму, которая позволяет, во-первых, удерживать полюсную катушку и, во-вторых, придать распределению магнитных силовых линий между полюсом и якорем желаемый характер.
На каждом главном полюсе размещены катушки обмоток независимого возбуждения и пусковой. Катушка независимого возбуждения выполнена из 105 витков медного провода сечением 1,7 х 6,9 мм. Пусковая катушка полюса, по которой кратковременно пропускается ток большой силы только при пуске дизеля, имеет всего три витка из сдвоенного провода сечением 2,26X40 мм. В генераторах северный и южный полюсы чередуются между собой, т. е. за северным полюсом следует южный, затем опять северный и т. д.
Добавочные полюсы установлены между главными. По числу главных полюсов тяговый генератор тепловоза 2ТЭ10Л оборудован 10 добавочными полюсами. Каждый добавочный полюс состоит из сердечника и катушки с шестью витками провода сечением 16X25 мм (рис. 145).

Рис. 145. Добавочный полюс тягового генератора

Ввиду небольших размеров сердечники добавочных полюсов выполнены цельными (сплошными). Полюсы снабжены изоляционными рамками для усиления изоляции от корпуса и пружинными рамками для предупреждения вибрации катушек на сердечниках полюсов.
Якорь генератора (рис. 146) служит для размещения на нем обмотки и коллектора, а также для уменьшения сопротивления магнитной цепи генератора.

Рис. 146. Якорь тягового генератора (без обмотки)

С целью снижения массы генератора корпус якоря выполнен полым. Корпус оканчивается фланцем для соединения с помощью муфты с коленчатым валом дизеля, а с противоположной стороны снабжен ребристой втулкой. Во внутреннее отверстие втулки запрессован укороченный вал якоря. Применение укороченного вала вместо сквозного позволило дополнительно уменьшить массу якоря. Наружное кольцо ребристой втулки предназначено для установки коллектора генератора. Вал якоря опирается на сферический двухрядный роликовый подшипник (см. рис. 143), расположенный в съемной капсуле. Капсула крепится к подшипниковому щиту генератора и позволяет снять подшипник без полной разборки электрической машины. Подшипник закрыт крышками и уплотнительными кольцами.
Сердечник якоря набран из сегментных листов электротехнической (см. рис. 146) стали толщиной 0,5 мм, стянутых с помощью нажимных шайб и шпилек. Нажимные шайбы одновременно являются обмоткодержателями для лобовых частей якорной обмотки. Листы сердечника изолированы друг от друга, благодаря чему резко снижаются потери энергии в сердечнике, уменьшается его нагрев вихревыми токами. Эти листы по наружной поверхности имеют зубцы. При сборке впадины между зубцами образуют пазы, в которые укладывается обмотка якоря.
Якорная обмотка — двухходовая петлевая с уравнительными соединениями. Обмотка состоит из секций. Каждая секция имеет несколько витков хорошо изолированного медного провода прямоугольного сечения 2,83 X 5,5 мм. Готовые секции укладывают в пазы сердечника якоря и соединяют с пластинами коллектора.
При работе генератора его якорь вращается с большой скоростью и на секции обмотки якоря действуют значительные центробежные силы. В пазах сердечника якоря секции обмотки укрепляют специальными клиньями из изоляционного материала (рис. 147).

Рис. 147. Размещение обмотки в пазу якоря генератора

Участки обмотки, выходящие из пазов сердечника якоря, стягивают бандажами из стальной проволоки , наматываемой с предварительным натяжением, или стеклоткани. Для того чтобы витки проволоки бандажа не расходились, их по всей окружности пропаивают оловом вместе с пластинами из жести (замками). Бандажи надежно прижимают лобовые части обмоток к цилиндрическим обмоткодержателям корпуса якоря. В генераторах последних лет изготовления проволочные бандажи заменены более надежными в эксплуатации стеклобандажами (из стеклоткани). Стеклобандажи в отличие от проволочных не оказывают влияния на магнитное поле электрической машины.
Коллектор, как уже указывалось, служит для выпрямления переменной э. д. с, индуктируемой в обмотке якоря генератора, и для съема тока. Он состоит из большого числа медных коллекторных пластин. Например, коллектор тягового генератора тепловоза 2ТЭ10Л имеет 465 пластин. При сборке коллектора между его пластинами прокладывают изоляцию из миканитовых прокладок. Миканит -— электроизоляционный материал, получаемый склеиванием тонких листочков слюды различными связующими материалами. Изоляция (миканитовые манжеты и цилиндры) прокладывается также между собранными в виде кольца коллекторными пластинами, корпусом коллектора и нажимным конусом (см. рис. 146). Основания коллекторных пластин выполнены в виде ласточкина хвоста и входят в выступы корпуса коллектора и нажимного конуса, которые стягиваются шпильками и надежно удерживают пластины. Собранный коллектор напрессовывают на ребристую втулку якоря.
Выступающую часть коллекторных пластин, в которую впаиваются выводы обмотки якоря, называют петушками. В тяговых генераторах тепловозов 2ТЭ10Л каждая коллекторная пластина соединена с концами секций обмотки якоря посредством ленточной меди («гибкого петушка») . Гибкий петушок припаивают одним концом к пластине коллектора, другим — к выходам обмотки якоря.
Токосъем с коллектора электрических машин осуществляется щетками. В тепловозных электрических машинах применяются высококачественные электрографитовые щетки (рис. 148).

Рис. 148. Щетка тягового генератора

Эти щетки изготовлены из угольного порошка с добавлением связующих материалов. Они прессуются в виде брусков нужных размеров и подвергаются действию высокой температуры (до 3000°С) в электропечах. В результате термической обработки углерод переходит в другую свою модификацию — графит. Поэтому термообработка щеток и получила название графитации. Графитация позволяет значительно повысить качество щеток. Они становятся мягче, прочнее, износоустойчивее, меньше изнашивают коллектор, выдерживают большие токовые нагрузки. Такие щетки имеют достаточное электрическое сопротивление, поэтому обладают высокими коммутирующими качествами.
Рабочую поверхность щеток точно притирают (пришлифовывают) к поверхности коллектора. Поверхность коллектора, по которой скользят щетки, делается строго цилиндрической и тщательно шлифуется. Для обеспечения более спокойной, без ударов и вибраций работы щеток с целью повышения надежности их могут устанавливать наклонно к поверхности коллектора электрической машины или снабжать резиновыми амортизаторами.
Щетки вставляют в специальные латунные обоймы, называемые щеткодержателями. Щеткодержатели тягового генератора тепловоза 2ТЭ10Л показаны на рис. 149. Назначение щеткодержателей — удерживать щетки в правильном положении и прижимать их к поверхности коллектора. Для этого щеткодержатели имеют пружины. В щеткодержателе установлены две щетки с резиновыми амортизаторами. Электрический ток отводится от щеток по гибким медным тросикам (шунтам). Второй конец тросика надежно соединен с бракетом щеткодержателей.
В соответствии с числом главных полюсов тяговый генератор тепловоза 2ТЭ10Л имеет десять алюминиевых бракетов , на каждом из них укреплено по девять щеткодержателей с восемнадацатью щетками. Бракеты на изоляторах крепятся к поворотной траверсе. Траверса устанавливается в подшипниковом щите генератора (см. рис. 143 и 149) и может поворачиваться для облегчения доступа при осмотре и ремонте к каждому щеткодержателю. Пять бракетов щеткодержателей одной полярности соединены шиной; одна из шин является плюсовой, вторая — минусовой.

