Устройство тягового двигателя — рассмотрим основные компоненты и принцип его работы

Тяговый двигатель – основной элемент электропривода, который обеспечивает преобразование электрической энергии в механическую. В его устройстве существуют главные компоненты, включая изоляторы, подшипники, пазы, коллекторную поверхность и дополнительные элементы. Каждый из них играет важную роль в обеспечении надежной работы двигателя.

Один из ключевых компонентов тягового двигателя – изоляторы. Они препятствуют протеканию тока между проводниками разных потенциалов. Изоляторы гладкой поверхности выполнены из материалов, обладающих высоким сопротивлением тока, чтобы понизить потери тепла при работе двигателя.

Другим важным элементом являются подшипники. Роликовые подшипники обеспечивают плавное вращение оси двигателя, что влияет на его эффективность и долговечность. Главные подшипники укладываются на сердечниках двигателя в остове и крепятся к корпусной поверхности. Дополнительные подшипники соединяются с сердечниками через небольшой кронштейн, чтобы выполнить роль изолятора между магнитной поверхностью и проводниками.

Сердечники – основные детали тягового двигателя. Они обладают высокой магнитной проницаемостью и позволяют создавать мощные магнитные поля. В современных двигателях сердечники имеют волновую форму, что позволяет уменьшить потери мощности и снизить вибрации при эксплуатации.

Дополнительные полюса

В современных тяговых двигателях, таких как электровозы, часто применяются дополнительные полюса. Они позволяют повысить мощность и эффективность работы двигателя за счет увеличения количества полюсов и сокращения потерь.

Дополнительные полюса располагают следующим образом: на валу электродвигателя, в пазах около основных полюсов, размещаются дополнительные секции сердечников якоря. Эти секции имеют небольшой размер по ширине и по высоте, но большие в длине. Одна секция состоит из нескольких корпусных частей, изолированных друг от друга и от главных сердечников.

Для надежной фиксации секций в пазу, между ними и поверхностью обмотки, используются специальные роликовые крепежные детали. Они укладываются таким образом, чтобы обеспечить максимальную гладкую поверхность для контакта с воздухом. Пластины коллектора имеют форму «ролика», что позволяет снизить возникновение трения и повысить механическую прочность.

Для крепления дополнительных полюсов на валу электродвигателя применяют специальные щеткодержатели. Они состоят из двух проволок, которые крепятся к концам вала и присоединяются к коллекторной поверхности через отверстия. Проволоки изолированы и служат для подачи электрической энергии на дополнительные полюса.

Отличие дополнительных полюсов от основных состоит в их размещении и форме. Они располагаются в пазу около основных полюсов и имеют форму «ролика», что позволяет минимизировать потери мощности из-за трения. Также дополнительные полюса имеют большую ширину, что позволяет увеличить количество обмоток на них и, соответственно, мощность двигателя.

Коллекторные щетки

Дополнительные полюса присоединяются к коллекторной поверхности через коллекторные щетки. Коллектор — это круглая поверхность на валу двигателя, на которую касаются щетки. Щетка состоит из нескольких пластин, изолированных друг от друга и от коллектора. Они укладываются таким образом, что обеспечивают надежный контакт с поверхностью коллектора.

Коллекторные щетки служат для подачи электрической энергии на дополнительные полюса. В процессе работы электродвигателя, контакт между щетками и коллектором подвержен износу и трения. Поэтому важно обеспечить надежное крепление щеток и гладкую поверхность коллектора, чтобы минимизировать потери мощности и исправно функционировать двигатель.

Сопротивление и обмотка

Для обмотки дополнительных полюсов используются специальные провода, которые обладают низким электрическим сопротивлением. Это позволяет эффективно передавать мощность на полюса и минимизировать потери энергии в виде тепла.

Обмотка дополнительных полюсов состоит из нескольких секций, обмотки которых изолированы друг от друга и от главных секций. Это обеспечивает безопасность и надежность работы двигателя в условиях влаги и других неблагоприятных условий.

Преимущества дополнительных полюсов:	Недостатки дополнительных полюсов:
— Повышение мощности и эффективности работы двигателя	— Увеличение сложности конструкции
— Снижение потерь мощности	— Дополнительные затраты на изготовление и установку
— Увеличение количества полюсов	— Дополнительные требования к обмотке и щеткодержателям

Якорь

Якорь состоит из медных пластин, изолированных друг от друга при помощи изоляторов. Медные пластины позволяют якорю быть эффективным проводником электрического тока. Изоляция между ними важна для предотвращения короткого замыкания.

Изоляторы дополнительно крепят якорь к остову и обеспечивают подходящую изоляцию от корпуса двигателя. Поскольку якорь находится в состоянии постоянного вращения, изоляция играет важную роль в безопасном и эффективном функционировании двигателя.

На поверхности якоря располагаются проводники обмотки, которые служат для создания магнитного поля. Обмотка обычно состоит из отдельных параллельных проводников, которые укладываются в пазы, присутствующие на сердечнике якоря. Это позволяет достичь более гладкую поверхность контакта между проводником и сердечником и уменьшить потери тепла.

Кроме того, на якоре имеются коллекторы — это выступающие поверхности, на которых происходит соприкосновение с щетками. Коллекторы обеспечивают передачу тока от источника питания к обмотке якоря и обратно, что необходимо для создания магнитного поля.

