Назовите основные конструктивные элементы электрических машин кратко

Обновлено: 05.07.2024

Электрическая машина имеет статор и ротор, разделенные воздушным зазором (рис. 3.1). Активными частями ее являются магнитопровод и обмотки. Все остальные части — конструктивные, обеспечивающие необходимую жесткость, прочность, возможность вращения, охлаждения и т. п.

Магнитопровод машины, по которому замыкается переменный магнитный поток, выполняют шихтованным — из листов электротехнической стали, как и у трансформатора. Если поток постоянный, то магнитопровод можно выполнять массивным; в этом случае он может осуществлять и конструктивные функции, т. е. служить элементом, обеспечивающим прочность данной части машины (статора или ротора).

Так как в частях электрических машин магнитный поток замыкается по сложным контурам, отличным от прямолинейных, в них, как правило, применяется изотронная холоднокатаная сталь. Только для изготовления полюсов синхронных машин и крупных машин постоянного тока иногда применяется анизотропная холоднокатаная сталь, так как в полюсах направление магнитных линий совпадает с направлением прокатки, в котором магнитная проницаемость очень велика. Сердечники статоров и роторов асинхронных машин и якорей синхронных машин постоянного тока штампуют из изотронной рулонной холоднокатной стали, позволяющей при раскрое получать экономию порядка 10—15% по сравнению с листовой, вследствие чего листовая сталь применяется очень редко.

Рис. 3.1. Конструктивная
схема вращающейся

электрической машины: 1 — статор; 2 — обмотка статора; 3 — воздушный зазор; 4 — ротор; 5 — обмотка ротора; 6 — подшипники; 7 — подшипниковые щиты; 8 — вал ротора; 9 — вентилятор; 10 — станина

В машинах малой мощности применяется сталь марки 2013, с низким содержанием кремния, достаточно вязкая, которая и позволяет получать мелкие пазы сложной конфигурации. В машинах средней и большой мощности применяют сталь марки 2212, 2311 и 2411, с повышенным содержанием кремния. Эти стали более хрупки, что затрудняет их штамповку, но имеют низкие потери на перемагничивание и не требуют отжига сердечников после штамповки.

В микромашинах широко применяют также магнитопроводы, собранные из листов железоникелевых сплавов типа пермаллой.

Статор асинхронных и большинства синхронных машин состоит из шихтованного магнитопровода (рис. 3.2, а), который запрессовывают в литую станину (рис. 3.2,6). Поскольку через массивную станину переменный магнитный поток не замыкается, станину можно выполнять из немагнитного материала (алюминия) или ферромагнитного с малой магнитной проницаемостью (чугуна), сравнительно дешевых и хорошо приспособленных к литейной технологии. На внутренней поверхности шихтованного статора, в пазах, располагают обмотку статора.

Ротор асинхронной машины (рис. 3.2, в) обычно состоит из сердечника, набранного из листов электротехнической стали. Сердечник запрессовывают на вал или втулку ротора (при больших размерах машины) и сжимают специальными нажимными шайбами. В пазах, размещенных на наружной поверхности ротора (сходных по форме с пазами статора), располагают обмотку ротора. В синхронных машинах ротор выполняют массивным, так как на нем расположены полюсы с обмотками возбуждения, магнитный поток которых неподвижен относительно ротора. При изготовлении листов ротора и статора в них штампуют пазы (рис. 3.3, а и б) для укладки проводников обмотки ротора и статора, а также вентиляционные каналы для прохода охлаждающего воздуха.

Рис. 3.2. Устройство статора и ротора машины переменного тока: 1 — пакет статора; 2 — станина; 3 — сердечник ротора; 4 — вал

Рис. 3.3. Листы ротора (а) и статора (б):

1 — лист ротора; 2 — зубец; 3- паз; 4 — вентиляционный канал; 5- отверстие под вал; 6- лист статора

Рис. 3.4. Пазы ротора открытый (а), полуоткрытый (б) и
полуза-крытый (в, г):
1- клин; 2- проводники; 3- изоляция слоя; 4- межслой-ная изоляция; 5 — пазовая изоляция
Рис. 3.5. Пазы статора открытый (а), полуоткрытый (б) и полузакрытые (в): 1- проводники; 2 — изоляция слоя; 3 — межслойная изоляция; 4 — изоляция паза; 5 — клин

При укладке проводников в пазы дно и стенки покрывают изоляционным материалом (электрокартоном, лакотканью, миканитом и пр.). Проводники, а также их верхний и нижний слои тоже изолируют друг от друга. Чем выше напряжение, при котором работает машина, тем большую электрическую прочность должна иметь изоляция проводников от сердечника ротора или статора. Проводники укрепляют в пазах ротора и статора с помощью клиньев, а на роторе, кроме того, с помощью проволочных бандажей или стеклобандажей, которые наматывают на лобовые части его обмотки (части обмотки, выходящие из сердечника ротора). В некоторых случаях бандажи располагают и в нескольких местах вдоль сердечника ротора.