Рис. 149. Щеткодержатели

При работе дизеля тепловоза коленчатый вал через пластинчатую муфту вращает якорь тягового генератора в магнитном поле, создаваемом его полюсами. В якорной обмотке индуктируется э. д. с, при замыкании внешней цепи ток проходит из якорной обмотки через одну группу пластин коллектора, плюсовые щеткодержатели к тяговым электродвигателям и далее через минусовые щеткодержатели, другую группу пластин коллектора возвращается в якорную обмотку.
Несмотря на принимаемые меры по снижению электрических, магнитных, механических потерь энергии в генераторе, они остаются достаточно большими и приводят к нагреву деталей. Наиболее чувствительной к повышенным температурам является изоляция обмоток и коллектора электрических машин. Для предупреждения перегрева генераторов, прежде всего электрической изоляции, их охлаждают наружным воздухом. При этом в отечественных тяговых генераторах мощностью до 1500 кВт обычно используется самовентиляция. Для подачи охлаждающего воздуха в более мощные тяговые генераторы на тепловозах устанавливают специальные дополнительные вентиляторы.
Тяговый генератор тепловоза ТЭЗ выполнен с самовентиляцией. Для этого на якоре генератора со стороны, противоположной коллектору, укреплен центробежный вентилятор. Вентилятор засасывает воздух со стороны коллектора. Далее поток воздуха проходит внутри генератора, охлаждает его. и выбрасывается вентилятором через патрубок наружу под раму тепловоза.
На тепловозах 2ТЭ10Л установлен отдельный центробежный вентилятор для охлаждения воздухом тягового генератора (рис. 150).

Рис. 150. Система воздушного охлаждения тягового генератора тепловоза 2ТЭ10Л

Очищенный от посторонних примесей воздух подается вентилятором по нагнетательному каналу через воздухоподводящий патрубок (см. рис. 143) со стороны, противоположной коллектору. Внутри генератора охлаждающий воздух проходит параллельными потоками через магнитную систему и якорь, отводит от них тепло и выбрасывается наружу через выпускной патрубок в подшипниковом щите и выпускные каналы. Для обеспечения надежной работы тяговых генераторов охлаждающий воздух не должен нести с собой несгоревшее топливо, выбрасываемое дизелем, пыль, влагу. Поэтому очень важным является рациональный выбор места забора охлаждающего воздуха и применение достаточно эффектной его очистки.

Тяговый генератор, назначение и устройство

Тяговые генераторы предназначены для преобразования механической энергии дизеля в электрическую, а также для пуска дизеля. Во время пуска тяговый генератор работает в режиме электродвигателя с последовательным возбуждением.

Тяговые генераторы постоянного тока отечественных тепловозов состоят из одних и тех же частей, поэтому устройство тягового генератора постоянного тока рассмотрено на примере генератора ГП-311Б.

Мощность — 200 кВт

Длительный ток — 4320 А

Максимальный ток — 6600А

Максимальное напряжение — 700 В

Количество главных полюсов — 10

Количество дополнительных полюсов — 10

Количество щеток — 180

Нажатие на щетку — 0,8-1,2 Ат

Тяговый генератор состоит из якоря, станины, главных и дополнительных полюсов, подшипникового щита, подшипника, щёткодержателя.

Станина служит магнитопроводом, к ней крепится главные и дополнительные полюса, подшипниковый щит, вентиляционные патрубки. Снаружи к станине приварены 2 лапы, которыми она опирается на поддизельную раму. В каждой лапе имеется четыре отверстия для крепящих болтов и два отверстия с резьбой для отжимных болтов.

Главные полюса служат для создания основного магнитного потока. Каждый полюс состоит из сердечника и катушки. Сердечник для уменьшения вихревых потоков. Собран из листов электротехнической стали толщиной 1 мм, изолированных друг от друга лаком, спрессованных и стянутых заклёпками. Для равномерного давления на листы сердечника в них прямоугольные отверстия и помещён стальной стержень с отверстиями с резьбой для крепления полюса к станине. На каждом сердечнике расположены катушки обмоток независимого возбуждения, для создания основного магнитного потока при работе генератора, создающей магнитный поток только при пуске дизеля. Катушки наматываются на каркас изготовленный из листовой стали толщиной 1 мм с отогнутыми буртами для удержания пластмассовых изоляционных рамок. Каркас изолируется от катушек стекломиконитом и стеклолентой, а между катушками независимого возбуждения и пусковой проложена изоляционная шайба. Основные данные обмоток генератора ГП — 311Б. для получения чередующейся полярности N-S пять полюсов катушек имеют перекрещённые выводы, а пять открытые. Добавочные полюса служат для улучшения коммутации и частичной компенсации действия реакции якоря. Добавочный полюс состоит из литого сердечника и катушки. К нижней части сердечника прикреплены латунные или дюральаллюминиевые угольники. Они служат опорой катушки и уменьшают магнитное рассеивание полюса. Между катушкой и угольниками помещена изоляционная рамка из прессованного материала на эпоксидной смоле. На сердечнике катушка крепится стальной накладкой привинченной к нему винтами со стороны, обращённой к станине. Между накладкой и катушкой помещена немагнитная гетинаксовая прокладка для замедления насыщения полюса. Между сердечником полюса и станиной помещены набор из шести стальных прокладок (общей толщины 3 мм), которые регулируют зазор между добавочным полюсом укладывают пружинную рамку из ленточной стали для предотвращения перемещения катушки на сердечнике из-за усыхания изоляции. Катушка 3 полюса состоит из шести витков, между которыми помещены стеклотекстолитовые прокладки, крайние витки изолированы миколентой и стеклолентой. Катушки добавочных полюсов имеют открытые вывода, а по этому для чередования они соединены через полюс в две параллельные группы. Обмотка добавочных полюсов всегда соединена последовательно с обмоткой якоря для того чтобы её действие соответствовало току нагрузки. Площадь поперечного сечения сердечников добавочных полюсов выбирают так, чтобы в диапазоне изменения рабочих токов индукция была не большой, что позволяет избежать магнитного насыщенного сердечника.

