Lx-zJ

Рис. 10.4. Коллектор на пластмассе:

й - общий вид; б - варианты пластин коллектора; / - пластины коллектора; 2 - пластмассовый корпус; 5 - втулка коллектора; - армировочное кольцо

Рис. 10.5. Принципиальная конструкция коллектора с бандажными кольцами:

/ - изоляция под бандажными кольцами; 2 - бандажные кольца; 3 - пластины коллектора; 4 - втулка коллектора

ческой прочности и надежности не применяются в машинах большой мощности.

В некоторых быстроходных машинах, например в возбудителях турбогенераторов, из-за больших центробежных сил, действую-Ших на пластины коллектора, прочность их крепления с помощью ласточкиных хвостов оказывается недостаточной и коллекторные пластины крепят на втулку с помощью внешних бандажных колец (рис. 10.5).

Щетки коллекторных машин устанавливают в щеткодержатели, закрепленные на щеточных пальцах, причем на каждом щеточном пальце может быть установлено по нескольку щеткодержателей и щеток, соединенных между собой параллельно. Число щеток и их размеры определяются номинальным током машины. Число щеточных пальцев должно быть равно числу полюсов машины. Двигатели с волновой обмоткой на

якоре при отсутствии места для установки полного комплекта щеточных пальцев допускают установку неполного числа щеточных пальцев, что используется в некоторых конструкциях тяговых двигателей. Щеточные пальцы укреплены на траверсе, которая допускает поворот на некоторый угол вокруг оси машины для регулирования положения щеток на коллекторе.

В последние годы получают распространение бесколлекторные двигатели постоянного тока, в которых механический преобразователь тока - коллектор со щеточным аппаратом - заменен вентильным коммутатором. Вентильные двигатели имеют широкий диапазон регулирования частоты вращения и не имеют недостатков, связанных с работой скользящих контактов коллектор-щетки, характерных для коллекторных машин постоянного тока.

10.1.3. Характеристики маилш постоянного тока

Характеристики машин постоянного тока определяются системой возбуждения: независимой, параллельной, последовательной или смешанной (рис. 10.6, а -г).

При независимой системе возбуждения обмотка возбуждения питается от постороннего источника постоянного тока и ток возбуждения не зависит от режима работы и нагрузки машины. Генераторы с независимой системой возбуждения допускают регулирование напряжения практически от нуля до номинального. Изменение напряжения при увеличении нагрузки определяется только размагничивающим действием реакции якоря и увеличением падения напряжения на сопротивлении якорной цепи.

Ток параллельной обмотки возбуждения генераторов с самовозбуждением меняется в зависимости от напряжения иа выводах генератора и уменьшается с ростом нагрузки из-за размагничивающего действия реакции якоря, что в свою очередь приводит к добавочному увеличению падения напряжения. За счет этого номинальное падение напряжения генераторов с параллельным возбуждением больше, чем генераторов с независимым возбуждением.

В генераторах со смешанной системой возбуждения при согласном включении параллельной и последовательной обмоток поток стабилизируется, так как размагничивающее действие реакции якоря компенсируется изменением МДС последовательной обмотки, пропорциональным току нагрузки. Последовательную обмотку таких машин

Я1 / яг

Д1 Д2

-о +

-о -

Ш1 шг сг

Д1 Д2

Рис. 10.6. Системы возбуждения машин постоянного тока: о - независимая; 6 - параллельная; в - последовательная; г - смешанная

называют стабилизирующей. Номинальное падение напряжения генераторов со стабилизирующей обмоткой мало. Некоторые генераторы выполнены со стабилизирующей обмоткой, при которой обеспечивается равенство UtioM = fx.x (где t/x,x - напряжение холостого хода).

При встречном включении параллельной и последовательной обмоток возбуждения напряжение на выводах генератора резко падает с увеличением тока нагрузки. Такие системы возбуждения находят применение в сварочных генераторах постоянного тока.

В двигателях параллельного возбуждения размагничиваюшее действие реакции якоря может вызвать неустойчивую работу, так как уменьшение потока с ростом нагрузки из-за действия реакции якоря при малом суммарном сопротивлении якорной цепи приводит к увеличению частоты вращения двигателя. Поэтому в большинстве двигателей средней и во всех двигателях большой мошности помимо параллельной устанавливается последовательная обмотка возбуждения, стабилизирующая магнитный поток и придающая устойчивость механической характеристике, (рис. 10.7,а).

Механические характеристики двигателей с последовательным возбуждением (рис. 10.7,6) имеют специфический падающий характер. Двигатели с последовательным возбуждением используются в приводах, требующих больших пусковых моментов и устойчивой работы при -малых частотах вращения.

Рис. 10.7. Механические характеристики двигателей постоянного тока:

а - смешанного возбуждения; б - последовательного возбуждения

10.1.4. Регулирование частоты вращения машин постоянного тока

В общем случае частота вращения двигателей постоянного тока определяется выражением

в = ([/-/ £Я )/(С£Ф),

где и - напряжение, подводимое к якорю двигателя; - ток якоря; - сумма сопротивлений якоря и всех последовательно

включенных обмоток; - коэффициент, зависящий от обмоточных данных двигателя; Ф - магнитный поток машины.

Из приведенного выражения следует, что частота вращения двигателя при неизменной нагрузке может быть изменена регулированием питающего напряжения U, включением последовательно с якорем дополнительного регулировочного резистора (изменение и изменением магнитного

потока машины (изменением тока возбуждения). В практике применяются все три способа регулирования.

Регулирование частоты вращения изменением подводимого напряжения встречает трудности, связанные со сложностью преобразования напряжения постоянного тока. Для этой цели либо применяют статические преобразователи напряжения, либо питают двигатель от отдельного генератора постоянного тока, допускающего плавное регулирование напряжения (система генератор-двигатель). Такие системы применяют лишь для отдельных специальных приводов, требующих регулирования частоты вращения по сложной программе, например для главных двигателей прокатных станов.

Регулирование частоты вращения потоком является наиболее экономичным способом, так как потери в регулировочных резисторах, включаемых для этой цели последовательно с обмоткой возбуждения, невелики из-за малого тока возбуждения.

Однако этот способ позволяет лишь увеличивать частоту вращения двигателей по сравнению с номинальной. Такой способ регулирования предусмотрен для всех серийных двигателей постоянного тока.

Включение добавочного резистора в цепь якоря дает возможность плавно регулировать частоту вращегшя, но сопряжено с большими потерями в регулировочном реостате, по которому проходит полный ток нагрузки. Этот способ используется, например, для регулирования частоты вращения тяговых двигателей.

В современтк системах регулирования частоты вращения двигателей постоянного тока применяются тиристорные схемы позволяющие осуществить регулироваше частоты вращения в широких пределах по заданной программе. Датчиками частоты вращения для осуществления обратной связи при регулировании могут быть тахогенераторы, размещенные на валу якоря двигателя (см. рис. 10.1).

10.1.5. Коммутация машии постоянного тока

Коммутация машин постоянного тока, т. е, изменение направления тока в секциях обмотки якоря при переходе секций от одного полюсного деления к другому, происходит при кратковременном замыкании их щетками на пластинах коллектора. При коммутации в короткозамкнутых секциях возни-

Таблица 10.1. Оценка степени искрения под сбегающим краем щеток по ГОСТ 183-74