Для чего нужен коллектор в электродвигателе

Разработка и производство сервоприводов,
бесколлекторных и вентильных двигателей, движитель (трастер) для телеуправляемого необитаемого подводного аппарата (ТНПА, ROV)

Мелкосерийное литье изделий из пластика на термопластавтоматах
Узнать цену!

§ 124. НАЗНАЧЕНИЕ КОЛЛЕКТОРА В ГЕНЕРАТОРАХ ПОСТОЯННОГО ТОКА. УСТРОЙСТВО КОЛЛЕКТОРА

При вращении якоря в магнитном поле полюсов в проводниках его обмотки индуктируется э. д. с, переменная по величине и направ­лению. Если концы одного витка припаять к двум медным кольцам, на кольца наложить щетки, соединенные с внешней сетью, то при вращении витка в магнитном поле, как показано на рис. 293, в за­мкнутой цепи потечет переменный электрический ток.

Если же концы витка при­соединить к двум медным полу­кольцам а и б, изолированным друг от друга и называемым пластинами коллек­тора, и наложить на них щетки, то при вращении витка в магнитном поле, как показано на рис. 294, в витке будет по-прежнему индуктироваться пере­менная з. д. с. Однако во внеш­ней цепи будет протекать изме­няющийся по величине ток по­стоянного направления (пульсирующий ток). Для уяснения этого обратимся к рис. 294. Начало витка H припаяно к коллекторной пластине а, конец витка К к пластине б, К коллекторным пластинам прижаты две неподвижные .щетки, соединенные с внешней сетью.

Учитывая направление вращения якоря, определяем направление э. д. с. в витке по правилу «правой руки».

Ток в данном положении направлен от начала витка к концу его. Через правую щетку ток пойдет во внешнюю цепь. Поэтому эту щетку можно назвать положительной. Пройдя сопротивление внеш­ней цепи, ток притекает к левой щетке генератора, которую можно назвать отрицательной.

На рис. 294, б показано положение вращающегося витка, повернутого на 180° относительно его положения на рис. 294, а.

Определяя направление э. д. с, индуктированной в витке, находим, что ток теперь направлен от конца витка к его началу. Если бы коллекторная пластина с по-прежнему соприкасалась с левой щеткой, а пластина б —с правой щеткой, то изменение направ­ления тока в витке вызвало бы перемену тока во внешней цепи. Но этого теперь не случится, так как изменение направления тока в витке после перехода его через нейтральную линию совпадает с таким моментом, когда под правую щетку подошла пластина а и под левую щетку — пластина б.

Сравнивая первое и второе положения, легко убедиться, что в обоих случаях ток витка во внешнюю сеть притекает от правой, положительной щетки и возвращается из сети к левой, отрица­ тельной щетке. Во внешней сети направление тока не меняется. Однако так как виток занимает различные положения в магнит­ном поле, то э. д. с, наводимая в витке, а вместе с ней и ток во внешней сети будут меняться по величине.

Такой ток постоянного направления и переменной величины называется пульсирующи м.

Для увеличения э. д. с. генератора и получения на зажимах напряжения, постоянного не только по направлению, но и по величине, якорную обмотку выполняют из нескольких катушек, каждая из которых состоит из большого числа витков.

Коллектор в машинах постоянного тока также состоит из не­скольких изолированных друг от друга медных пластин, соеди­ненных с отдельными частями якоря.

Как указывалось выше, коллектор в генераторах постоянного тока служит для выпрямления переменной э. д. с, индуктируемой в обмотке якоря, в постоянное напряжение на щетках генератора. Коллектор, показанный на рис. 295, состоит из пластин твердотянутой меди. Между пластинами коллектора прокладываются листочки из миканита (слюды) толщиной 0,5 —1 мм. Пластины коллектора имеют выступ, напоминающий форму ласточкина хво­ста. На вал со стороны якоря надевают изолирующую втулку, которая своим коническим выступом входит в прорезь ласточкина хвоста. С другой стороны коллекторные пластины удерживаются нажимным изолирующим диском, выступы которого также захо­дят в прорези ласточкина хвоста. Чтобы коллекторные пластины не рассыпались, втулка и нажимной диск стягиваются болтами. Для припаивания (оловом) проводников обмотки якоря к коллекторным пластинам служат специальные медные выступы, на­зываемые пе тру шками.

servomotors.ru

щётки графитовые

Инструмент. В нём мелочей не бывает. Производители стремятся удешевить и упростить конструкции до предела. Используется всё больше синтетических материалов, заменителей, аналогов и пр. Но есть в электроинструменте деталь незаменимая — щетки. О них и будет разговор.