Передний щит служит для установки ступицы подшипникового вала якоря. Подшипниковый щит воспринимает большие усилия отвала якоря, поэтому он выполнен в виде жесткой сварной конструкции из ребер и колец. Ребра наклонены к оси тягового генератора, что обеспечивает жесткость и легкость конструкции. Вал якоря опирается двухрядный сферический самоустанавливающийся роликовый подшипник 2Н362К. В собранном тяговом генераторе подшипниковый щит фиксируется призонным шрифтом. Люки коллекторной камеры закрыты крышами с пружинными кольцевыми замками. В двух верхних крышках имеются прозрачные вставки для наблюдения за коллекторно-щеточным узлом во время его работы. Задний щит защищает от попадания внутрь тягового генератора загрязнений и посторонних предметов. На тяговых генераторах ранних выпусков устанавливались реактивные щёткодержатели. Эти генераторы имеют поворотную траверсу, к которой через изолированные подвески крепятся десять бракетов, отлитых из алюминия. К каждому бракету крепится по девять латунных щёткодержателей. Корпус щёткодержателя имеет два гнезда, куда устанавливаются щётки: набегающая под углом 30° к радиусу коллектора и сбегающая под углом 10° к нему. Такая установка щеток уменьшает их трение в корпусе, облегчает их работу. Щётку к коллектору прижимает спиральная пружина через курок. Конец пружины входит в зарубки храповика. Перемещением конца пружины по зарубкам регулируется нажатием на кнопку, которое должно быть 8-12Н. Ток от щёток отводиться по медным плетёным … наконечники некоторых прикреплены винтами … бракетами. Бракеты одной полярности соединены медными собирательными шипами, Для замены и осмотра щеток траверса может быть повернута на 360° ключом валоповоротного устройства дизеля. В рабочем положении траверса фиксируется болтами.

На тяговых генераторах последних выпусков устанавливаются щёткодержатели, обеспечивающие постоянное нажатие на щётку в пределах установленных норм без регулировки не зависимо от износа Щётки. Корпус щёткодержателя имеет одно гнездо, в котором устанавливается разрезная щётка с резиновым амортизатором. Количество щёток уменьшено, таким образом, в два раза, и они не имеют наклона.

Якорь тягового генератора состоит из корпуса, сердечника, вала, коллектора, обмотки, деталей крепления. Корпус якоря состоит из сварного стального барабана, двух стальных дисков и сварных рёбер, приваренных к барабану. К концам барабана приварены литые фланцы; подколлекторный, в который запресован укороченный вал, и задний для соединения якоря с коллекторным валом дизеля. Сердечник якоря, набран из листов, электротехнической стали. Каждый лист набирают из пяти штампованных сегментов и шихтуют их на продольные шпильки, проходящие через отверстия в сегментах. Стыки сегментов расположены против середины сегментов предыдущего и последующего слоёв. Собранный и напрессованный на корпус сердечник удерживается стальными обмоткодержателями, стянутые шпильками и прикреплённые к корпусу болтами. При посадке сердечника на корпус он укрепляется клиновыми шпонками; входящими в пазы его сегментов и рёбер корпуса. Каждый лист сердечника якоря имеет сто пятьдесят пять пазов для укладки обмотки. Для вентиляции обмотки якоря в сердечнике создаются радиальные каналы при помощи вентиляционных якорных листов. Для этого сердечник разделяют на пакеты и между ними прокладывают вентиляционные листы с распорками. Распорки к листу крепятся расклёпыванием листов, а концы их приваривают точечной сваркой.

Обмотка якоря на ранее выпускаемых генераторах ГП-311Б двухходовая лягушачья. Она состоит из двух одновременно работающих обмоток: петлевой с шагом по пазам 1-16 и волновой с шагом по пазам 1-17. Волновая обмотка так же выполняет роль выполнительных соединений для петлевой. Каждая катушка обмотки имеет три одинаковых секции, изолированных друг от друга микалентой, а со стороны катушек миколентой и стеклолентой. Катушки укладываются в пазы сердечника в четыре ряда: верхний и нижний занимают стороны катушек волновой обмотки. Дно паза изолируется миканитовой прокладкой. Обмотка якоря удерживаются в пазах текстолитовыми клиньями, под которые кладут электроизоляционный картон. Лобовые части обмотки укрепляются двухслойными проволочными бандажами из немагнитной проволоки диаметром два миллиметра, пропаянные по окружности припоем ПОС-40. Шаг по коллектору петлевой обмотки 1-3, волновой 3-94. Якорь тягового генератора ГП-311Б последних выпусков имеет петлевую ступенчатую двухходовую обмотку и уравнительные соединения со стороны коллектора. При ступенчатой двухходовой обмотке для крепления лобовых частей обмотки якоря применяются бандажи из стеклоленты на эпоксидной смоле. В каждую катушку петлевой двухходовой обмотки входят три одинаковых секции. Каждая секция по высоте разделена на два проводника прямоугольного сечения. Изоляция катушки якоря от корпуса осуществляется тремя слоями стеклослюдинитовой ленты и одним слоем стеклянной ленты. Коллектор состоит из корпуса, коллекторных пластин, изоляционных миканитовых пластин, изоляционных манжет, нажимного корпуса и стяжных шпилек.

Коллекторные пластины изготовлены из кадмиевой меди трапециевидного профиля. Нижние части пластины имеют форму ласточкиного хвоста. В выточки пластин входят конусные части корпуса коллектора и нажимной шайбы, стянутых стальными шпильками. Пластины коллектора изолируются друг от друга листовым коллекторным миканитом толщиной один миллиметр, а от корпуса коллектора и нажимной шайбы — миканитовыми манжетами толщиной два миллиметра. Выступающая часть манжета предохраняется от повреждений бандажом из шнура, покрытого эмалью. Для облегчения коллектора в пластинах выштампованы отверстия. Для соединения коллектора с обмоткой якоря применены гибкие петушки, изготовлены из гибкой медной ленты сечением 2Ч20 миллиметров. Нижним концом петушок при помощи твёрдого припоя прикрепляется к коллекторной пластине. К верхней части петушка крепиться пластина, в которую впаивают концы секций обмотки и уравнительные соединения.

Вентиляция тягового генератора — принудительная, осуществляется быстроходным вентилятором, который приводится во вращение от вала дизеля. Охлаждающий воздух подаётся через задний щит в центральную полость якоря под давлением 1,4кПа, оттуда проходит по радикальным каналам, между пакетами охлаждая сердечник и обмотку якоря, и выходит через зазор между полюсами и якорем к подшипниковому щиту. От центральной полости якоря вихревой поток воздуха проходит между петушками коллектора, охлаждая коллектор. Часть воздуха из заднего щита проходит также в промежутки между полюсными катышками и охлаждает их.