Для подвода тока к обмотке ротора или подключения к ней реостата на роторе должны быть расположены контактные кольца: три кольца при трехфазном токе и два кольца при постоянном токе. Исключение составляют асинхронные машины с короткозамкнутым ротором, которым контактные кольца не требуются. Токосъем с контактных колец осуществляют с помощью щеток — прямоугольных брусков, изготовленных из смеси угля, графита и порошка металла (меди и свинца). Щетки устанавливают в специальных щеткодержателях и прижимают к контактной поверхности с помощью пружин. Электрические машины мощностью примерно до 2000 кВт имеют шариковые или роликовые подшипники, которые располагают в подшипниковых щитах. При больших мощностях применяют скользящие подшипники.

Электрические машины переменного тока — асинхронные и синхронные, несмотря на различия в устройстве и конструкции, имеют много общего в принципе работы и теории. В этих машинах при прохождении по обмоткам статора или ротора переменного тока, синусоидально изменяющегося во времени, создается вращающееся магнитное поле. Это поле, в свою очередь, пересекает обмотки статора и ротора (или одну из них) и наводит в них переменную ЭДС. Общность физических процессов обусловливает общность теории и сходность конструкции многофазных обмоток переменного тока и принципов устройства статора асинхронной машины и якоря синхронной машины.

Классификация и основные элементы электрических машин

Электрические машины — самые распространенные машины в народном хозяйстве. Почти вся электрическая энергия вырабатывается электрическими генераторами, установленными на электростанциях, и более чем две трети этой энергии преобразуется электрическими двигателями в механическую энергию. Помимо электрических двигателей и генераторов существуют электрические машины, которые называют преобразователями. Они преобразуют электрическую энергию переменного тока в энергию постоянного тока или переменный ток одной частоты в переменный ток другой частоты. Существует также много видов специальных электрических машин, применяемых в системах автоматики. Они служат для контроля и передачи тех или иных команд исполнительным механизмам или для информации, например, о частоте вращения основного двигателя, о положении механизмов или их частей в системах управления. Эти машины называют информационными электрическими машинами.

Конструкции электрических машин очень разнообразны. Они зависят от их типа, назначения и мощности. По роду тока электрические машины подразделяются на машины переменного тока (синхронные и асинхронные) и машины постоянного тока — коллекторные. Однако есть машины переменного тока коллекторные и постоянного тока бесколлекторные (вентильные).

По мощности электрические машины условно разделяют на несколько групп: машины малой мощности, обычно не более 8—10 кВт; средней мощности — от 10 до нескольких сотен киловатт, большой мощности — более 1000 кВт. В первой группе выделяют машины мощностью до 400—500 Вт; их часто называют микромашинами. Электрические машины мощностью в несколько десятков тысяч киловатт и более обычно называют крупными машинами; к ним, в первую очередь, относятся турбогенераторы и гидрогенераторы, двигатели постоянного тока — главные приводы прокатных станов и т. п.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Дополнительные материалы по теме:

Электрические двигатели и генераторы одного типа по своей конструкции незначительно отличаются друг от друга, но по условиям работы и по требованиям, которые предъявляются к их характеристикам, имеют существенные различия. Двигатель можно использовать как генератор, но его характеристики будут плохими. Если генератор использовать как двигатель, то он также будет работать, но значительно хуже, чем выпущенный заводом электрический двигатель.

Несмотря на большое разнообразие электрических машин, большинство из них имеет одну и ту же конструктивную схему и много общих элементов. На рис. 1 показана одна из распространенных конструктивных схем вращающейся электрической машины средней мощности. Стальной или чугунный корпус машины имеет лапы для крепления к фундаменту и рым-болт для подъема и транспортировки во время изготовления машины и ее монтажа на месте установки. На корпусе укреплена коробка выводов с зажимами. Внутри машины к выводам подводятся выводные концы обмотки, а снаружи — концы кабеля, соединенного с аппаратурой управления и питающей машину сетью. В корпусе жестко закреплен сердечник статора, представляющий собой полый толстостенный цилиндр, собранный из отдельных листов электротехнической стали. Внутри статора располагается вращающаяся часть электрической машины — ротор. Вал ротора вращается в подшипниках, установленных в торцовых щитах. Поэтому торцовые щиты часто называют также подшипниковыми.