Казалось бы — что в них такого? Кусочек угольной или графитной субстанции. Но не так всё просто, как кажется на первый взгляд. Давайте начнем с самого начала — зачем они вообще нужны — щётки в электроинструменте?

Щётки — это по сути своей — токоподвод. Снимает напряжение со статора и передает его на коллектор якоря/ротора. Через щётки проходит электрический ток. Плюс к этому щетки испытывают механические нагрузки во время вращения якоря. К ним существуют и определенные требования, несоблюдение которых может привести к весьма печальным последствиям. Для того, чтобы яснее представить себе эти возможные последствия, а так же в целом разобраться с тонкостями щеточного узла, рассмотрим характеристики щеток и собственно коллекторной меди.

Щетки формируются в основном из графита или угля с добавлением разнообразных примесей. Вот основные виды щеток:

1. Угольные.

2. Графитные.

3. Угольно-графитные.

3. Омедненные.

4. Медно-графитовые.

5. Медно-угольные.

Щетки бывают жесткие и мягкие. Это важно, так как медь коллектора якоря так же бывает мягкой и твердой. Если на «мягкий» коллектор установить «жесткие» щетки — произойдет достаточно быстрый износ коллектора, что приведет к дорогостоящему ремонту — замене якоря. Если поставить «мягкие» щетки на «жесткий» коллектор — щетки очень скоро выйдут из строя — медь коллектора их попросту «съест»

Так же щетки имеют так называемое «активное» сопротивление. Это учитывается при расчете характеристик обмотки двигателя и номиналов пускорегулирующих устройств(ус-ва плавного пуска, ус-ва регулировки оборотов и т.п.)

Щеточный узел — тоже дело непростое. Он состоит из направляющего профиля, прижимного устройства и контактной группы. Есть и бесконтактные щёткодержатели, но они применяются в основном для инструмента невысокого класса и достаточно редки. Важнейшим элементом является прижим щетки. Нажатие большее, чем необходимо — приводит к нагреву коллектора и щеточного узла, что влечет за собой выход якоря из строя. Недостаточный прижим — это повышенное искрение на коллекторе, и, как следствие, так же выход из строя якоря и щеточного узла, не говоря уже о том, что ослабленная пружина может соскочить и наделать дел внутри корпуса двигателя, перерубив, к примеру, обмотку статора или якоря — это может привести и к короткому замыканию в цепи и выходу из строя двигателя.

Профессиональный, промышленный и индустриальный электроинструмент комплектуется щётками с устройством автоматического отключения. Принцип действия этого устройства прост. В тело щетки монтируется пружина с керамическим непроводящим наконечником. При износе щетки до определенной предельной величины наконечник высвобождается и пружина выталкивает его на коллектор. Цепь размыкается, двигатель останавливается. Щетки без такого устройства опасны тем, что работают до «победного»(от слова «беда»)конца. При максимальном износе на коллектор может попасть и пружина щёткодержателя, и поводок щётки — это может привести к выходу якоря из строя. Чтобы избежать подобной неприятности, периодически проверяйте состояние щеток и щеточного узла. Предельным считается износ 2/3 от первоначального размера щеток. Так же существуют щётки с дополнительными контактами, которые необходимы для нормальной работы цепей электроинструмента. При наличии в инструменте таких щеток, следует учесть, что менять их можно ТОЛЬКО на аналогичные, иначе производитель не гарантирует нормальной работы инструмента.

Сейчас во многих магазинах строительной и инструментальной специализации можно встретить отделы, предлагающие щетки для различных видов электроинструмента. Но и здесь есть нюансы. Все мы знаем, что нашу с вами страну заполонило засилие «китайского» и иного контрафакта. До рынка щеток эта зараза докатилась тоже — поддельщики всегда стремятся на спросовые ниши рынка. Качество большинства имеющихся в розничной сети щеток оставляет желать лучшего. Неспециалисту практически невозможно определить подделку — слишком много нюансов. Вот и подумайте — стоит ли рисковать «жизнью» инструмента из-за такой «мелочи», как щетки? Есть два способа гарантированно избежать ошибки при выборе щеток — это их приобретение у авторизированные дилеров и установка щёток в специализированном сервисном центре, где помимо собственно замены щеток, мастер проверит общее состояние щёточного узла и самого электроинструмента.

