Основные части электрических машин и их назначение

Электрические машины состоят из нескольких основных частей, каждая из которых выполняет свою функцию в работе машины. Одна из главных частей — является якорь, который представляет собой обмотку проводников, обычно собранную в виде специального катушек и закрепленную на основе. Основой машины называется остов, обычно изготовленный из листовой стали для обеспечения его прочностью и электрической изоляцией.

В местах крепления якоря и других частей к остову устанавливаются специальные проводники, которые обеспечивают электрическую изоляцию и установочный зазор. Остов электрической машины также имеет главные и добавочные пазы, где размещаются полюсные обмотки и вентиляционные отверстия для очищения воздуха в машине.

Для обеспечения работы машины вращательного движения, используются щеточные устройства. Они состоят из пластин, называемых щетками, которые создают контакт с поверхностями коллекторного кольца. Щетки играют важную роль в передаче электрического потока от внешней цепи на якорь во время вращения машины.

Одним из дополнительных элементов электрической машины являются подшипники. Их главная функция — обеспечение гладкого вращения вала машины и поддержание его стабильности. Как правило, подшипниковый узел состоит из внутреннего и внешнего кольца, смазки и шариков, защищенных специальной обоймой.

Таким образом, все эти части электрической машины, такие как якорь, остов, щетки и подшипники, выполняют различные функции, необходимые для обеспечения ее нормальной работы. Их правильный выбор и качество сборки является основой для эффективного и надежного функционирования электрической машины.

Статья 27: Основные части электрических машин и их назначение

Основные части электрических машин включают все установочные и функциональные элементы, необходимые для их нормальной работы. Они включают в себя следующие компоненты:

1. Остов

Остов машины является ее неразъемной частью и обеспечивает защиту и поддержку других компонентов. Он обычно изготавливается из специального листового магнитного материала, чтобы обеспечить надежную конструкцию и создать путь для магнитного потока.

2. Катушка

Катушка — это основная обмотка машины, состоящая из проводников, обмотанных вокруг остова. Она создает магнитное поле и обеспечивает основное действие машины.

3. Подшипники

Подшипники машины размещены в различных местах для обеспечения плавного вращения вала. Они имеются как в местах соприкосновения движущихся частей машины, так и в подшипниковых узлах.

4. Щеткодержатели

Щеткодержатели — это специальная обойма с установленными в ней щетками изготовленными из меди. Они обеспечивают соединение между коллекторным наконечником и обмоткой машины. Щеткодержатели также предотвращают искрение, обеспечивая правильное смазочное действие.

5. Коллектор

Коллектор — это цилиндрическая пластина с медными листами, расположенными по краям. Он служит для обеспечения соединения с проводниками и сбора токов, переносимых от обмотки машины.

6. Изоляция

Все проводники и компоненты машины должны быть строго изолированы для избежания короткого замыкания или повреждения. Изоляционные материалы обычно используются для создания надежной изоляции между проводниками и другими частями машины.

7. Наконечники

Наконечники — это специальные медные концы проволочных обмоток машины. Они имеют форму, чтобы обеспечить правильное соединение и установку в подшипниках машины.

8. Главные полюса

Главные полюса — это часть машины, где собирается и распределяется магнитный поток. Они играют важную роль в генераторах и тяговых машинах, обеспечивая необходимый поток магнитного поля.

Все эти компоненты собраны вместе и взаимодействуют друг с другом для обеспечения нормальной работы электрической машины.

Статор

Статор устанавливается на остове машины и имеет форму пакета листов железа, между которыми находятся обмотки. Края статорных обмоток образуют наконечники, которые можно изготовлять в виде клиньев с углом или в форме коллектора. Наконечники служат для предотвращения токов, называемых добавочными, от проникновения в основную часть статора.

Статор предназначен для создания электромагнитного поля. Это поле образуется между полюсами, расположенными на сердечнике статора. Поверхность между полюсами покрыта изоляцией, чтобы предотвратить короткое замыкание.

Установка статора

Статор устанавливается в остов с помощью установочных подшипников. Он обычно смазывается смазочными материалами для улучшения работы машины.

Для обеспечения надежного контакта с полюсами статора и передачи электрического тока на якорь используются щеткодержатели и щетки. Щетки обычно имеют форму наконечников с углом или в форме коллектора. Щеткодержатели устанавливаются на стационарные подшипники и имеют специальные поверхности для обеспечения надежного контакта.

Установка статора с щетками и щеткодержателями обеспечивает передачу тока на якорь и создание необходимого электромагнитного поля. При сборке машины очень важно подобрать правильный зазор между поверхностью щетки и коллектором, чтобы исключить искрения и обеспечить надежное соединение.

