По назначению электрические машины постоянного тока делятся на генераторы и двигатели.
Генераторы постоянного тока применяют в тех областях техники, в которых для технологических целей требуется постоянный ток: электролиз, электрическая сварка, а также для питания двигателей постоянного тока.
Двигатели постоянного тока применяют для подъемных устройств, в электрической тяге, для приведения в действие прокатных станов, гребных винтов судов и в других видах регулируемого электропривода.
На строительстве постоянный ток применяют для электропривода мощных экскаваторов, получающих питание от двигателя-генератора, преобразующего энергию переменного тока в энергию постоянного тока, а также для зарядки аккумуляторов и в редких случаях для электрической сварки.
Устройство машины постоянного тока. Основными частями машины постоянного тока (рис. 2.6) являются: неподвижная часть — статор, вращающийся ротор-якорь и два подшипниковых щита. Статор состоит из станины, сердечников полюсов электромагнитов, выполненных из тонких листов стали, изолированных друг от друга лаковой пленкой или тонкими листами бумаги. На сердечники
|
|
катушки из изолированной медной проволоки, являющиеся обмоткой возбуждения машины.
Ротор машины, называемый в машинах постоянного тока якорем, представляет собой цилиндрическое тело, собранное из тонких листов стали, так же как сердечники электромагнитов. В якоре машины устраивают пазы для размещения обмотки, концы которой прикрепляют к пластинам коллектора, изолированным друг от друга и вала якоря непроводящим материалом — миканитом.
На внешнюю поверхность коллектора накладывают щетки, которые при помощи траверсы прикреплены к неподвижной части машины. При вращении якоря вращается также и коллектор, а щетки скользят по его поверхности, оставаясь неподвижными. Вал якоря вращается в подшипниках, закрепленных в подшипниковых щитах.
Рассматривая упрощенную схему (рис.2.7), на которой между двумя магнитами расположен один вращающийся виток обмотки якоря, можно понять назначение и принцип действия коллектора. Концы обмотки якоря соединены с двумя пластинами коллектора, по которому скользят две щетки. При вращении якоря в его проводниках будет наводиться синусоидальная переменная электродвижущая сила. При наличии коллектора с верхней щеткой все время оказывается соединенным проводник, движущийся под северным полюсом, а с нижней — проводник, движущийся под южным полюсом электромагнита. В результате этого между щетками будет действовать ЭДС, изменяющаяся во времени (рис. 2.8). Все точки кривой расположены выше нулевой линии (напряжение все время будет сохранять один знак). Таким образом, коллектор выпрямляет переменное напряжение.
|
|
Но ЭДС (см. рис. 2.8) еще не является напряжением постоянного тока, так как его величина два раза за один оборот якоря претерпевает изменения от нулевого значения до максимального.
Если намотать на якорь обмотку, состоящую не из одного, а из двух витков, и расположить их на якоре перпендикулярно один другому, то ЭДС, которые наводятся в них при вращении якоря, будут отличаться друг от друга по фазе. В тот момент, когда в одном витке ЭДС будет равна нулю, в другом она будет иметь максимальное значение.
При соответствующем соединении витков наводимые в них ЭДС будут складываться и на щетках машины получится суммарное напряжение, которое имеет значительно меньшие колебания по величине (рис. 2.9).
В выпускаемых заводами машинах постоянного тока обмотки якоря имеют значительно большее число катушек и пластин коллектора. Соответственным увеличением числа катушек обмотки и пластин коллектора получают суммарное напряжение на щетках (выводах) генератора с весьма малыми колебаниями по величине.