Каталог щеток по видам и размерам:

bobrenok-kos.ru

Конструкция электродвигателя постоянного тока

Как известно, электродвигатель постоянного тока – это устройство, которое с помощью двух своих основных деталей конструкции может преобразовывать электрическую энергию в механическую. К таким основным деталям относятся:

  1. статор – неподвижная/статическая часть двигателя, которая вмещает в себе обмотки возбуждения на которые поступает питание;
  2. ротор – вращающаяся часть двигателя, которая отвечает за механические вращения.

Кроме вышеупомянутых основных деталей конструкции электродвигателя постоянного тока, существуют также и вспомогательные детали, такие как:

  1. хомут;
  2. полюса;
  3. обмотка возбуждения;
  4. обмотка якоря;
  5. коллектор;
  6. щётки.

Конструкция электродвигателя постоянного тока

В совокупности все эти детали составляют цельную конструкцию электродвигателя постоянного тока. А теперь давайте более подробно рассмотрим основные детали электродвигателя.

Ярмо электродвигателя постоянного тока, которое изготавливают в основном из чугуна или стали, является неотъемлемой частью статора или статической частью электродвигателя. Его основная функция состоит в формировании специального защитного покрытия для более утончённых внутренних деталей двигателя, а также обеспечение поддержки для обмотки якоря. Кроме того, ярмо служит защитным покрытием для магнитных полюсов и обмотки возбуждения ДПТ, обеспечивая тем самым поддержку для всей системы возбуждения.

Магнитные полюса электродвигателя постоянного тока – это корпусные детали, которые крепятся болтами к внутренней стенке статора. Конструкция магнитных полюсов содержит в своей основе только две детали, а именно – сердечник полюса и полюсный наконечник, которые состыкованы друг к другу под влиянием гидравлического давления и прикреплённые к статору.

Видео: Конструкция и сборка электродвигателя постоянного тока

Несмотря на это, эти две части предназначены для разных целей. Полюсный сердечник, например, имеет маленькую площадь поперечного сечения и используется, чтобы удерживать полюсный наконечник на ярмо, тогда как полюсный наконечник, имея относительно большую площадь поперечного сечения, используется для распространения магнитного потока созданного над воздушным зазором между статором и ротором, чтобы уменьшить потерю магнитного сопротивления. Кроме того, полюсный наконечник имеет множество канавок для обмоток возбуждения, которые и создают магнитный поток возбуждения.

Обмотка возбуждения

Обмотки возбуждения электродвигателя постоянного тока выполнены вместе с катушками возбуждения (медный провод) навитыми на канавки полюсных наконечников таким образом, что когда ток возбуждения проходит сквозь обмотку, у смежных полюсов возникает противоположная полярность. По существу, обмотки возбуждения выступают в роли некоего электромагнита, способного создать поток возбуждения, внутри которого вращался бы ротор электродвигателя, а потом легко и эффективно его остановить.

Обмотка якоря

Обмотка якоря электродвигателя постоянного тока прикреплена к ротору или вращающейся части механизма, и, как результат, попадает под действие изменяющегося магнитного поля на пути его вращения, что напрямую приводит к потерям на намагничивание.

По этой причине ротор делают из нескольких низко-гистерезисных пластин электротехнической стали, чтобы снизить магнитные потери, типа потери на гистерезис и потери на вихревые токи соответственно. Ламинированные стальные пластины состыковывают друг к другу, чтобы тело якоря получило цилиндрическую структуру.

Тело якоря состоит из канавок (пазов), сделанных из того же материала, что и сердечник, к которому закреплены обмотки якоря и несколько равномерно распределённых по периферии якоря витков медного провода. Пазы канавок имеют пористые клинообразные спаи, чтобы в последствие источаемой во время вращения ротора большой центробежной силы, а также при наличии тока питания и магнитного возбуждения, предотвратить загибания проводника.

Существует два типа конструкции обмотки якоря электродвигателя постоянного тока:

  • петлевая обмотка (у данном случае количество параллельных путей тока между переходниками (А) равно количеству полюсов (Р), то есть А = Р.
  • волновая обмотка (у данном случае количество параллельных путей тока между переходниками (А) всегда равно 2, независимо от количества полюсов, то есть конструкции машины выполнены соответствующим образом).

Коллектор электродвигателя постоянного тока – это цилиндрическая структура из состыкованных между собой, но изолированных слюдой, медных сегментов. Если речь идет об ДПТ, то коллектор здесь используется в основном как средство коммутирования или передачи через щётки электродвигателя тока питания от сети на смонтированные во вращающейся структуре обмотки якоря.