В машинах больших размеров прочность торцовых щитов недостаточна для надежного крепления подшипников ротора, имеющего большую массу, и подшипники устанавливают рядом со статором, на выносных подшипниковых стойках. Такие подшипники называют стояковыми.

В большинстве машин устанавливают подшипники качения — шариковые или роликовые в зависимости от мощности машины. На выносных подшипниковых стойках чаще всего устанавливают подшипники скольжения, способные выдержать значительно большую нагрузку, чем подшипники качения.

Промежуток между наружной поверхностью ротора и внутренней поверхностью статора называют воздушным зазором. По обеим сторонам воздушного зазора на статоре и роторе располагаются обмотки. Обмотки состоят из отдельных катушек, намотанных из медного изолированного провода. Катушки обмотки соединяются между собой так, чтобы они образовали нужное число полюсов.

Рис. 1. Конструктивная схема вращающейся электрической машины

Ток одной из обмоток, например обмотки, ротора возбуждает электромагнитное поле машины — создает магнитный поток. Эта обмотка называется обмоткой возбуждения, а ток в ней — током возбуждения. Обмотка возбуждения может быть расположена на роторе, как показано на рис. 1, или на статоре, как в большинстве машин постоянного тока.

Магнитные силовые линии потока при вращении ротора пересекают проводники другой обмотки и в ней наводится эдс. Чтобы магнитное сопротивление потоку не было слишком велико, сердечники статора и ротора делают из стали. Магнитное сопротивление стали много меньше, чем воздуха, и силовые линии потока, которые всегда замыкаются по пути с наименьшим сопротивлением, практически не выходят за пределы машины.

Части статора и ротора, по которым проходит магнитный поток, называются их магнитопроводами, или сердечниками, а весь путь, по которому проходят магнитные силовые линии,— магнитной цепью машины.

Магнитный поток в электрической машине обязательно пересекает воздушный зазор между статором и ротором. Чтобы уменьшить магнитное сопротивление этого участка магнитной цепи, катушки обмоток располагают либо в пазах сердечников, либо на полюсах так, чтобы между стальными сердечниками статора и ротора оставался лишь небольшой воздушный зазор.

Магнитный поток в сердечниках статора и ротора в зависимости от типа машины может быть постоянный или переменный. Переменный поток перемагничивает сталь сердечника и наводит в ней вихревые токи. Это вызывает нагрев стали сердечников. Чтобы уменьшить нагрев, сердечники с переменным магнитным потоком делают наборными (шихтованными) из тонких листов электротехнической стали толщиной 0,5 мм. В сердечниках с постоянным магнитным потоком перемагничивания стали не происходит и их делают массивными из конструкционной стали или литыми из стали или чугуна.

Конструктивное выполнение машины. Основными частями машины постоянного тока являются: остов (станина), полюсы, якорь, щеточный аппарат и некоторые вспомогательные детали, служащие для конструктивного оформления машины.

Рисунок 15- Устройство машин постоянного тока

Остов.В современных электрических машинах остов отливают из стали. Он составляет часть магнитной системы машины и служит для укрепления полюсов с катушками и выводных зажимов, а также для поддержания боковых щитов, несущих подшипники якоря.

В остове имеются приспособления для монтажа машин на тележке, люки для осмотра коллектора и щеток, отверстия для подвода и выхода наружу охлаждающего воздуха и пр. Внутри остова предусмотрены обработанные приливы для установки полюсов, обеспечивающие строго симметричное расположение их на машине. В торцовых стенках остова имеются горловины для установки и крепления подшипниковых щитов.

Полюсы. В современных стационарных и тяговых машинах постоянного тока устанавливают главные и добавочные полюсы.

Главные полюсы, на которых расположены катушки обмотки возбуждения, служат для создания в машине магнитного потока возбуждения.

Сердечники главных полюсов для уменьшения вихревых токов изготовляют шихтованными — из отдельных стальных листов толщиной 0,5—1,5 мм. По краям полюсов устанавливают более толстые торцовые боковины, которые посредством заклепок удерживают полюсные листы в спрессованном состоянии.

Электрические машины могут иметь два, четыре, шесть и в общем случае 2р главных полюсов. Главные полюсы укрепляют на остове болтами.