Ротор

В электрической машине ротор представляет собой вращающуюся часть, которая создает магнитное поле, необходимое для работы машины. Он состоит из якоря, являющегося главным элементом ротора, и дополнительных элементов, таких как полюсные наконечники, коллектор и подшипники.

Якорь является основным элементом ротора и представляет собой пакет из листов железа с расположенными между ними обмотками. Катушки якоря образуются из медных проводов, которые изолированы от друг друга. Каждая катушка якоря состоит из сердечников, называемых сердечниками, и обмотки, изготовленной из провода. Между катушками обычно устанавливаются дополнительные листы железа, чтобы увеличить мощность машины и снизить потери энергии.

Коллектор является важной частью ротора и обеспечивает электрическую связь между якорью и внешней цепью. Он представляет собой набор контактов, расположенных на якоре, которые соприкасаются с щеточками, подключенными к внешней цепи. Благодаря этому контакту электрического тока между якорем и внешней цепью возникает вращение ротора.

Подшипники между ротором и остовом машины обеспечивают установку и поддержание ротора в нужном положении. Они позволяют ротору вращаться свободно и снижают трение. Подшипники обычно устанавливаются на концах ротора и закрепляются в корпусной части машины.

Якорные полюсы на якоре создают магнитное поле, которое вызывает поток магнитного поля. Полюсные наконечники обеспечивают выход потока магнитного поля из якоря и его возвращение в якорь через отверстия в сердечниках. Это действие в сочетании с работой обмотки создает мощное магнитное поле вокруг ротора, которое является основой работы машины.

Вспомогательные элементы ротора, такие как установочные шайбы, нажимные пакеты и дополнительные листы железа, обычно используются для улучшения сборки и уменьшения потерь энергии приливами. Они помогают сделать ротор более надежным и эффективным в работе.

Коллектор

Структура коллектора

Коллектор состоит из краев, пазов и слоев изоляции. Края коллектора имеются на обоих концах пластин, чтобы изолировать различные обмотки. Пазы коллектора предназначены для укрепления обмоток якоря. Слои изоляции между пазами обеспечивают электрическую изоляцию между обмоткой и коллектором.

Нажимная часть коллектора

На коллекторе имеется нажимная часть, которая служит для установки щеток. Щетки — это устройства из углеродных материалов, которые прикрепляются к щеткодержателям и позволяют подключать внешнюю цепь к коллектору. Щетки имеют форму клиньев и укрепляются в щеткодержателях под определенным углом.

Функции коллектора

Главная функция коллектора — устанавливать электрический контакт между обмоткой якоря и внешней цепью, чтобы электрический ток мог пройти через обмотку. Кроме того, коллектор имеет свойства стабилизировать обмотку якоря, обеспечивать охлаждение якоря воздушным потоком и улучшать электрические свойства машины.

Обмотки

Якорная обмотка установлена непосредственно на якоре — основной части двигателя или генератора. Она предназначена для генерации электромагнитного поля и преобразования электрической энергии в механическую. Обмотка состоит из катушек проволочными витками, которые обычно обмотаны на специальные установочные листы или пластины, чтобы обеспечить прочность и защиту от повреждений.

Обмотки обычно изготавливаются из проводов с электротехнической изоляцией для предотвращения коротких замыканий и повреждений. На местах касания обмотки с коллектором или якорем обычно устанавливаются специальные изоляционные прокладки или клинья, чтобы предотвратить их повреждение под действием вибрации и тепла. Кроме того, обмотки могут иметь открытые или закрытые формы охлаждения, чтобы обеспечить оптимальные условия для отвода тепла и продлить срок службы обмотки.

Якорная система

Основное назначение якорной системы — преобразование электрической энергии в механическую. Якорь представляет собой

цилиндрическую часть машины, состоящую из сердечников и обмоток.

Якорь имеет вихревые потери, поэтому для предотвращения их возникновения, сердечники изготовляют из

листов, а между сердечниками делают зазор для смазки. Благодаря воздушному зазору, основной поток магнитного потока

проходит через якорь, а не через сердечники.

Все обмотки якоря располагаются на обмоточных клиньях. Для предотвращения искрения между клиньями и обмоткой

изоляцию делают из диэлектрического материала. Якорь собран на одну ось с наконечником, что обеспечивает его

устойчивость при вращении. Между наконечником и основой якоря создается зазор, для предотвращения непосредственного

контакта и избежания возникновения искрения.

Для непосредственного введения тока в обмотку якоря используется коллектор и щеточный узел. Коллектор представляет собой

цилиндрическую обойму с большим количеством винтовых пластинок. Щетки, которые непосредственно касаются

коллектора, позволяют передавать электрический ток от внешней цепи на обмотку якоря. Таким образом, действием

щеток образуется электрический контакт между внешней цепью и обмоткой.