Щётки электродвигателя постоянного тока изготавливают из углеродных или графитных структур, создавая над вращающимся коллектором скользящий контакт или ползунок. Щётки используют для передачи электрического тока от внешнего контура на вращающуюся форму коллектора, где дальше он поступает на обмотки якоря. Коллектор и щётки электродвигателя используют, в общем, для передачи электрической энергии от статического электрического контура на область с механическим вращением, или просто ротор.

www.asutpp.ru

Установка щеток и траверсы у машин постоянного тока

УСТАНОВКА ЩЕТОК И ТРАВЕРСЫ У МАШИН ПОСТОЯННОГО ТОКА. УХОД ЗА КОЛЛЕКТОРОМ, КОНТАКТНЫМИ КОЛЬЦАМИ И ЩЕТКАМИ

Правильное положение щеток может быть достигнуто правильной установкой траверсы и щеткодержателей. Последние нужно устанавливать на пальцах траверсы или бракетах так, чтобы ось расположения щеток была параллельна оси коллектора. Для этого нужно одинаковые щеткодержатели установить по линейке, расположенной параллельно оси коллектора.
Установка радиальных щеткодержателей не зависит от направления вращения якоря. Установка реактивных щеткодержателей (наклоненных к вертикали под углом 30—40°) зависит от направления вращения якоря. При правильной установке острый край щетки направлен против направления вращения, т. е. этот край является набегающим. На рис. 1, а показана правильная установка реактивного щеткодержателя, а на рис. 1, б — неправильная. Направление вращения в обоих случаях показано стрелкой.


Рис. 1. Правильная (а) и неправильная (б) установка реактивного щеткодержателя

Наклонные щеткодержатели (с углом наклона не более 15°) устанавливаются так, чтобы острый край щетки был направлен по вращению коллектора, т. е. острый край щетки должен быть сбегающим.
Щетки должны быть так установлены по окружности коллектора, чтобы расстояния между сбегающими краями щеток соседних бракетов траверсы были практически одинаковы. В противном случае может быть искрение под щетками, так как они замыкают накоротко витки обмотки, несколько сдвинутые с нейтрали. Для правильной установки щеток нужно на коллектор, под щетки, положить полоску бумаги, размеченную на равные части соответственно числу бракетов. Производить проверку равномерной установки щеток по окружности по числу коллекторных пластин, заключенных между сбегающими краями щеток соседних бракетов, не следует, так как это может дать ошибку. Указанным способом можно выдержать одинаковые расстояния между соседними рядами щеток с точностью ±1 мм, что является достаточным для нормальной работы машины.
Расстояние L от обоймы щеткодержателя до поверхности коллектора (рис. 2) должно составлять 2,5— 3 мм у крупных машин, 1,5—2,5 мм


Рис. 2. Расстояние от обоймы щеткодержателя до поверхности коллектора

Рис. 3. Шахматная (а) и шахматно-ступенчатая (б) расстановка щеток на коллекторе
у машин типа ПН28,5—ПН550 и около 1 мм у машин типа ПН5—ПН 17,5.

Причиной искрения под щетками может быть повышенный зазор между щеткой и обоймой щеткодержателя или, наоборот, защемление щетки в щеткодержателе при работе. Нормальный зазор между щеткой и обоймой составляет 0,2—0,3 мм.
Так как износ коллектора под положительными и отрицательными щетками неодинаков, то, чтобы сделать его равномерным, нужно, чтобы щетки каждой лары смежных бракетов (ряд положительных и ряд отрицательных) работали друг за другом (по одному щеточному следу), а щетки следующей пары бракетов — по другому щеточному следу, сдвинутому относительно первой пары на величину а, и т. д. Расстановка щеток на коллекторе показана на рис. 3, а. Перекрытие а нужно выбрать с таким расчетом, чтобы щетки работали по всей поверхности коллектора. В многополюсных машинах щетки можно устанавливать с меньшим сдвигом, но так, чтобы полное перекрытие промежутков между щетками было достигнуто суммарным сдвигом нескольких пар бракетов. На рис. 3, б показана расстановка щеток для случая их ступенчатого расположения, применяемого иногда в крупных машинах.
При осевых сдвигах якоря щетки крайних щеткодержателей не должны свисать над выточкой в коллекторе со стороны обмотки якоря и не должны выступать за наружный край коллектора.
Нажатие на щетку, создаваемое пружиной щеткодержателя, должно соответствовать определенному удельному давлению, зависящему от марки щеток и от окружной скорости коллектора или контактных колец.