Остов, полюсы и якорь составляют магнитную систему машины, через которую замыкается магнитный поток, созданный обмоткой возбуждения. Воздушный зазор между якорем и полюсами является также одним из участков магнитной цепи.

Добавочные полюсы обеспечивают уменьшение искрения, возникающего при работе машины. По своим размерам они меньше главных. Число добавочных полюсов обычно равно числу главных. В машинах постоянного тока сердечники добавочных полюсов изготовляют из стали. Они имеют монолитную конструкцию, так как значение индукции под добавочными полюсами выбирается обычно небольшим и при вращении якоря индуцирования вихревых токов в их наконечниках практически не происходит. Однако в тяговых двигателях электровозов переменного тока, работающих при пульсирующем напряжении, сердечники добавочных полюсов выполняют шихтованными — из изолированных листов электротехнической стали толщиной 0,5 мм. Этим обеспечивается существенное уменьшение вихревых токов, возникающих при прхождении по обмотке добавочных полюсов пульсирующего тока.

Катушки полюсов изготовляют из изолированного медного провода круглого или прямоугольного сечения или из шинной меди.

Якорь. Машина постоянного тока имеет якорь, состоящий из сердечника, обмотки, коллектора и вала. Сердечник якоря собран из штампованных листов электротехнической стали толщиной 0,5 мм. Для уменьшения потерь от вихревых токов, возникающих при пересечении якорем магнитного поля, листы изолируют один от другого. В теле якоря делают вентиляционные каналы для прохода охлаждающего воздуха

Якорные листы имеют зубчатую форму, поэтому при сборке их в пакеты образуются пазы (впадины), в которые укладывают обмотку якоря. Пазы бывают открытые и полузакрытые. Тяговые электрические машины имеют открытые пазы. Для улучшения коммутации и снижения магнитного шума в некоторых машинах применяют якоря со скошенными пазами, т. е. пазы по длине сердечника смещаются на одно зубцовое деление.

Обмотку якоря выполняют из медной изолированной проволоки, в машинах большой мощности — из медных стержней. Обычно обмотка якоря состоит из отдельных якорных катушек, которые обматывают изоляционными лентами из миканита, асбеста, стеклоткани или хлопчатобумажной ткани и укладывают в пазы якоря. В каждом пазу укладывают обычно две стороны различных якорных катушек, одна поверх другой. Каждая якорная катушка включает в себя несколько секций, концы которых припаивают к соответствующим коллекторным пластинам.

Различают следующие виды изоляции катушек: витковая — изоляция каждого из проводников; корпусная — изоляция всей катушки относительно сердечника якоря и покровная — наружная изоляция, защищающая корпусную изоляцию от механических повреждений. В тяговых электрических машинах для изоляции обмотки якоря применяют монолитную изоляцию из материалов высокой нагревостойкости (стеклослюдинистовое полотно), залитых эпоксидным компаундом горячего отвердения.

В пазах обмотку закрепляют изоляционными клиньями, а также проволочными бандажами или бандажами из стеклоленты (стекло-бандажами).

Коллектор выполнен из отдельных пластин толщиной до 5—8 мм, изготовленных из твердотянутой меди или кадмиевойи бронзы клинообразного сечения. Пластины изолируют одну от другой миканитовыми прокладками. К выступающей части коллекторной пластины припаивают провода от обмотки якоря. Для этого в ней имеется соответствующая прорезь. Узкие края пластины имеют форму ласточкина хвоста, после сборки коллектора эти края зажимаются между двумя нажимными шайбами. Чтобы миканитовые прокладки при износе коллектора не выступали над пластинами и не вызывали вибрации щеток, их профрезеровывают на 0,8—1,5 мм ниже поверхности коллектора (рис. 86, б). Эту операцию называют продороживанием коллектора.

В машинах с большим диаметром якоря для соединения проводников обмотки якоря с пластинами коллектора предусматривают промежуточные звенья — гибкие медные пластины, называемые петушками. Петушки нижними концами прикрепляют к коллекторным пластинам, а в верхние их части впаивают проводники обмотки якоря.

Щеточный аппарат. Щетки предназначены для соединения коллектора с внешней цепью. Они представляют собой прямоугольные призмы шириной 4—32 мм. Рабочую поверхность щеток пришлифовывают к коллектору, чтобы обеспечить надежный контакт. Каждая щетка имеет определенную марку. Щетки, применяемые для электрических машин, подразделяются на четыре основные группы: угольно-графитные, графитные, электро-графитированные и металлографитные.

Щетки устанавливают в специальные обоймы, называемые щеткодержателями.

