Постоянный ток

4.1. Электродвигатели постоянного тока

4.1.1. Коллекторные эл. двигатели постоянного тока с электромагнитным возбуждением Рис. 1; Рис.15.

- Область применения: приводы различных исполнитель-

ных механизмов; стартеры; эл. дви-

гатели в электромашинных преоб-

разователях.

- Охлаждающая: воздух.

среда

- Опоры вала: шарикоподшипники с консистент-

ной смазкой.

- Масса: ~ 2,5 кг/кВт при n=8000об/мин и

Р ≈ 3 кВт.

- Ресурс до: определяется выработкой коллекто-

ремонта ра и работоспособностью шарико-

подшипников; как правило < 2000

часов.

- Основные: необходимость регламентных ра-

недостатки бот с осмотром и заменой щеток;

эксплуатационные загрязнение щеточной пылью; не-

обходимость воздуха для нормаль-

ной работы щеточно- коллекторно-

го узла; щеточно-коллекторный

узел очень чувствителен к вибра-

циям.

- Основные: коллектор – сложное и трудоемкое

недостатки устройство, значительно увеличи-

(конструктивные) вающее расстояние между опорами

вала; необходимость регулировки

нейтрали.

- Основные: простота регулировки постоянства

достоинства скорости(при параллельной обмот-

(эксплуатационные) ке возбуждения); простота реверси-

рования при двух различных после-

довательных обмотках.

- Основные: данный тип отработан многими де-

достоинства сятилетиями.

(конструктивные)

Дополнительные сведения:

4.1.1.1. В авиационных коллекторных машинах постоянного тока применяются коллекторы с ласточкиным хвостом, бандажные коллекторы и коллекторы на пластмассе.

Коллекторы с ласточкиным хвостом представляют из себя втулку с конусом, на которую через изоляционный конус устанавливаются ламели, разделенные между собой межламельной изоляцией. Ламели удерживаются на втулке гайкой, которая воздействует на ламели через изоляционный конус и кольцо с конусом. При значительной длине коллектора количество ласточкиных хволстов увеличивают до двух или трех (см. Рис.4).

Как правило, материал ламелей – кадмиевая медь или цирконевая бронза; материал изоляционных конусов – формовочный миканит; материал конструкционных деталей – сталь; метариал межламельной изоляции – миканит или слюда.

Для обеспечения монолитности конструкции коллектор многократно подвергают термическим воздействиям и разгонам, сопровождаемым подтяжкой гайки после каждого цикла.

Бандажные коллекторы применяются, как правило, в достаточно мощных машинах с предельными окружными скоростями и температурами, а так же в генераторах и стартер-генераторах, имеющих охраждение по системе КИС, так как, в отличии от коллекторов на втулках с конусами, у бандажных коллекторов возможно охлаждение коллектора подачей спирто-водяной смеси на ламели по внутренней поверхности коллектора.

Бандажный коллектор представляет из себя ламели, собранные через межламельную изоляцию, на специальные выступы которых напрессованы по цилиндрическим поверхностям бандажные кольца. Необходимый натяг обеспечивается подбором слоев слюды между бандажными кольцами и ламелями.

Бандажные коллекторы небольших диаметров имеют значительно больший аксиальный размер и значительно большую массу, чем коллекторы с ласточкиным хвостом.

Коллекторы на пластмассе применяются в небольших машинах с невысокими температурами нагрева. Могут применяться при значительных окружных скоростях. Коллекторы на пластмассе представляют из себя ламели с опрессованной вокруг них пластмассой. Часто межламельная изоляция выполняется из той же пластмассы во время опрессовки. Для увеличения прочности коллектора в пластмассу армируются стальные чашки. Как правило, марка пластмассы – АГ-4.

4.1.1.2. Щетки в зависимости от их установки по отношению к коллектору делятся на радиальные, реактивные и волочащиеся.

Радиальные - применяются, как правило, в маши-

нах малой и средней мощности.

Для реверсивных машин другая ус-

тановка щеток неприемлема.

Реактивные - щетки при такой установке наибо-

лее устойчивы к отрицательному

влиянию внешних воздействий

(вибрации, биение коллектора).

Угол подбирается так, что бы набегающая кромка щетки была бы не очень острой и не крошилась, а поверхность соприкосновения была бы максимальной, но при этом не ухудшала бы коммутацию.