Рис. 4. Проверка нажатия щеток динамометром
Рис. 5. Схема для установки траверсы

Для уменьшения механических потерь на коллекторе или кольцах стремятся установить минимальное нажатие, при котором щетки работают без искрения. Следует также учесть, что чем больше окружная скорость, тем большим устанавливают нажатие, чтобы щетки могли следовать за всеми неровностями на поверхности коллектора или колец и удовлетворительно работали при возможных вибрациях щеткодержателей. Разница в нажатии на отдельные щетки не должна превышать 10 % среднего его значения. Проверка нажатия щеток производится динамометром (рис. 4), закрепленным за рычажок щеткодержателя, прижимающий щетку к коллектору. Значение нажатия может быть определено, если между щеткой и коллектором проложить лист бумаги и производить постепенное натяжение динамометра; показание динамометра, при котором бумага может быть легко изъята, и будет соответствовать нажатию щетки на коллектор.
Щетки машины постоянного тока должны быть установлены на нейтрали. Проверку правильного положения траверсы производят индуктивным методом при неподвижной машине, после предварительной пришлифовки щеток к коллектору. Траверсу устанавливают предварительно в таком положении, чтобы линия щеток приходилась примерно против середины главных полюсов (имеются в виду обычные обмотки с симметричными лобовыми частями). Обмотку возбуждения отключают, к ней через реостат от аккумуляторной батареи (рис. 4-5) подводят постоянный ток. Значение тока в обмотке не должно превышать примерно 5—10 % номинального, что важно для предотвращения пробоя обмотки экстратоками размыкания. К зажимам якоря присоединяют милливольтметр на 45—60 мВ с добавочным сопротивлением для напряжения 1,5—3 В (желательно с нулем посредине шкалы). Затем производят замыкание и размыкание тока возбуждения; при этом в якоре индуктируется ЭДС трансформации и стрелка прибора отклоняется в ту или другую сторону в зависимости от положения щеток. При щетках, находящихся на нейтрали, ЭДС должна быть практически равна нулю. Траверсу со щетками передвигают до тех пор, пока не будет достигнуто это положение щеток.
Лучше всего ориентироваться по показаниям прибора в момент отключения, так как показания при этом получаются более отчетливыми, а направление отклонения стрелки прибора дает возможность после нескольких проб определить, в какую сторону следует перемещать траверсу для ее правильной установки. Перед началом испытания милливольтметр должен быть включен с добавочным сопротивлением. По мере перемещения траверсы и уменьшения отклонений стрелки прибора постепенно уменьшают и его пределы измерений.
Рекомендуется проверять правильность положения траверсы при различных положениях якоря. Якорь следует поворачивать в одном и том же направлении во избежание влияния на показания прибора возможного перемещения щеток в щеткодержателях. Закрепив траверсу, опять проверяют правильность ее положения. После окончательной приработки щеток к поверхности коллектора положение нейтрали проверяют еще раз.
Если машина может быть лущена в ход, то правильность установки траверсы можно проверить при работе вхолостую либо в качестве генератора, либо в качестве двигателя. Если машина работает в качестве генератора при неизменном сопротивлении в цепи обмотки возбуждения и неизменной частоте вращения, то напряжение на зажимах якоря будет наибольшим при положении щеток на нейтрали. Если машина работает в качестве двигателя, то положению щеток на нейтрали соответствует одинаковая частота вращения якоря в обоих направлениях (вперед и назад) при одинаковом напряжении и одинаковом токе возбуждения.
Коллектор, контактные кольца и щетки требуют тщательного ухода. Они должны быть всегда чистыми. Особенно вредна для них металлическая и угольная проводящая пыль, которая, смешиваясь с попавшим на контактные поверхности маслом, образует грязь и вызывает искрение.
Коллектор и контактные кольца можно чистить на ходу машины при помощи дощечки, обернутой сухой тряпкой.