Кроме описанных выше частей, в электрических машинах имеется ряд конструктивных деталей: подшипники, подшипниковые щиты (крышки), смазочные и маслозащитные устройства и т. п.

Подшипники. В тяговых двигателях, тепловозных генераторах и вспомогательных машинах обычно устанавливают шариковые и роликовые подшипники, очень надежные и требующие небольшого ухода. Подшипники помещают в специальных подшипниковых щитах, которые прикрепляют к обеим сторонам остова.

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

Зарегистрироваться 15–17 марта 2022 г.

Описание презентации по отдельным слайдам:

Тема урока: Устройство и конструктивные элементы электрических машин постоянного тока

Полюсы электрической машины постоянного тока

Обмотки главного и добавочного полюсов

Сердечник якоря машины постоянного тока

Конструкция коллектора машины постоянного тока на пластмассе

Конструкция коллектора машины постоянного тока на стальной корпусе

Графическое изображение электрической машины постоянного тока

Принципиальная схема электрической машины постоянного тока

Основные части электрической машины постоянного тока

Краткое описание документа:

Презентация урока: "Устройство и конструктивные элементы электрических машин постоянного тока" Данная электронная презентация является вспомогательным материалом для проведения теоретического занятия по МДК.1.2 профессионального модуля ПМ.1 профессии "Электромонтер по ремонту и обслуживанию электрооборудования", содержит 13 слайдов с изображением конструкции машины постоянного тока в целом и всех ее конструктивных элементов по отдельности.

подготовка к ЕГЭ/ОГЭ и ВПР
по всем предметам 1-11 классов

Курс повышения квалификации

Охрана труда

Курс профессиональной переподготовки

Охрана труда

Курс профессиональной переподготовки

Библиотечно-библиографические и информационные знания в педагогическом процессе

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

Дистанционные курсы для педагогов

Найдите материал к любому уроку, указав свой предмет (категорию), класс, учебник и тему:

5 612 573 материала в базе

ЗП до 91 000 руб.
Гибкий график
Удаленная работа

Самые массовые международные дистанционные

Школьные Инфоконкурсы 2022

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

Другие материалы

Вам будут интересны эти курсы:

Оставьте свой комментарий

26.04.2015 2429
PPTX 5.3 мбайт
2 скачивания
Оцените материал:

Настоящий материал опубликован пользователем Дорошенко Наталья Ильинична. Инфоурок является информационным посредником и предоставляет пользователям возможность размещать на сайте методические материалы. Всю ответственность за опубликованные материалы, содержащиеся в них сведения, а также за соблюдение авторских прав несут пользователи, загрузившие материал на сайт

Если Вы считаете, что материал нарушает авторские права либо по каким-то другим причинам должен быть удален с сайта, Вы можете оставить жалобу на материал.

Автор материала

40%

Подготовка к ЕГЭ/ОГЭ и ВПР
Для учеников 1-11 классов

Московский институт профессиональной
переподготовки и повышения
квалификации педагогов

Дистанционные курсы
для педагогов

663 курса от 690 рублей

Выбрать курс со скидкой

Выдаём документы
установленного образца!

Учителя о ЕГЭ: секреты успешной подготовки

Время чтения: 11 минут

Минобрнауки и Минпросвещения запустили горячие линии по оказанию психологической помощи

Время чтения: 1 минута

Школы граничащих с Украиной районов Крыма досрочно уйдут на каникулы

Время чтения: 0 минут

Россияне ценят в учителях образованность, любовь и доброжелательность к детям

Время чтения: 2 минуты

Рособрнадзор предложил дать возможность детям из ДНР и ЛНР поступать в вузы без сдачи ЕГЭ

Время чтения: 1 минута

Время чтения: 2 минуты

В Госдуме предложили ввести сертификаты на отдых детей от 8 до 17 лет

Время чтения: 1 минута

Подарочные сертификаты

Ответственность за разрешение любых спорных моментов, касающихся самих материалов и их содержания, берут на себя пользователи, разместившие материал на сайте. Однако администрация сайта готова оказать всяческую поддержку в решении любых вопросов, связанных с работой и содержанием сайта. Если Вы заметили, что на данном сайте незаконно используются материалы, сообщите об этом администрации сайта через форму обратной связи.

Все материалы, размещенные на сайте, созданы авторами сайта либо размещены пользователями сайта и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Авторские права на материалы принадлежат их законным авторам. Частичное или полное копирование материалов сайта без письменного разрешения администрации сайта запрещено! Мнение администрации может не совпадать с точкой зрения авторов.

Читайте также: