Для чего нужны главные полюса в двигателе постоянного тока

18.04.202221.04.2022 admin 0 Comments

Главные полюса

Каждый главный полюс тягового двигателя состоит из сердечника, обмотки и выводных кабелей.

Сердечники главных полюсов. Сердечники выполняют шихтованными перпендикулярно оси якоря; их набирают из неизолированных листов стали толщиной

l, 5-2 мм. По краям сердечника ставят утолщенные боковины, углы которых, а иногда и сердечника полюса скругляют или срезают по плоскостям в виде фасок для облегчения изготовления катушки.

Средние листы сердечника у двигателей некоторых типов (ДПЭ-400 и др.) несимметричные; часть одной стороны конца полюсной дуги срезана. При сборке сердечника листы чередуют, устанавливая попеременно то стороной со срезанным, то с несрезанным концом. Такое уменьшение сечения сердечника вызывает ослабление магнитного потока, что повышает устойчивость машины к возникновению кругового огня. Выбор рациональной длины полюсной дуги и очертания полюсных наконечников позволяют получить желаемое распределение индукции в воздушном зазоре, что является одним из основных мероприятий по устранению искрения и вспышек на коллекторе. Поэтому в двигателях полюсные наконечники имеют сложную форму.

Рис. 80. Общий вид сердечников главных полюсов тяговых двигателей НБ-406 (а) и НБ-412К (б)

Изготовление сердечника главного полюса из отдельных листов значительно уменьшает потери энергии в его поверхностном слое, обращенном к якорю, возникающие от колебания магнитного потока вследствие зубчатой формы сердечника якоря.

На главные полюса действуют следующие силы: касательные, вызванные вращающим моментом двигателя и приложенные к поверхностям полюсов, обращенным к якорю; собственный вес; магнитного притяжения сердечников к остову (с одной стороны) и якорю (с другой).

Болты 7, крепящие полюс к остову, рассчитывают так, чтобы после их затяжки образовались силы трения, не допускающие сдвига полюса с места посадки. Болты через отверстия 3 ввинчивают в сплошное тело стержня, давление от которого равномерно передается на отдельные листы сердечника. Это позволяет осуществить надежную затяжку полюса; кроме того, резьба в стержне значительно прочнее, чем в пластинчатом теле. Болты выполняют из высококачественной стали бычно с четырехкратным запасом по отношению к пределу текучести; они имеют недежное устройство, предотвращающее их самопроизвольное отвертывание.

У относительно маломощных двигателей главный полюс к остову тягового двигателя иногда крепят тремя шпильками, ввертывая их в тело сердечника (двигатели ДК-Ю4, ДК-Ю2 и др.).

Площадь сечения меди выбирают по сортаменту таким образом, чтобы катушки наиболее рационально размещались во внутренней полости двигателя, обеспечивая его компактность.

Катушки главных полюсов наматывают из шинной меди на специальных намоточных станках, применяя соответствующую оправку-шаблон. При числе витков 30-40 катушку наматывают плашмя в два слоя; при числе витков 18-25 возможна намотка в один слой; при числе витков 8-15, особенно при круглом остове, катушку наматывают на ребро в один слой (на двигателях НБ-414В, НБ-418К6 и др.),

Двухслойные катушки наматывают от середины, для чего полоски меди предварительно перегибают на узкое ребро в месте, соответствующем будущему переходу из одного слоя в другой. Вследствие этого оба конца обмотки выходят наружу катушки, что удобно для устройства выводов. В многослойных катушках переходы выполняют накладками, приваренными или приклепанными к виткам. Однослойные и двухслойные катушки получаются наиболее жесткими, а следовательно, менее вероятно ослабление их посадки на сердечнике. К крайним виткам катушки приваривают припоем (например, ПМФ) специальные скобы, к которым болтами крепят выводные шины.

Теплопроводность монолитной изоляции на 25-30% выше. По нагревостойкости такая изоляция позволяет коэффициент теплоотдачи для поверхностей катушки, прилегающих к сердечнику и остову, повысить с 0,2 до 1 по сравнению с микалентной. Коэффициент линейного расширения в среднем равен коэффициенту линейного расширения меди Пробивное напряжение монолитной изоляции почти в 2 раза выше, чем изделий со стекломикалентной изоляцией, и составляет в среднем 16,1 против 8,3 кВ.