На якорь также влияют дополнительные элементы, такие как подшипники и остов машины. Подшипники обеспечивают

вращение якоря внутри остова, уменьшая при этом трение и изоляцию между двумя металлическими поверхностями.

Тип якорной системы может отличаться в различных электрических машинах, в зависимости от их назначения и мощности.

В большинстве электрических машин якорная система имеет вращающийся якорь, который располагается внутри остова.

Подшипники

Подшипники машины обычно устанавливаются в специальные установочные места с определенным зазором между подшипником и деталью. Это необходимо для обеспечения свободного вращения и предотвращения износа. Один из подшипников обычно является вспомогательным и служит для установки машины в корпус.

Магнитные свойства подшипников обеспечивают эффективную работу электрической машины. Они обладают достаточной магнитной прочностью для удержания магнитного поля, создаваемого якорем и катушками. Подшипники на полюсах иколлекторе предотвращают искрение и обеспечивают правильное распределение токов.

Подшипники состоят из внутренних и внешних колец, шариков, роликов или игольчатых роликов, а также сепаратора. Внешние кольца подшипников соединяются с остовом машины, а внутренние кольца — с якорем или коллектором. Шарики, ролики или игольчатые ролики перемещаются между внутренними и внешними кольцами и обеспечивают свободное вращение.

Подшипники в машинах обычно изготавливают из стали или латуни. Они обладают хорошими антифрикционными свойствами и высокой износостойкостью. Для обеспечения электрической изоляции между подшипником и остальными деталями машины, установленными рядом, используется изоляционный материал, например, медь или пластмасса. Это помогает предотвратить возникновение электрических замыканий.

Расположение подшипников	Описание
Установочные по ходу движения	Обеспечивают правильное положение коллектора и якоря, а также несколько подшипников для удержания остова
Подшипники на полюсных пластинах	Обеспечивают правильное положение полюсов и распределение токов
Подшипники на боковых поворотных остовах	Позволяют остову свободно вращаться и перемещаться вместе с якорем
Установочный подшипник	Используется для установки машины в корпус

Подшипники собраны с большой точностью, чтобы обеспечить их надежную работу в электрической машине. Изоляция и защитные покрытия применяются для предотвращения коррозии и повреждений. Подшипники также дополнительно укрепляются с помощью специальных установочных шайб и закрепляющих втулок, чтобы предотвратить возможность их смещения в процессе эксплуатации.

Втулки и вала

Вала в электрических машинах может быть несколько. Они служат основной осью вращения и поддерживают все главные части машины, такие как якорь, катушки, подшипники и щеткодержатели. Валы могут быть различных типов и конструкций в зависимости от назначения машины.

Назначение	Пример
Обеспечение магнитного поля	Якорь машины
Поддержка катушек и обмотки	Вала электропоездов
Соединение с остовом машины	Вала генератора
Поддержка подшипников	Вала двигателя
Передача мощности	Вала электрической машины

На валы также наносятся специальные шайбы. Шайбы выполняют функцию обеспечения надежного контакта и предотвращения зазора между различными частями машины.

Втулки и валы в большинстве случаев имеют цилиндрическую форму. Втулки могут иметь различные сечения, включая круглое и прямоугольное, а валы – различные углы наконечника. Втулки и валы также имеют различное количество и расположение отверстий для подшипников и других элементов.

Основной материал, использующийся для изготовления втулок и валов, – медь или медные сплавы. Они обладают высокой электропроводностью, что особенно важно для электрических машин. Кроме того, медные втулки и валы обеспечивают надежный контакт и высокую прочность соединения.

Щетки и щеткодержатели

Щетки и щеткодержатели устанавливаются на остове машины и располагаются внутри движущегося магнитного поля. Щетки, изготовленные из меди или проволочных материалов, обычно имеют форму пакета с изоляционными слоями между листами. Они привариваются к коллектору или статору машины, обеспечивая поворотную связь и электрический контакт.

Щеткодержатели обычно изготавливаются из меди или изоляционных материалов. Они представляют собой удобную платформу, на которую устанавливаются щетки, и служат для их изоляции от остова машины. Щеткодержатели часто имеют отверстия для обеспечения вентиляции и смазки.

Основной принцип работы щеток и щеткодержателей заключается в том, что щетка прижимается к поверхности коллектора или статора с определенной силой. Во время вращения машины, главный поток электрических проводников идет через щетку и передается на коллектор или статор, обеспечивая электрическую связь и передачу энергии.

Важно отметить, что контакт между щетками и коллектором должен быть хорошим для минимизации потерь и эффективной работы машины. Поэтому щетки и их катушки должны быть правильно установлены, а щеткодержатель должен обеспечивать правильное прижатие и движение щеток.

Щетки

Щетки обычно изготавливаются из меди с добавочными изоляционными слоями. Они имеют форму пакета с определенной толщиной, строго соблюдаемой при сборке. Щетки припаиваются к щеткодержателю и устанавливаются на коллектор машины.

Щеткодержатель

Щеткодержатель — это устройство, которое удерживает щетки и обеспечивает правильное прижатие и движение при вращении машины. Щеткодержатель обычно изготавливается из меди или изоляционных материалов и может иметь боковые сердечники для дополнительной стабилизации.

На внешней поверхности щеткодержателя могут быть установлены смазочные отверстия для подачи смазки и вентиляции. Это помогает уменьшить истирание щеток и коллектора, а также обеспечивает достаточную электрическую изоляцию.

Вентиляторы и охлаждение

Вентилятор обычно установлен на остове или корпусной части машины, и его задача — обеспечивать поток воздуха для охлаждения сердечника, обмотки и других частей машины.

Вентилятор состоит из металлических листов, которые создают поток воздуха. Он может быть привязан к валу двигателя с помощью болта и подшипникового узла для обеспечения его правильного функционирования.

При работе вентилятора возникает трение, поэтому шайбы и подшипники используются для предотвращения износа и обеспечения плавного вращения вентилятора.

С целью улучшения производительности и мощности машины в некоторых местах устанавливаются дополнительные вентиляторы, чтобы обеспечить достаточное охлаждение.

Вентиляторы работают вместе с системами охлаждения, которые могут включать в себя радиаторы, трубки и насосы, чтобы обеспечить эффективное охлаждение машины.

Охлаждение магнитного сердечника и якоря электрической машины особенно важно, потому что при работе они могут нагреваться и вызывать повышенное искрение, что в свою очередь может привести к повреждению машины или сократить ее срок службы.

Одним из способов охлаждения сердечника электрической машины является использование вентиляционных отверстий в сердечнике, которые обеспечивают поток воздуха.

Вентиляционные отверстия могут быть сделаны в виде отверстий или пазов на поверхности сердечника, и они обеспечивают циркуляцию воздуха внутри машины, перенося тепло от горячих частей к более холодным местам.

Также важно правильно охлаждать обмотку электрической машины. Обмотка обычно имеет большое сечение проводников и изолируется специальной изоляцией.

Установочная пластина играет важную роль в охлаждении обмотки, так как она имеет отверстия, через которые проходит воздух и охлаждает обмотку.

Также часто используются вентиляторы или вентиляторные отверстия на корпусе машины для охлаждения обмотки.

Защитные корпуса и экраны

Защитные корпуса и экраны используются в электрических машинах для изоляции и обеспечения безопасности работы.

Главным компонентом защитного корпуса является остов, который обеспечивает прочностью и установочный деталью для всех остальных частей машины.

Боковыми листами остова машины изолируются от окружающей среды и предотвращают контакт с людьми или другими предметами.

Главные и добавочные обмотки асинхронных машин помещаются в специальные пазы остова, обеспечивая тем самым непосредственное соединение с полюсными сердечниками.

Изоляция машины осуществляется при помощи специальных шайб и листов, а также генераторами вращения и другими элементами.

Установка подшипниковых узлов на остове производится с использованием подшипниковых узлов, которые изолируют друг от друга главные и поворотные обмотки.

Для образования магнитного поля в машинах с коллекторным ротором используются коллекторы, на которых установлены щеточные контакты.

Вспомогательные щетки служат для подачи тока на роторную обмотку машины, а также для предотвращения искрения.

Между коллектором и щетками находится специальный канал соединения, который защищает от прямого контакта щеток с поверхностью коллектора.

Защитные корпуса и экраны также изолируют катушки от других частей машины, чтобы предотвратить повреждение изоляции.

На коллектору присутствует специальная обмотка, которая позволяет предотвратить протекание токов короткого замыкания.

Компонент	Назначение
Щетки	Обеспечивают нажимной контакт с поверхностью коллектора и подачу тока на роторную обмотку
Щеткодержатель	Защищает щетки и обеспечивает стабильную работу щеток
Подшипники	Обеспечивают опору и устойчивость вращающихся частей машины
Главные обмотки	Создают магнитное поле для работы машины
Полюсные сердечники	Усиливают магнитное поле в машинах с коллекторным ротором
Листы изоляции	Предотвращают протекание токов между различными частями машины
Коллектор	Обеспечивает подачу тока на роторную обмотку и сборку выхода тока с главных обмоток
Изоляционные пластины	Изолируют катушки от других частей машины и предотвращают повреждение изоляции
Магнитные сердечники	Усиливают магнитное поле и обеспечивают опору для обмоток

Все эти компоненты обеспечивают безопасность работы машины и защиту от повреждений и короткого замыкания.

Видео:

Устройство двигателя автомобиля. Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) в 3D

Устройство двигателя автомобиля. Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) в 3D by CARinfo3d 603,746 views 5 years ago 10 minutes, 18 seconds