Рис. 6. Правильная (а) и неправильная (б) шлифовка щеток

При этом следует соблюдать правила безопасности, заключающиеся в том, чтобы изолировать себя от соприкосновения с токопроводящими частями и не задевать руками и одеждой вращающиеся части машины.
Угольные щетки должны иметь зеркально блестящую поверхность на всей площади соприкосновения с коллектором или контактными кольцами. Сработавшиеся щетки нужно заменять щетками той же марки.
Щетки должны быть притерты к поверхности коллектора или контактных колец. Для этого под щетки 2—3 бракетов траверсы подкладывают стеклянную бумагу, обращенную рабочей стороной к щеткам; после этого бумагу передвигают взад и вперед при нормальном давлении пружин на щетки.
Применение наждачного или карборундового полотна для пришлифовки щеток недопустимо. Для правильной притирки щеток концы бумаги нужно отогнуть вниз (рис. 6, а), так как при отгибании бумаги вверх (рис. 6, б) края щеток будут опилены и уменьшится активная ширина щеток, что может вызвать искрение на коллекторе. Притирку щеток твердых марок начинают с более крупных номеров бумаги и кончают более мелкими, лишь щетки мягких марок пришлифовываются мелкими номерами бумаги. После притирки щеток производятся очистка и продувка сжатым воздухом коллектора, контактных колец, щеток и щеткодержателей для удаления угольной пыли и зерен стекла.
При продувке имеет место, однако, крайне вредный перенос угольной пыли из одной части машины в другую; во избежание этого нужно по возможности применять для чистки машины пылесос.
Контактные поверхности коллектора и контактных колец должны быть строго цилиндрическими и иметь гладкий, полированный вид, без неровностей, царапин и горелых мест; слюда между коллекторными пластинками не должна выступать за поверхность коллектора. Допустимое биение коллекторов быстроходных машин с окружной скоростью до 50 м/с, например турбовозбудителей, не должно превышать 0,02—0,03 мм, в тихоходных машинах может быть допущено, без ущерба для работы машины, значительно большее биение — порядка 0,1 — 0.2 мм. При большом биении коллектора производят обточку его резцом или шлифовку, а при биении и неровностях до 0,5 мм — шлифовку (проверку биения коллектора см. в приложении 12).
Перед проточкой коллектора его следует нагреть до 100° С, затянуть в нагретом состоянии, затем дать ему остыть и снова затянуть. Затягивать следует только ослабевшие болты. Чрезмерное затягивание болтов (шпилек) коллектора может вызвать ненормальную деформацию коллектора.
Проточку коллектора производят при скорости резания примерно 90 м/мин и подаче не более 0,05—0,1 мм на оборот. Коллекторы крупных машин протачивают высококачественными резцами при вращении якоря в своих подшипниках; суппорт токарного станка пристраивают у коллектора и устанавливают так, чтобы резец был обращен режущей кромкой вверх, немного выше центра. Перед проточкой коллектора желательно предварительно «продорожить» (см. ниже) его с тем, чтобы затяжка меди не затрудняла операцию продороживания коллектора после проточки.
Шлифовку коллектора производят мелкозернистыми камнями, укрепленными неподвижно в суппорте, либо вращающимся карборундовым мелкозернистым кругом диаметром 150— 300 мм, установленным на специальном приспособлении или суппорте; целость круга следует проверить, а работу производить при наличии достаточно прочных предохранительных щитков. При шлифовке коллектора неподвижным камнем оптимальная окружная скорость коллектора находится в пределах 10— 20 м/с, шлифовка может производиться также и при номинальной окружной скорости. При шлифовке коллектора при помощи вращающегося круга последний должен вращаться навстречу коллектору, подача должна быть весьма незначительной.
При наличии царапин, нагара и прочих местных дефектов коллектор подвергается полировке. Этой операции коллектор подвергается и после проточки или шлифовки. Полировка устраняет следы обработки коллектора (резцом или камнем) и создает благоприятные условия для образования оксидной пленки («политуры») на его поверхности, необходимой для правильной работы коллектора и щеток. Полировку производят при номинальной частоте вращения, применяя мелкую стеклянную бумагу № 00.
Для полировки коллектора стеклянную бумагу прикрепляют к деревянной колодке (рис 7), которую пригоняют точно по диаметру коллектора; ширину бруска выбирают такой, чтобы он мог свободно помещаться между щетками двух соседних бракетов. Колодку прижимают к вращающемуся коллектору. По достижении гладкой поверхности коллектор очищают и продувают сжатым воздухом, к колодке прикрепляют новую стеклянную бумагу, на которую наносят тонкий слой чистого вазелина, и продолжают полировку до получения поверхности равномерного темного цвета. Все сказанное относительно требований, предъявляемых к коллектору и его обработке, относится также и к контактным кольцам. Разница лишь в одном: в связи с более легкими условиями работы контактных колец для них может быть допущено несколько большее биение.