Принципиальная схема электрических соединений торгового генератора ГП-311Б. При пуске дизеля ток от плюсового зажима аккумуляторной батареи приходит кабель Я1, плюсовые щётки, обмотки якоря, минусовые щётки катушки добавочных полюсов соединенные в две параллельные ветви, катушки пусковой обмотки и кабелем П1 возвращаются на минусовый зажим батареи. Пусковая обмотка имеет постоянное соединение с обмоткой добавочных полюсов в нутрии тягового генератора и через щётки обе они включаются последовательно с обмоткой якоря. При подключении пусковой обмотки к аккумуляторной батареи она выполняет роль обмотки последовательного возбуждения, и генератор начинает работать в режиме электродвигателя, вращая коленчатый вал и осуществляя пуск дизеля.

При работе генератора ток в катушки независимого возбуждения, соединённые последовательно, подаётся от возбудителя кабелем Н1 и возвращается на возбудитель кабелем Н2.

Ток якоря тягового генератора от плюсовых щиток через кабель Я2 поступает в тяговые электродвигатели и возвращается в якорь кабелем Д2П2 через катушки добавочных полюсов и минусовые щётки. (рис. имеется. )

ЧТО ТАКОЕ ГЕНЕРАТОР ПОСТОЯННОГО ТОКА

Генератор постоянного тока предназначен для преобразования кинетической энергии в электрическую. Используется в качестве источника электроэнергии в тепловозах, автомобилях, промышленных установках и т.д.

Представляет собой обратимую электрическую машину. В зависимости от схемы подключения может работать как генератор или как электродвигатель.

Принцип действия генератора постоянного тока основан на физическом явлении электромагнитной индукции. Заключается в том, что если проводник передвигается в магнитном поле, в нем возникает электрический ток. Такой ток называется индукционным.

Схематично это явление можно описать следующим образом. Если проводник, например, медную проволоку в виде рамки поместить между двумя полюсами подковообразного магнита, он будет находиться в постоянном магнитном поле.

Затем начнем вращать эту рамку. В процессе вращения она будет пересекать магнитный поток. Вследствие этого, внутри проволоки индуцируется электродвижущая сила э.д.с.

Если концы этой рамки соединить, то под воздействием э.д.с., потечет индукционный ток. Если включить в эту цепь амперметр, он покажет наличие в ней тока. Это и есть самый простой макет генератора.

Для того, чтобы подключить рамку к электрической цепи, ее крепят к полукольцам. Две щетки контактируют с вращающимися полукольцами поочередно, и через них индукционный ток поступает далее в электрическую цепь. Полукольца устанавливают на оси, вокруг которой вращается рамка. Это упрощенная схема коллектора.

Когда рамка переходит через горизонтальное положение (нейтраль), щетки одновременно переключаются с одного полукольца на второе. В этот момент стороны рамки магнитных силовых линий не пересекают. В таком положении э.д.с. и, соответственно, ток равны 0. Благодаря этому переключение щеток не сопровождается искрением.

На величину электродвижущей силы влияют следующие факторы:

• длина проволоки;
• величина индукции магнитного поля;
• частота вращения.

Величина э.д.с. (Е) меняется по синусоидальной траектории, с пиками при прохождении рамкой вертикальных положений. В эти моменты она перпендикулярно пересекает максимум силовых линий. Нулевые значения отмечаются при прохождении нейтрали. После ее пересечения э.д.с. меняет свое направление.

В свою очередь, коллектор, чередуя каждые пол оборота полукольца на щетках, выпрямляет переменную э.д.с. На выходе получается пульсирующий, в виде выпрямленной синусоиды, постоянный ток.

КАК НА ВЫХОДЕ ПОЛУЧАЕТСЯ ПОСТОЯННЫЙ ТОК

Для того, чтобы можно было пользоваться генератором, как источником энергии, ток нужно сгладить. Если увеличить количество рамок до двух и расположить их перпендикулярно друг другу. Тогда пиковые значения Е и, соответственно, тока будут возникать уже каждые четверть оборота.

Если их соединить последовательно, индуцируемый ток будет суммироваться. А его выходная характеристика будет иметь вид двух, смещенных между собой на четверть периода выпрямленных синусоид. Пульсация значительно уменьшится.

Если количество последовательных рамок еще увеличивать, тогда значение тока будет все больше приближаться к идеальной прямой. Кроме того, величина электродвижущей силы напрямую зависит от длины проводника. Поэтому количество рамок делают большим, а их совокупность и составляет обмотку вращающейся части генератора — якоря.

Для последовательного соединения витков обмотки, конец предыдущего нужно соединить с началом следующего. Делают это на полукольцах или, как их называют, пластинах. Их количество будет равняться количеству витков.

Другим фактором, влияющим на величину Е, является сила магнитного поля. Индукция магнитного потока обычного магнита слишком маленькая, а потери в среде между двумя полюсами наоборот очень большие.

Для решения первой проблемы вместо постоянного магнита используют гораздо более сильный электромагнит. Для решения второй проблемы сердечник якоря выполняют из стали. Также уменьшают до самого минимума зазор между якорем генератора и полюсами электромагнита.

Ток, протекающий в якоре, образуют своего рода электромагнит, и создает свое магнитное поле. Это явление называется реакция якоря. В нем также возникает реактивная э.д.с. Вместе они искажают магнитное поле. Чтобы это скомпенсировать, устанавливаются добавочные полюса. Они включаются в цепь якоря и полностью перекрывают это негативное воздействие.

По источнику тока возбуждения генераторы бывают:

• с независимым возбуждением;
• с самовозбуждением.

Необходимый для работы генератора магнитный поток создается благодаря току, проходящему через обмотки главных полюсов. Этот ток называется током возбуждения. При независимом возбуждении обмотка питается от аккумулятора или другого источника питания. При самовозбуждении питается током якоря.

Благодаря тому, что сердечники полюсов обладают остаточным магнетизмом, они создают небольшой магнитный поток. Если якорь начинает вращаться, этого потока достаточно для появления в витках якоря небольшого индукционного тока.

Этот ток, попадая в обмотку возбуждения полюсов, усиливает рабочий магнитный поток. Это приводит к увеличению тока в якоре и происходит цепная реакция. Таким образом, генератор быстро выходит на расчетную мощность.

По схеме подключения обмотки якоря к обмотке возбуждения генераторы с самовозбуждением делятся на три типа:

• с параллельным возбуждением;
• с последовательным возбуждением;
• со смешанным возбуждением.

