Основные элементы конструкции электродвигателя постоянного тока

Электродвигатель состоит из вращающейся части — якоря и неподвижной — остова. Рассмотрим элементы конструкции двухполюсного электродвигателя (рис. 4.21). Якорь выполнен в виде стального цилиндра 8 диаметром D_Яи длиной l_Я, набранного из отдельных листов специальной электротехнической стали и закрепленного на валу 11, в пазах которого расположено множество «рамок», образующих обмотку якоря 13. На валу якоря закреплен коллектор 2, представляющий собой- множество сегментов (.коллекторных пластин), изолированных друг от друга. «Рамки» подключены (припаяны) к коллекторным пластинам. При одной «рамке», рассмотренной выше, число коллекторных пластин — две. Напряжение U от источника электрической энергии подводится к коллектору 2 через угольные щетки 3, укрепленные в неподвижных щеткодержателях 4.

Вал якоря вращается в подшипниках 1 и 10, расположенных в подшипниковых щитах 9, закрывающих остов двигателя 6 с обеих сторон.

В остове двигателя укреплены сердечники главных полюсов 7, с помощью которых в воздушном зазоре между якорем и внутренними поверхностями сердечников образуется магнитное поле. Для его создания на сердечниках полюсов укреплены катушки 5, которые при протекании по ним тока создают магнитодвижущую силу (МДС), являющуюся причиной возникновения магнитного потока Ф (штриховые линии на рис. 4.21,6). Он замыкается по магнитной цепи машины, выполненной для увеличения

При изображении машины постоянного тока на схема используют условные обозначения, установленные государственным общесоюзным стандартом (ГОСТом), которые приведены на рис.4:22: а — обмотка якоря, б и в—-обмотки возбуждения в зависимости от ее

Рис. 4.22

4.4.3. ЭДС, индуктируемая в обмотке якоря.

Обмотка якоря состоит из множества «рамок» и имеет в общем случае N активных проводников, соединенных в 2а параллельных ветвей. Существуют различные схемы обмоток якорей машин постоянного тока, которые будут рассмотрены в курсе «Электрические машины».

ЭДС всех проводников, включенных последовательно в одну параллельную ветвь обмотки якоря при одинаковом числе их в каждой, будет являться ЭДС обмотки якоря. С учетом (4.30)

(4.32)

Среднее значение индукции под полюсом, Тл,

(4.33)

(4.34)

где Ф- магнитный поток, Вб;

S —площадь поверхности якоря, приходящаяся на один

полюс, м²;

D_я-— диаметр якоря, м;

l_я — длина якоря, м;

2p- количество полюсов.

Окружная скорость на поверхности якоря, м/с,

_(4.35)

где n —частота вращения якоря (число оборотов в старой терминологии), об/мин (мин-¹).

Подставляя значение В, S и v по (4.33), (4.34) и (4.35) -в (4.32), получим величину Е, В:

(4.36)

(4.37)

Рис.4.23

4.4.4. Частота вращения якоря

Напряжение, подведённое к якорю при его вращении, уравновешивается противоЭДС и потерей напряжения, в обмотках (рис. 4.23):

, (4.38)

где r_д — сопротивление обмоток двигателя, подключенных к источнику энергии.

Принимая во внимание выражение для противоЭДС (4.36), после небольших преобразований получим, мин,

(4.39)

где Cn – по (4.37).

Таким образом, частота вращения якоря двигателя прямо пропорциональна подведенному напряжению и обратно пропорциональна магнитному потоку. Потеря напряжения в активных сопротивлениях невелика и составляет 3—5% от приложенного напряжения.