Основными операциями при изготовлении катушек как с серийной стекломикалентной, так и с монолитной изоляцией являются: намотка медных шин на станке по шаблону, отжиг, приварка выводных шин или кабелей медно-фосфористым припоем ПМФ, опрессовка катушки, набор витковой изоляции и выпечка, укладка корпусной изоляции и выпечка. Последующие операции зависят от вида изоляционных материалов.

При корпусной монолитной изоляции после набора витковой изоляции из сухих асбестовых прокладок толщиной 0,5 мм и формовки катушки в специальном приспособлении производят намотку корпусной изоляции лентой из стеклослюдинитового полотна в 8-12 слоев в зависимости от напряжения на зажимах двигателя. Затем корпусную изоляцию сушат 24 ч при температуре 180 °С, чтобы удалить летучие вещества, находящиеся в ленте. После этого на катушки с некоторым натягом накладывают ленту из фторопластовой пленки. Для фиксации размеров во время пропитки в окно обмотки закладывают силуминовый макет сердечника, а катушку укладывают в кассету. Затем в специальной установке осуществляют ее пропитку композицией, состоящей из эпоксидной смолы и отвердителя. Из автоклава кассету с пропитанной катушкой перемещают в индукционную печь для выпечки и отвердения пропи точной композиции при температуре 150 °С. После этого кассету охлаждают и разбирают. Снимают пленку, зачищают и лудят выводные шины, проверяют электрическую прочность корпусной изоляции, убеждаются в отсутствии межвит-ковых замыканий. Наличие на катушке ленты из фторопластовой пленки предотвращает вытекание пропиточной композиции в процессе отвердения и обеспечивает получение (после пропитки) калиброванного по толщине и гладкого (без наплывов) слоя янтарного цвета литой монолитной изоляции, что резко повышает ее влагостойкость.

Катушки главных полюсов со стекломикалентной изоляцией (рис. 81) закрепляют полюсными сердечниками, которые имеют Т-образную форму. В эксплуатации стекломикалентная изоляция усыхает, а следовательно, нарушается плотность крепления. Поэтому между катушкой 5 и приливом остова 1 ставят стальную пружинную рамку 8, упруго компенсирующую нарушение плотности крепления катушки.

Ограниченное пространство для размещения пружинных рамок не позволяет добиться достаточной эластичности такого крепления, поэтому между плоскостью катушек и выступами полюсных сердечников 4 дополнительно ставят еще разрезные пружинные фланцы 9 (из стали 60С2А толщиной 3 мм). Пружинные рамка и фланец также предохраняют корпусную изоляцию от разрушения при вибрациях, однако создают двойной воздушный зазор, затрудняющий теплоотдачу от меди катушки к сердечнику полюса через слой корпусной изоляции. Во время ремонта тяговых двигателей усадку изоляции катушек полюсов и возникшие в результате этого неплотности компенсируют, устанавливая дополнительные прессшпановые прокладки между катушкой и остовом. Стекломикалентная изоляция на битумных связующих и микалент-ной бумаге имеет недостаточную влагостойкость и не обеспечивает необходимую надежность тяговых двигателей при возросшей интенсивности эксплуатации

Рис 81 Устройство крепления главного полюса к остову тягового двигателя НБ-4І8К6:

Рис 82 Устройство крепления моноблока главного полюса к остову (а) и компенсационная обмотка (б) тягового двигателя НБ-418К6

и изготовлять изолированную катушку вместе с сердечником без разрезного фланца и пружинной рамки (т. е. без двойного воздушного зазора). Для улучшения теплоотдачи в пространство между катушкой и остовом ставят силумино-вую прокладку 4 (рис. 82). При моноблочных полюсах упрощается монтаж катушек в остове, повышается надежность работы тяговых двигателей.