Схема возбуждения влияет на характеристики генератора и особенности его применения. Основным его параметром является внешняя характеристика, выражающая зависимость напряжения на выходе от тока нагрузки при заданной частоте вращения и параметрах возбуждения. Также к основным характеристикам относится мощность и КПД, который достигает 90-95%.

УСТРОЙСТВО ГЕНЕРАТОРА ПОСТОЯННОГО ТОКА

Генератор состоит из двух частей:

• подвижная вращающаяся часть якорь;
• неподвижная – статор.

Статор состоит из станины, магнитных полюсов, подшипникового щита с подшипниками. Станина — это несущая часть генератора, на которой размещены все его части. Внутри установлены полюсы с сердечниками и обмотками возбуждения. Изготавливается из ферромагнитных материалов.

Ротор или якорь состоит из сердечника, вала, коллектора и вентилятора. В качестве опоры для якоря используются подшипники, установленные на боковых подшипниковых щитах статора.

Преимущества и область применения.

Генераторы постоянного тока обладают следующими достоинствами:

• простота конструкции, компактность;
• надежность;
• экономичность;
• обратимость, то есть возможность использования в качестве электродвигателя;
• практически линейная внешняя характеристика.

Недостатки:

• высокая стоимость;
• ограниченный срок службы щеточно-коллекторного узла.

Используются в различных отраслях производства, в строительстве, в промышленных установках, сварочном оборудовании, в машиностроении, на предприятиях металлургической промышленности, в автомобильном, железнодорожном, воздушном и морском, транспорте.

© 2014-2021 г.г. Все права защищены.
Материалы сайта имеют ознакомительный характер, могут выражать мнение автора и не подлежат использованию в качестве руководящих и нормативных документов.

Тяговые генераторы постоянного тока

Тяговые генераторы постоянного тока предназначены для пуска дизеля и получения ЭДС в режимах тяги тепловоза. Во время пуска дизеля тяговый генератор работает в режиме электродвигателя с последовательным возбуждением. В табл. 10.7 представлены основные типы генераторов постоянного тока, применяемых на тепловозах.

Особенности и разнообразие систем охлаждения тяговых генераторов вызваны большой мощностью генераторов и их расположением в кузове тепловоза, что ухудшает условия отвода теплоты. К системам охлаждения генераторов предъявляются следующие Таблица 10.7

Тип тягового генератора

Номинальная мощность, кВт

Тип обмотки якоря

2ТЭ10М, ЗТЭЮМ, 2ТЭ10Л, 2ТЭ10В

Рис. 10.7. Тяговый генератор ГП311Б: 1 — щеткодержатель; 2 — поворотная траверса; 3 — уравнительные соединения; 4 — пусковая обмотка; 5- обмотка независимого возбуждения; 6 — станина; 7 — сердечник главного полюса; 8 — сердечник добавочного полюса; 9 — сердечник якоря; 10 — катушка добавочного полюса; /1 — обмотка якоря; 12 — воздухо-подводящий патрубок; 13 — корпус якоря; 14 — щитки; 15 — штифт для фиксации щита со станиной; 16 — вал; 17 — подшипник; 18- коллектор; 19 — щит подшипниковый; 20 — барабан; 21 — продольные ребра; 22 — шпильки

дополнительные требования: температура входящего в генератор воздуха должна максимально приближаться к температуре наружного воздуха; конструкция системы должна исключать попадание во всасывающее устройство нагретого воздуха, выбрасываемого вентилятором; устройство входных отверстий и воздуховодов не должно затруднять охлаждение самовентилируемых генераторов; попадание в генератор с вентилирующим воздухом капельных жидкостей (масла, дизельного топлива) из воздуха машинного помещения тепловоза должно быть исключено.

Тяговые генераторы малой и средней мощности в большинстве своем являются самовентилируемыми. Система самовентиляции по интенсивности охлаждения уступает независимой вентиляции, используемой, например, для тяговых двигателей тех же тепловозов. Однако при самовентиляции не требуется место для отдельного вентилятора и его привода, что очень важно в стесненных условиях машинного помещения тепловоза.

В тяговых генераторах большой мощности и некоторых генераторах средней мощности (например, ГП312) применяется принудительная вентиляция, позволяющая во всех случаях применения обеспечить мощным генераторам нормальные тепловые условия. Принудительная вентиляция бывает двух видов: вытяжная и напорная; последний вариант имеет некоторые эксплуатационные преимущества. Почти все тяговые генераторы тепловозов вентилируются индивидуально. Исключение составляют лишь тяговые генераторы тепловозов с централизованными системами воз-духоснабжения.

Осуществленные системы вентиляции как тяговых генераторов тепловозов, так и тяговых электродвигателей не имеют регулирования расхода воздуха, хотя возможность управления расходом может дать определенные преимущества, особенно на мощных тепловозах.

Рассмотрим устройство тягового генератора постоянного тока на примере генератора ГП311Б (рис. 10.7). Станина б (см. рис. 10.7)

Рис. 10.8. Сердечник главного полюса тягового генератора ГП311Б: 1 — отверстие для крепления полюса; 2 — листы сердечника; 3 — стержень; 4 —

Рис. 10.9. Катушка главного полюса тягового генератора ГП311Б: 1, 5 — изоляционные рамки; 2 — об мотка независимого возбуждения; 3 -пусковая обмотка; 4 — каркас; б -изоляционная шайба

служит магнитопроводом. К ней крепятся главные и добавочные полюсы, подшипниковый щит, вентиляционные патрубки. Снаружи к станине приварены две лапы, которыми она опирается на поддизельную раму.

Главные полюсы служат для создания основного магнитного потока. Каждый из них состоит из сердечника и катушки. Сердечник (рис. 10.8) собран из листов электротехнической стали, изолированных друг от друга лаком, спрессованных и стянутых заклепками. Для равномерного давления на листы сердечника в них имеются прямоугольные отверстия, в которые помещен стальной стержень с резьбовыми отверстиями для крепления полюса к станине. На главных полюсах размещены катушки обмоток независимого возбуждения 5 (см. рис. 10.7), служащие для создания основного магнитного потока при работе генератора и пусковой 4, создающей магнитный поток только при пуске дизеля. Катушка главного полюса представлена на рис. 10.9. Катушки наматываются на каркас с отогнутыми буртами для удержания пластмассовых изоляционных рамок. Каркас изолируется от катушек стек-ломиканитом и стеклолентой, а между катушками независимого возбуждения и пусковой проложена изоляционная шайба 6.

