§ 2. Основные части машины постоянного тока
Машина постоянного тока состоит из статора, якоря, двух подшипниковых щитков и щеточного устройства.
Статор (рис. 4) служит для создания в машине постоянного магнитного потока и состоит из станины 1 с ярмом 2, на котором укрепляются основные 3 и добавочные 4 полюсы. Каждый основной полюс состоит из сердечника, изготовленного из листовой электротехнической стали, и катушки 5, выполненной медным изолированным проводом. Катушки всех полюсов, соединенные друг с другом последовательно, образуют одну обмотку возбуждения. Ток обмотки возбуждения Iв намагничивает сердечники полюсов, возбуждает в машине основной магнитный поток Ф. Путь, по которому замыкается поток Ф, проходит по сердечникам основных полюсов, якорю, через воздушные зазоры и ярмо статора.
Станина машины делается из чугуна или стали, а сердечники полюсов и якоря — из листовой электротехнической стали. Отдельные листы изолируют друг от друга тонким слоем лака или окиси, образующейся на поверхности стали при ее термической обработке. Благодаря такому устройству уменьшаются вихревые токи, возникающие в сердечниках при работе машины. Сердечники основных полюсов на стороне, обращенной к якорю, имеют полюсные наконечники. За счет большего поперечного сечения они обеспечивают нужное распределение магнитной индукции в воздушном зазоре, уменьшают сопротивление магнитной цепи.
Рис. 6. Коллектор
Рис. 7. Щеткодержатель со щеткой.
Дополнительные полюсы устанавливаются по линиям раздела основных (главных) полюсов и состоят из сердечника и катушки 6. Сердечники дополнительных полюсов значительно уже главных и изготовляются из сплошной или листовой электротехнической стали. Закрепленные на них катушки, соединенные последовательно, образуют обмотку дополнительных полюсов.
Якорь машины постоянного тока (рис. 5) состоит из сердечника 1 с обмоткой 5 и коллектора 6, которые крепятся на стальном валу 3. Для охлаждения якоря на валу машины устанавливается вентилятор 4. В современных машинах применяют барабанные якоря, обмотки которых располагаются только на внешней поверхности сердечника. При такой конструкции каждый виток обмотки якоря имеет две активные стороны вместо одной в кольцевом якоре.
Сердечник барабанного якоря выполняют из штампованных листов 7 электротехнической стали. Отдельные листы собирают на направляющей шпонке вала и спрессовывают при помощи нажимных шайб. На поверхности такого сердечника образуются пазы, в которых размещают обмотку из медного изолированного провода. Для крепления обмотки якоря используют деревянные клинья или бандажи из стальных проволок 2. Обмотка якоря электрически соединяется с коллектором 6.
Коллектор служит для выпрямления переменной э. д. с. обмотки якоря. Он состоит из клиновидных медных пластин 1 (рис. 6), которые изолируют от закрепленной на валу втулки 3 и друг от друга миканитовой изоляцией 2. Коллекторные пластины закрепляют на валу шайбой 5 и гайкой 4. После сборки коллектор обтачивают и шлифуют.
Щеточное устройство, предназначенное для соединения якоря машины с внешней цепью, состоит из щеточной траверсы, нескольких щеткодержателей и щеток (рис. 7). Щеточная траверса крепится к одному из подшипниковых щитов и имеет устройство, позволяющее в определенных пределах вращать ее при установке щеток в требуемое положение. На траверсе устанавливаются щеточные пальцы, изолированные друг от друга и корпуса машины. На каждом пальце при помощи хомутика 3 крепится щеткодержатель. Заложенная в щеткодержатель щетка 1 прижимается к коллектору пружиной 2. В электрических машинах постоянного тока применяют угольно-графитные, графитные и медно-графитные щетки с различным сечением в зависимости от значения тока. Все щеткодержатели одного знака соединяются между собой сборными шинами, а последние — с зажимами изолирующего щитка. Зажимы обмоток на этом щитке принято обозначать следующими буквами: Я1 и Я2 — обмотка якоря; Ш1 и Ш2 — параллельная обмотка возбуждения; C1 и С2 — последовательная обмотка возбуждения; Д1 и Д2 — обмотка добавочных полюсов.