Рис. 7. Колодка для полировки коллектора
Рис. 8. Пилка для выпиливания слюды в коллекторе

Слюду (миканит) между коллекторными пластинами выпиливают на глубину 1,5—2 мм; эта операция называется продороживанием коллектора. Продороживание можно производить либо специальной фрезой, вращаемой небольшим электродвигателем, либо вручную — при помощи специальной пилки (рис. 8), которую обычно изготовляют из небольшого куска ножовочного полотна (без развода зубцов) и зажимают в рукоятку. Пропиливание слюды должно быть выполнено по рис. 9; а, а не по рис. 9, б; в последнем случае после небольшого износа коллектора слюда будет выступать за его пределы. Края коллекторных пластин надо притупить шабером под углом приблизительно 45° на ширину не более 0,5 мм.
Иногда, особенно у быстроходных машин, даже тщательное выполнение указанных мероприятий с целью обеспечения нормальной работы щеток на контактных кольцах не приводит к желаемым результатам: продолжается сильное искрение, имеют место повышенный нагрев и накал щеток, а также сильный износ щеток и контактных колец.


Рис. 9. Правильное (а) и неправильное (б) выпиливание слюды в коллекторе Рис. 10. Винтовая канава — на коллекторе

Хорошим средством для улучшения коммутации является винтовая канавка на коллекторе и особенно на кольцах (рис. 10).
Она непрерывно в процессе работы машины очищает зеркало щетки от продуктов подгара и образует под щеткой канал, через который интенсивно охлаждается контактная поверхность щетки. В результате этого резко улучшается коммутация и уменьшается износ щеток и колец. Известны случаи, когда удалось добиться нормальной работы щеток на кольцах быстроходных роторов только после нарезки винтовых канавок.
Шаг t канавки рекомендуется принимать от 10 до 25 мм, ширину а — от 3 до 4 мм, а глубину h — в зависимости от предусмотренного припуска на обточку кольца. Например, на стальных кольцах роторов турбогенераторов при частоте вращения 3000 об/мин и толщине кольца около 50 мм принимают глубину равной 7,5 мм, шаг—10 мм и ширину канавки —3 мм; на бронзовых кольцах машины при 6000 об/мин и толщине кольца около 35 мм принимают глубину равной 3,5 мм, шаг и ширину канавки — также 10 и 3 мм.
После нарезки канавки необходимо вырубить тонкие (меньше 2 мм) буртики и притупить острые кромки.
Перед производством работ по проточке, шлифовке и полировке коллектора или контактных колец должны быть приняты соответствующие меры для предотвращения попадания стружки и абразивной пыли внутрь машины; по окончании этих работ необходимо произвести осмотр, чистку и продувку машины сжатым воздухом.

leg.co.ua

Для чего в машинах постоянного тока используется коллектор?

Коллектор в электрических машинах выполняет роль выпрямителя переменного тока в постоянный (в генераторах) и роль автоматического переключателя направления тока во вращающихся проводниках якоря (в двигателях) .

Когда магнитное поле пересекается только двумя проводниками, образующими рамку, коллектор будет представлять собой одно кольцо, разрезанное на две части, изолированные одна от другой. В общем случае каждое полукольцо носит название коллекторной пластины .

Начало и конец рамки присоединяются каждый к своей коллекторной пластине. Щетки располагаются таким образом, чтобы одна из них была всегда соединена с проводником, который будет двигаться у северного полюса, а другая — с проводником, который будет двигаться у южного полюса. На рис. 1. показан общий вид коллектора электрической машины .

Для рассмотрения работы коллектора обратимся к рис. 2, на котором рамка с проводниками А и В показана в разрезе. Для большей наглядности проводник А показан толстым кружком, а проводник В двумя тонкими кружками.

Щетки замкнуты на внешнее сопротивление тогда э. д. с., индуктируемая в проводниках, будет вызывать в замкнутой цепи электрический ток. Поэтому при рассмотрении работы коллектора можно говорить не об индуктированной э. д. с., а об индуктированном электрическом токе.

Рис. 1. Коллектор электрической машины

Рис. 2. Упрощенное изображения коллектора

Рис. 3. Выпрямление переменного тока с помощью коллектора

Сообщим рамке вращательное движение в направлении по часовой стрелке. В момент, когда вращающаяся рамка займет положение, изображенное на рис. 3, А, в ее проводниках будет индуктироваться наибольший по величине ток, так как проводники пересекают магнитные силовые линии, двигаясь перпендикулярно к ним.

Индуктированный ток из проводника В, соединенного с коллекторной пластиной 2, поступит на щетку 4 и, пройдя внешнюю цепь, через щетку 3 возвратится в проводник А. При этом правая щетка будет положительной, а левая отрицательной.

Дальнейший поворот рамки (положение В) приведет снова к индуктированию тока в обоих проводниках; однако направление тока в проводниках будет противоположно тому, которое они имели в положении А. Так как вместе с проводниками повернутся и коллекторные пластины, то щетка 4 снова будет отдавать электрический ток во внешнюю цепь, а по щетке 3 ток будет возвращаться в рамку.

Отсюда следует, что, несмотря на изменение направления тока в самих вращающихся проводниках, благодаря переключению, произведенному коллектором, направление тока во внешней цепи не изменилось .

В следующий момент (положение Г), когда рамка вторично займет положение на нейтральной линии, в проводниках и, следовательно, во внешней цепи тока опять не будет.

В последующие моменты времени рассмотренный цикл движений будет повторяться в том же порядке. Таким образом, направление индуктированного направление тока во внешней цепи благодаря коллектору все время будет оставаться одним и тем же, а вместе с этим сохранится и полярность щеток.

Рис. 4. Коллектор двигателя постоянного тока

Представление о характере изменения тока во внешней цепи за один оборот рамки, снабженной коллектором, дает кривая рис. 5. Из кривой видно, что наибольших значений ток достигает в точках, соответствующих 90° и 270°, т. е. когда проводники пересекают силовые линии непосредственно под полюсами. В точках 0° (360°) и 180° ток во внешней цепи равен нулю, так как проводники, проходя нейтральную линию, силовых линий не пересекают.

Рис. 5. Кривая изменения тока во внешней цепи за один оборот рамки после выпрямления коллектором

Из кривой нетрудно заключить, что хотя направление тока во внешней цепи и остается неизменным, но величина его все время меняется в пределах от нуля до максимума.

Электрический ток, постоянный по направлению, но переменный по величине, носит название пульсирующего тока. Для практических целей пульсирующий ток очень неудобен. Поэтому в генераторах стремятся сгладить пульсации и сделать ток более ровным.

В отличие от генераторов, в двигателях постоянного тока коллектор выполняет роль автоматического переключателя направления тока во вращающихся проводниках якоря. Если в генераторе коллектор служит для выпрямления переменного тока в постоянный, то в электродвигателе роль коллектора сводится к распределению тока в обмотках якоря таким образом, чтобы в течение всего времени работы электродвигателя в проводниках, находящихся в данный момент под северным полюсом, ток проходил постоянно в каком-либо одном направлении, а в проводниках, находящихся под южным полюсом, — в противоположном направлении.

electricalschool.info

Это интересно:

  • Правило выполнения разрезов на чертежах Техническая библиотека lib.qrz.ru Изображение предмета, мысленно рассеченного одной или несколькими плоскостями, называют разрезом. Мысленное рассечение предмета относится только к данному разрезу и не влечет за собой изменения […]
  • Правила работы над ошибками Система работы над ошибками на уроках русского языка 1. Традиционная форма работы над ошибками Даем, например, задание классу: найдите среди ошибок слова с орфограммой «Безударная гласная в корне» («Непроизносимая согласная в корне», […]
  • Преступление и наказание часть 5 глава 4 краткое Анализ эпизода художественного произведения как жанр ученических сочинений Известно, что материал для сочинений на литературную тему надо искать прежде всего и главным образом в самом литературном произведении, внимательно его читая […]
  • Ыва правило Ыва правило Чтобы проверить, какой суффикс (-ова- или -ыва-) писать в глаголе, надо поставить глагол в форму первого лица единственного числа. Если суффикс не изменится, нужно писать -ыва-: разведывать – разведываю, складывать – […]
  • Суффиксы основные правила Суффиксы основные правила Суффикс -к- пишется у качественных прилагательных: веский довод, тряская повозка, близкий путь, дерзкий взгляд. Суффикс -ск- пишется у относительных прилагательных: русский язык, матросский костюм, […]
  • Козел пара на пару правила Козел пара на пару правила Основные правила и элементы тактики игры в домино «Козел (морской)» /пополняемая и обновляемая по мере разработки/ Козел это не подвид , вид и даже не тип с точки зрения биолог a , а лишь одно из […]