Напомним, что во избежание возникновения вибраций машины вследствие колебания магнитного потока в воздушном зазоре зубцовый шаг по полюсному наконечнику /_{г ко} должен отличаться от зубцового шага по якорю /, не менее чем на 10%. Тогда общее число пазов на полюс г_к0 = (0,9 4- 0,11)2а_а/(₂р» = 6 4-12,

Пазы компенсационной обмотки располагают так, чтобы их осевые линии были параллельны оси добавочных полюсов. Это упрощает и облегчает монтаж двигателя, позволяет катушки компенсационной обмотки изготовлять отдельно, а затем закладывать в пазы, не нарушая их формы. Число витков компенсационной обмотки на полюс

Компенсационную обмотку выполняют в виде отдельных катушек из прямоугольной меди. Число катушек равно числу пазов. Изоляция компенсационной обмотки аналогична изоляции обмотки главных полюсов. Катушки крепят в пазах текстолитовыми клиньями. Компенсационную обмотку включают последовательно с обмоткой якоря.

Источник

Главные и дополнительные полюса—важные части двигателя

Главные полюса предназначены для создания основного магнитного потока,

который взаимодействуя с током обмотки якоря, приводит якорь во вращение.

Добавочные полюса предназначены для улучшения коммутации. Коммутацией

называется процесс перехода тока секции обмотки якоря из одной

параллельной ветви в другую, т.е. процесс изменения направления тока в секции

якоря. Ток, проходящий по обмотке якоря, создаёт собственное магнитное

поле, которое взаимодействует с основным магнитным полем двигателя.

Воздействие магнитного поля якоря на основное поле двигателя

называется реакцией якоря. Реакция якоря нарушает правильную коммутацию,

вызывая искрение под щётками. Воздействие реакции якоря, вызывающее

искрение на коллекторе, устраняется с помощью добавочных полюсов,

которые размещены между главными полюсами по оси коммутируемых

секций, замыкаемых накоротко щётками.

Чтобы магнитное поле добавочных полюсов компенсировало эдс реакции

якоря при различных нагрузках, обмотку этих полюсов включают

последовательно с обмоткой якоря, в результате чего магнитное поле их

изменяется пропорционально нагрузке.

Сердечники главных полюсов набирают из штампованных листов ст2

толщиной 1-1,5 мм крайние листы толщиной 3—5мм. Сердечники крепят

Катушки тяговых и вспомогательных эл. двигателей выполняются бескаркасными.

Катушка главного полюса имеет два слоя а) обмотка последовательного возбуждения

намотана из шинной меди б) обмотка параллельного возбуждения имеет круглое

сечение. Слои катушки отделяют прокладкой, склеенной из миканита и асбестовой

бумаги. Наружную изоляцию выполняют тремя слоями щёлкослюдяной ленты и

двумя слоями стеклоткани. Обмотку с сердечником пропитывают электроизоляцион-

ном лаке КО 916 и просушивают получается изоляция монолит.

Сердечник якоря набирают из листов электротехнической стали Э12 толщиной 0.5мм.

Готовые листы для уменьшения потерь энергии от вихревых токов, покрывают

На валу якоря пакет крепят на шпонке и стягивают двумя нажимными шайбами.

Пакет напрессованный на вал и закрепленный нажимными шайбами, представляет

с собой сердечник якоря. Пакет имеет пазы, предназначенные для укладывания в них обмотки якоря. Обмотка якоря укладывают в два слоя. Изоляция провода якоря

марки ПСД или ПСДК. Пазовая изоляция имидофлекс. Обмотка якоря удерживается в пазах стеклолентой ЛСБ-F.

Коллектор – предназначен для распределения тока по обмотке якоря.

Он состоит из комплекта коллекторных пластин, втулки и нажимного конуса.

Коллекторные пластины изготовляют из коллекторной или кадмиевой меди,

которая обладает большой износостойкостью. Друг от друга коллекторные пластины

изолируют миканитовыми прокладками толщиной 0.8мм.

Корпус щеткодержателя имеет два гнезда для установки щёток и нажимное

устройство, обеспечивающее прижатие щёток к коллектору. Кронштейн

щеткодержателя имеет две прессованные пластмассой шпильки в насаженными

на них фарфоровыми изоляторами и крепится к подшипниковому щитку.

Расстояние от корпуса щеткодержателя до рабочей поверхности коллектора

должно составлять 3-4мм.