Волочащиеся - дают хорошие результаты только

при работе с контактными

кольцами.

Для коллекторов непригодны.

Общая тенденция при конструировании щеткодержателей – обеспечить возможно меньший зазор между обоймой щеткодержателя и поверхностью коллектора (для большей устойчивости щеток).

Нажим на щетки обеспечивается, как правило, рычагами, на которые воздействуют винтовые пружины растяжения или пружины часового типа. Иногда с успехом применяются без рычагов пружины «мышеловочного типа».

Удельное давление высокое и доходит до 0,6…0,7 кг/см²

Щеткодержатели выполняются литьем по выплавляемым моделям с дополнительной механообработкой. Материал щеткодержателей, как правило, - латунь марки ЛК80-3Л, гораздо реже – литейные алюминиевые сплавы.

4.1.1.3. В коллекторных электродвигателях и в генераторах, там где появляется такая возможность, все щеткодержатели устанавливаются на одну общую электроизоляционную деталь – суппорт, которая может перемещаться относительно своего номинального положения на некоторый угол для настройки коммутации. Иногда суппорт устанавливают относительно щита неподвижно, а возможность поворота обеспечивается за счет щита («овальные» отверстия под крепежные детали, крепящие щит к корпусу). При отсутствии поворотного суппорта или поворотного щита требуется весьма точная ориентировка коллектора относительно пазов якоря и щеткодержателей относительно полюсов, что достаточно сложно обеспечить.

4.1.2. Коллекторные электродвигатели постоянного тока

с возбуждением от постоянных магнитов. Рис.2

Отличия от эл. двигателей по п.1.1.

- Область применения: приводы различных исполнительных

механизмов.

- Основные: те же, что и для эл. двигателей по

недостатки п.1.1., а так же невозможность регу-

(эксплуатационные) лировки скорости.

- Основные: минимально возможное количество

достоинства проводов питания, КПД выше.

(эксплуатационные)

- Основные: конструкция данного типа надежнее.

достоинства

(конструктивные)

Дополнительные сведения:

4.1.2.1. Крепление постоянных магнитов к корпусу (ярму) достаточно проблематично. Наиболее надежен способ, когда магниты устанавливаются на клее и притягиваются к корпусу специальной рамкой.

4.1.3. Вентильные электродвигатели постоянного тока.

Рис.3

- Область: приводы исполнительных механиз-

применения мов, где по условиям эксплуатации

нельзя использовать коллекторные

эл. двигатели (где нет воздуха).

- Охлаждающая: основная система охлаждения -

среда естественная. Возможно примене-

ние любого охладителя.

- Опоры вала:: как правило, шарикоподшипники с

консистентной смазкой, но возмож-

ны варианты.

- Масса: ~1,5÷1,8 кг/кВт при n = 8000 об/мин

и Р= 3 кВт.

Без учета массы статического пре-

образователя (блока управления)

- Ресурс до: определяется работоспособностью

ремонта опор вала. При шарикоподшипни-

ках с консистентной смазкой <

2000 часов.

- Основные: фактически имеем два агрегата на

эксплуатационные полную мощность и каждый со

недостатки своей надежностью и условиями

применения.

- Основные: большое количество проводов меж-

недостатки ду блоком управления и самим эл.

конструктивные двигателем. Блоку управления, как

правило, должны обеспечиваться

более комфортные условия, чем эл.

двигателю (температура, приемле-

мая для электроники, и защита от

вибраций, т.е. амортизация – возмо-

жно размещение блока в другом от-

секе с соответствующим увеличе-

нием длины проводов).

Масса оставляет желать лучшего.

Блок, как правило, дороже коллек-

тора (блок – еще одно изделие).

- Основные: возможность применения любых

достоинства охладителей; возможность регули-

эксплуатационные ровки скорости в широком диапа-

зоне и реверсирования, отсутствие

ограничений «по высотности»; ми-

нимальное количество регламент-

ных работ.

- Основные: частота вращения «не привязана»

достоинства к линейной скорости коллектора;

конструктивные масса ротора и расстояние между

опорами, при прочих равных, мен-

ше чем в коллекторных электро-

двигателях – соответственно выше

частота критических колебаний и

возможность повышения частоты

вращения (если это необходимо).

Сам электродвигатель достаточно

прост.

Дата добавления: 2014-01-03