Добавочные полюсы (рис. 10.10) предназначены для улучшения коммутации и частичной компенсации действия реакции якоря. Добавочный полюс состоит из литого стального сердечника 6 и катушки 3. На сердечнике катушка крепится стальной накладкой. Между накладкой и катушкой помещена немагнитная гетинаксовая прокладка для замедления насыщения полюса. С целью регулирования зазора между добавочным

Рис. 10.10. Добавочный полюс тягового генератора ГП311Б: 1 — накладка; 2 — прокладка; 3 — катушка; 4 — изоляционная рамка; 5 — угольники; б — сердечник добавочного полюса полюсом и якорем установлен набор из шести стальных прокладок общей толщиной 3 мм. Между витками катушки полюса помещены стеклотекстолитовые прокладки, крайние витки ее изолированы микалентой и стеклолентой. Обмотка добавочных полюсов всегда соединена последовательно с обмоткой якоря для того, чтобы ее действие соответствовало току нагрузки.

Вал якоря упирается на двухрядный сферический самоустанавливающийся роликовый подшипник 17(см. рис. 10.7).

Подшипниковый щит 19 (см. рис. 10.7) выполнен в виде жесткой сварной конструкции из ребер и колец. Ребра наклонены к оси тягового генератора, что обеспечивает жесткость и легкость конструкции. Передний (подшипниковый) щит служит для установки ступицы подшипника вала якоря.

В собранном тяговом генераторе подшипниковый щит фиксируется призонным штифтом 15. Люки коллекторной камеры закрыты крышками, в двух из которых имеются прозрачные вставки для наблюдения за коллекторно-щеточным узлом во время его работы. Задний щит защищает тяговый генератор от попадания внутрь него загрязнений и посторонних предметов.

Щеткодержатели 1, обеспечивающие постоянное нажатие на щетку в пределах установленных норм без регулировки независимо от износа щетки. Щеточный аппарат тягового генератора ГПЗ11Б показан на рис. 10.11. Корпус щеткодержателя имеет одно гнездо,

Рис. 10.11. Щеточный аппарат тягового генератора ГПЗ И Б: а — радиальный щеткодержатель; б — щетка с постоянным нажатием; 1 — корпус; 2 — ось; 3 — рычаг нажимной; 4 — курок; 5 — скоба; б — втулка; 7 — пружина; 8 — наконечник; 9 — медный шунт; 10 — пластина; 11 — заклепка; 12 —

щетка в которое устанавливается разрезная щетка с резиновым амортизатором.

Якорь тягового генератора состоит из корпуса 13 (см. рис. 10.7), сердечника 9, вала 16, коллектора 18, обмотки 11, деталей крепления. Корпус якоря состоит из стального сварного барабана 20, двух стальных дисков и сварных ребер 21, приваренных к барабану. К торцам барабана приварены литые фланцы: подколлек-торный, в который запрессован укороченный вал, и задний, соединяющий якорь с коленчатым валом дизеля. Сердечник якоря набран из листов электротехнической стали. Каждый лист набирают из пяти штампованных сегментов и шихтуют их на продольные шпильки 22, проходящие через отверстия в сегментах. Каждый лист сердечника якоря тягового генератора ГП311Б имеет 155 пазов для укладки обмотки. Для вентиляции обмотки якоря в сердечнике создаются радиальные каналы при помощи вентиляционных якорных листов. Для этого сердечник разделяют на пакеты, между которыми прокладывают вентиляционные листы с распорками.

Якорь тягового генератора ГП311Б последних выпусков имеет петлевую ступенчатую двухходовую обмотку и уравнительные соединения 6 со стороны коллектора, предназначенные для уменьшения уравнительных токов, циркулирующих по обмотке якоря через параллельно соединенные щетки. При ступенчатой двуххо-

Рис. 10.12. Разрез паза и схема обмотки якоря тягового генератора ГП311Б: 1 — клин; 2 — прокладка; 3 — проводники; 4 — микалента; 5 — миканитовая прокладка; Уур — шаг уравнительных соединений; 1- 98 — номера пазов обмоток довой обмотке для крепления лобовых частей обмотки якоря применяются бандажи из стеклоленты на эпоксидной смоле.

На рис. 10.12 представлены: схема двухходовой ступенчатой обмотки якоря генератора ГП311Б с шагом по пазам 1-16, 1-17 и по коллектору — 2; разрез паза якоря тягового генератора. В каждую катушку петлевой двухходовой обмотки входят три одновит-ковые секции. Каждая секция по высоте разделена на два проводника прямоугольного сечения. Изоляция катушки якоря осуществляется тремя слоями стеклослюдинитовой ленты и одним слоем стеклянной ленты.

Коллектор 18 (см. рис. 10.7) состоит из корпуса, коллекторных пластин, изоляционных миканитовых пластин, изоляционных манжет, нажимного конуса и стяжных шпилек. Коллекторные пластины изготовлены из кадмиевой меди трапециевидного профиля. Нижние части пластины имеют форму ласточкина хвоста. В выточки пластин входят конусные части корпуса коллектора и нажимной шайбы, стянутые стальными шпильками. Пластины коллектора изолируются друг от друга листовым коллекторным миканитом, а от корпуса коллектора и нажимной шайбы — микани-товыми манжетами. Для соединения коллектора с обмоткой якоря применены гибкие петушки, изготовленные из медной ленты.

Вентиляция тягового генератора — принудительная, осуществляется быстроходным вентилятором, который приводится во вращение от вала дизеля. Охлаждающий воздух подается через задний щит в центральную полость якоря под давлением; оттуда проходит по радиальным каналам между пакетами, охлаждая сердечник и обмотку якоря и выходит через зазор между полюсами и якорем к подшипниковому щиту. От центральной полости якоря вихревой поток воздуха проходит между петушками коллектора, охлаждая его. Часть воздуха из заднего щита проходит также в промежутки между полюсными катушками и охлаждает их.

Назначение, конструкция и условия работы тягового генератора на тепловозе. Тяговый генератор ГП311Б. Ведомость объёма работ по ремонту деталей тягового генератора

Страницы работы

Фрагмент текста работы

1 НАЗНАЧЕНИЕ, КОНСТРУКЦИЯ И УСЛОВИЯ РАБОТЫ ТЯГОВОГО ГЕНЕРАТОРА НА ТЕПЛОВОЗЕ

Тяговый генератор предназначен для преобразования механической энергии вэлектрическую и питания тяговых электродвигателей.

Рассмотрим устройство тягового генератора постоянного тока: Станина 6 (см. рис. 1) служит магнитопроводом. К ней крепятся главные и добавочные полюсы, подшипниковый щит, вентиляционные патрубки. Снаружи к станине приварены две лапы, которыми она опирается на поддизельную раму.

Главные полюсы служат для создания основного магнитного потока. Каждый из них состоит из сердечника и катушки, сердечник собран из листов электротехнической стали. На главных полюсах размещены катушки возбуждения, служащие для создания основного магнитного потока при работе генератора и пусковой, создающей магнитный поток только при пуске дизеля.

Добавочные полюсы предназначены для улучшения коммутации и частичной компенсации действия реакции якоря. Добавочный полюс состоит из литого стального сердечника и катушки. С целью регулирования зазора между добавочным полюсом и якорем установлен набор из шести стальных прокладок общей толщиной 3 мм. Обмотка добавочных полюсов всегда соединена последовательно с обмоткой якоря для того, чтобы ее действие соответствовало току нагрузки.

Подшипниковый щит 17 (см. рис.1) выполнен в виде жесткой сварной конструкции из ребер и колец. Ребра наклонены к оси тягового генератора, что обеспечивает легкость и жесткость конструкции. Передний щит служит для установки ступицы подшипника вала якоря. В собранном генераторе подшипниковый щит фиксируется призонным штифтом 15.Люки коллекторной камеры закрыты крышками. Задний щит защищает от попадания в него грязи и посторонних предметов.

Щеткодержатели 1, обеспечивающие постоянное нажатие на щетку в пределах установленных нормбез регулировки независимо от износа щетки. Щеточный аппарат представлен на рисунке 1. Корпус щеткодержателя имеет одно гнездо, в которое устанавливается разрезная щетка с резиновым амортизатором.

Якорь тягового генератора состоит из корпуса 13 (см. рис.1), сердечника 9 вала 16,коллектора 18, обмотки 11, деталей крепления. Якорь генератора 311Б имеет петлевую ступенчатуюдвухходовую обмотку и уравнительные соединения со стороны коллектора.

Коллектор состоит из корпуса, коллекторных пластин, изоляционных манжет, нажимного конуса и стяжных шпилек. Нижние пластины имеют форму ласточкина хвоста. В выточки пластин входятконусные части корпуса коллектора и нажимной шайбы, стянутые стальными шпильками. Пластины коллектора изолируются друг о друга листовым миканитом. Для соединения коллектора с обмоткой якоря применены гибкие петушки, изготовленные из гибкой медной ленты.

Условия работы тягового генератора тяжелые, так как он подвергается различным нагрузкам от дизеля, вибрациям и т.д.

Рисунок 1 – Тяговый генератор ГП311Б

2 НЕИСПРАВНОСТИ ТЯГОВОГО ГЕНЕРАТОРА ТЕПЛОВОЗА, ИХ

ПРИЧИНЫ И СПОСОБЫ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ

В период эксплуатации тягового генератора могут возникнуть неисправности, представленные в таблице 1

Таблица 1 – Неисправности тягового генератора ГП311Б, их устранения

Понижение сопротивления изоляции обмоток

Возникает при попадании в электрическую машину грязи, масла, влаги

машину очищают и сушат

Пробои изоляции обмоток на корпус

значительного понижения сопротивления изоляции, механических

Генераторы постоянного тока

Принцип действия генератора постоянного тока

Работа генератора основана на использовании закона электромагнитной индукции, согласно которому в проводнике, движущемся в магнитном поле и пересекающем магнитный поток, индуцируется э д. с.

Одной из основных частей машины постоянного тока является магнитопровод, по которому замыкается магнитный поток. Магнитная цепь машины постоянного тока (рис. 1) состоит из неподвижной части — статора 1 и вращающейся части — ротора 4. Статор представляет собой стальной корпус, к которому крепятся другие детали машины, в том числе магнитные полюсы 2. На магнитные полюсы насаживается обмотка возбуждения 3, питаемая постоянным током и создающая основной магнитный поток Ф0.

Рис. 1. Магнитная цепь машины постоянного тока с четырьмя полюсами

Рис. 2. Листы, из которых набирают магнитную цепь ротора: а — с открытыми пазами, б — с полузакрытыми пазами

Ротор машины набирают из стальных штампованных листов с пазами по окружности и с отверстиями для вала и вентиляции (рис. 2). В пазы (5 на рис. 1) ротора закладывается рабочая обмотка машины постоянного тока, т. е. обмотка, в которой основным магнитным потоком индуцируется э. д. с. Эту обмотку называют обмоткой якоря (поэтому ротор машины постоянного тока принято называть якорем).

Значение э. д. с. генератора постоянного тока может изменяться, но ее полярность остается постоянной. Принцип действия генератора постоянного тока показан на рис. 3.

Полюсы постоянного магнита создают магнитный поток. Представим, что обмотка якоря состоит из одного витка, концы которого присоединены к различным полукольцам, изолированным друг от друга. Эти полукольца образуют коллектор, который вращается вместе с витком обмотки якоря. По коллектору при этом скользят неподвижные щетки.

При вращении витка в магнитном поле в нем индуцируется э. д. с

где В — магнитная индукция, l — длина проводника, v — его линейная скорость.

Когда плоскость витка совпадает с плоскостью осевой линии полюсов (виток расположен вертикально), проводники пересекают максимальный магнитный поток и в них индуцируется максимальное значение э. д. с. Когда виток занимает горизонтальное положение, э. д. с. в проводниках равна нулю.

Направление э. д. с. в проводнике определяется по правилу правой руки (на рис. 3 оно показано стрелками). Когда при вращении витка проводник переходит под другой полюс, направление э. д. с. в нем меняется на обратное. Но так как вместе с витком вращается коллектор, а щетки неподвижны, то с верхней щеткой всегда соединен проводник, находящийся под северным полюсом, э. д. с. которого направлена от щетки. В результате полярность щеток остается неизменной, а следовательно, остается неизменной по направлению э. д. с. на щетках — ещ (рис. 4).

Рис. 3. Простейший генератор постоянного тока

Рис. 4. Изменение во времени э.д.с. простейшего генератора постоянного тока

Хотя э. д. с. простейшего генератора постоянного тока постоянна по направлению, по значению она изменяется, принимая за один оборот витка два раза максимальное и два раза нулевое значения. Э. д. с. с такой большой пульсацией непригодна для большинства приемников постоянного тока и в строгом смысле слова ее нельзя назвать постоянной.

Для уменьшения пульсаций обмотку якоря генератора постоянного тока выполняют из большого числа витков (катушек), а коллектор — из большого числа коллекторных пластин, изолированных друг от друга.

Рассмотрим процесс сглаживания пульсаций на примере обмотки кольцевого якоря (рис. 5), состоящей из четырех катушек (1, 2, 3, 4), по два витка в каждой. Якорь вращается по направлению часовой стрелки с частотой n и в проводниках обмотки якоря, расположенных на внешней стороне якоря, индуцируется э. д. с. (направление показано стрелками).

Обмотка якоря представляет собой замкнутую цепь, состоящую из последовательно соединенных витков. Но относительно щеток обмотка якоря представляет собой две параллельные ветви. На рис. 5, а одна параллельная ветвь состоит из катушки 2, вторая — из катушки 4 (в катушках 1 и 3 э. д. с. не индуцируется, и они обеими концами соединены с одной щеткой). На рис. 5, б якорь показан в положении, которое он занимает через 1/8 оборота. В этом положении одна параллельная ветвь обмотки якоря состоит из последовательно включенных катушек 1 и 2, а вторая — из последовательно включенных катушек 3 и 4.

Рис. 5. Схема простейшего генератора постоянного тока с кольцевым якорем

Каждая катушка при вращении якоря по отношению к щеткам имеет постоянную полярность. Изменение э. д. с. катушек во времени при вращении якоря показано на рис. 6, а. Э. д. с. на щетках равна э. д. с. каждой параллельной ветви обмотки якоря. Из рис. 5 видно, что э. д. с. параллельной ветви равна или э. д. с. одной катушки, или сумме э. д. с. двух соседних катушек:

В результате этого пульсации э. д. с. обмотки якоря заметно уменьшаются (рис. 6, б). При увеличении числа витков и коллекторных пластин можно получить практически постоянную э. д. с. обмотки якоря.

Конструкция генераторов постоянного тока

В процессе технического прогресса в электромашиностроении конструктивный вид машин постоянного тока изменяется, хотя основные детали остаются теми же.

Рассмотрим устройство одного из типов машин постоянного тока, выпускаемых промышленностью. Как указывалось, основными частями машины являются статор и якорь. Статор 6 (рис 7), изготовленный в виде стального цилиндра, служит как для крепления других деталей, так и для защиты от механических повреждений и является неподвижной частью магнитной цепи.

К статору крепятся магнитные полюсы 4, которые могут представлять собой постоянные магниты (у машин малой мощности) или электромагниты. В последнем случае на полюсы насаживается обмотка возбуждения 5, питаемая постоянным током и создающая неподвижный относительно статора магнитный поток.

При большом числе полюсов их обмотки включают параллельно или последовательно, но так, чтобы северный и южный полюсы чередовались (см. рис. 1). Между главными полюсами располагаются добавочные полюсы со своими обмотками. К статору крепятся подшипниковые щиты 7 (рис. 7).

Якорь 3 машины постоянного тока набирается из листовой стали (см. рис. 2) для уменьшения потерь мощности и от вихревых токов. Листы изолируются друг от друга. Якорь является подвижной (вращающейся) частью магнитопровода машины. В пазы якоря укладывается обмотка якоря, или рабочая обмотка 9.

Рис. 6. Изменение во времени э.д.с катушек и обмотки кольцевого якоря

В настоящее время выпускаются машины с якорем и обмоткой барабанного типа. Рассмотренная ранее обмотка кольцевого якоря имеет недостаток, заключающийся в том, что э. д. с. индуцируется только в проводниках, расположенных на внешней поверхности якоря. Следовательно, активными являются только половина проводников. В обмотке барабанного якоря все проводники — активные, т. е. для создания той же э. д. с, что и в машине с кольцевым якорем, требуется почти в два раза меньше проводникового материала.

Расположенные в пазах проводники обмотки якоря соединяются между собой лобовыми частями витков. В каждом пазу обычно располагается несколько проводников. Проводники одного паза соединяются с проводниками другого паза, образуя последовательное соединение, называемое катушкой или секцией. Секции соединяются последовательно и образуют замкнутую цепь. Последовательность соединения должна быть такой, чтобы э. д. с. в проводниках, входящих в одну параллельную ветвь, имели одинаковое направление.

На рис. 8 показана простейшая обмотка якоря барабанного типа двухполюсной машины. Сплошными линиями показано соединение секций друг с другом со стороны коллектора, а пунктирными — лобовые соединения проводников с противоположной стороны. От точек соединения секций делаются отпайки к коллекторным пластинам. Направление э. д. с. в проводниках обмотки показано на рисунке: «+» — направление от читателя, «•» — направление на читателя.

Обмотка такого якоря имеет также две параллельные ветви: первая, образованная проводниками пазов 1, 6, 3, 8, вторая — проводниками пазов 4, 7, 2, 5. При вращении якоря сочетание пазов, проводники которых образуют параллельную ветвь, все время изменяется, но всегда параллельная ветвь образуется проводниками четырех пазов, занимающих постоянное положение в пространстве.

Рис. 7. Устройство машины постоянного тока якоря барабанного типа

Рис. 8. Простейшая обмотка

Выпускаемые заводами машины имеют десятки или сотни пазов по окружности барабанного якоря и число коллекторных пластин, равное числу секций обмотки якоря.

Коллектор 1 (см. рис. 7) состоит из медных изолированных друг от друга пластин, которые соединяют с точками соединения секций обмотки якоря, и служит для преобразования переменной э. д. с. в проводниках обмотки якоря в постоянную э. д. с. на щетках 2 генератора или преобразования постоянного тока, подводимого к щеткам двигателя из сети, в переменный ток в проводниках обмотки якоря двигателя. Коллектор вращается вместе с якорем.

При вращении якоря по коллектору скользят неподвижные щетки 2. Щетки бывают графитовые и медно-графитовые. Они крепятся в щеткодержателях, которые допускают поворот на некоторый угол. С якорем соединена крыльчатка 8 для вентиляции.

Классификация и параметры генераторов постоянного тока

В основу классификации генераторов постоянного тока положен вид источника питания обмотки возбуждения. Различают:

1. генераторы с независимым возбуждением, обмотка возбуждения которых питается от постороннего источника (аккумулятора или другого источника постоянного тока). У генераторов малой мощности (десятки ватт) основной магнитный поток может создаваться постоянными магнитами,

2. генераторы с самовозбуждением, обмотка возбуждения которых питается от самого генератора. По схеме соединения обмоток якоря и возбуждения по отношению к внешней цепи бывают: генераторы параллельного возбуждения, у которых обмотка возбуждения включена параллельно с обмоткой якоря (шунтовые генераторы), генераторы последовательного возбуждения, у которых эти обмотки включены последовательно (сериесные генераторы), генераторы смешанного возбуждения, у которых одна обмотка возбуждения включена параллельно обмотке якоря, а вторая — последовательно (компаундные генераторы).

Номинальный режим генератора постоянного тока определяется номинальной мощностью — мощностью, отдаваемой генератором приемнику, номинальным напряжением на зажимах обмотки якоря, номинальным током якоря, током возбуждения, номинальной частотой вращения якоря. Эти величины обычно указываются в паспорте генератора.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Источник: nevinka-info.ru