Важно отметить, что способность якоря удерживать и передавать электрический ток связана с его сердечником — основной структурой, в которую закладывается обмотка и к которой крепятся коллекторы. Сердечники выполнены из материала с высоким уровнем магнитной проницаемости, чтобы обеспечить эффективность передачи тока и создания магнитного поля.

Таким образом, якорь играет важную роль в работе тягового двигателя, позволяя эффективно преобразовывать электрическую энергию в механическую. Его конструкция и особенности показывают, как современные двигатели имеют дополнительные секции для улучшения эффективности и надежности работы.

Электрическая изоляция

Под электрической изоляцией понимается слой материала, который разделяет проводящие элементы и предотвращает их непосредственный контакт. В тяговых двигателях, обмотка и коллектор являются основными компонентами, где применяется электрическая изоляция.

Изоляция обмотки

Обмотка двигателя состоит из проволоки, которая размещена в пазах на статоре. Чтобы избежать коротких замыканий между секцией обмотки и корпусом двигателя, проволоку изолируют. Для этого применяют различные виды изоляционных материалов, таких, как проводящая или бумажная лента, специальные пленки и т.д.

В современных двигателях витки обмотки часто имеют гладкую форму, что позволяет уменьшить возможность образования пары между ними и улучшить условия их изоляции.

Кроме того, обмотки мощных двигателей часто изолируют путем присоединения к ним изоляционной пластинки с точками подключения. Это помогает предотвратить короткие замыкания на высоких мощностях.

Изоляция коллектора и щеток

Коллектор и щетки — это важные элементы, обеспечивающие передачу электрического тока между обмоткой и вращающимся ротором. Коллектор состоит из медных полюсов, которые разделяются изоляционными пазами. Щетки, в свою очередь, являются проводниками, которые подводят ток к коллектору.

Чтобы предотвратить короткое замыкание между частями коллектора и щетками, они обладают электрической изоляцией. Для этого между ними обычно устанавливают изоляторы или применяют специальные покрытия.

Важно отметить, что медные полюса коллектора обычно имеют большие размеры, поэтому для снижения токов короткого замыкания между коллектором и щетками, они изолируются друг от друга. При этом, корпусная часть щетки и коллектора могут иметь различную степень изоляции.

Главные моменты электрической изоляции тягового двигателя:
Укладывают провода обмотки в пазах статора
Изготовляют различные виды изоляционных материалов
Соединяют провода в секцию обмотки двигателя
Крепят изоляторы на двигателях с коллекторной конструкцией
Приходится использовать дополнительные изоляторы для уменьшения токов короткого замыкания
Корпусные щеткодержатели также требуют изоляцию

Главные полюса

Главные полюса обычно располагаются в двух секциях наиболее ширине электровоза. Они имеют форму волновой окружности и состоят из сердечников, которые изготавливаются из больших пластин и имеют специальные пазы для размещения обмотки. Обмотку укладывают в эти пазы волновой обмоткой, что позволяет уменьшить поверхность вращения и обеспечить более компактное расположение обмотки в сердечнике.

Сердечники главных полюсов присоединяются к корпусу электровоза через изоляторы. На одной стороне сердечника есть отверстия, в которые вставляются щетки. Щетки служат для соединения главных полюсов с коллекторной цепью якоря. Концы проволоки обмотки соединяются с одной стороны с щетками, а с другой стороны присоединяются в пары и соединяются с частями обмотки, расположенными в другой секции электровоза.

Главные полюса могут иметь небольшой размер в первой части своей длины, а затем увеличиваться. Все это связано с тепловым процессом в рабочей области двигателя. В следствие того, что самые большие токи тяговых двигателей протекают в области входа главных полюсов в сердечник, на границе паза и сердечника имеется только одна проволока обмотки, а железо на этом участке имеет своеобразную форму, ближе к пазу, — это позволяет уменьшить падение напряжения и увеличить мощность двигателя.

Такие главные полюса в современных тяговых двигателях также имеют роликовые соединения с обмоткой и коллектором. Это позволяет уменьшить износ и повысить надежность, так как роликовые соединения позволяют увеличить площадь контакта и снизить силу трения во время вращения.

Щетки и щеткодержатели

Щетки и щеткодержатели изготавливают из медных пластин или проволоки, которые крепят к корпусу двигателя. Основной элемент щетки — проводник, который имеет форму окружности. Щеткодержатель обеспечивает точное положение проводника относительно коллектора.

В двигателях электровозов часто применяются щетки с несколькими точками контакта, что позволяет увеличить мощность двигателя. Кроме того, щетки могут иметь дополнительные вырезы или пазы для улучшения условий трения и охлаждения двигателя.

Щеткодержатели также имеют важное значение для эффективной работы двигателя. Они служат для крепления щеток, обеспечивают надлежащий охлаждение, а также гасят искры и шумы. Для этого используются изоляторы и дополнительные детали, такие как щиты и кронштейны.

Коллекторные щетки совместно с щеткодержателями образуют одно из главных соединений между якорем и статором тягового двигателя. Они обеспечивают передачу электрического тока от источника питания к якорю, а также создают возможность для изменения направления вращения двигателя.

Устройство щеток и щеткодержателей может различаться в зависимости от размеров двигателя и специфических требований электровоза. Но в действительности, их применение всегда основывается на принципе создания контакта между проводником и коллектором.

Щетки и щеткодержатели играют важную роль в работе тяговых двигателей электровозов. Они обеспечивают стабильную работу двигателя, а также эффективную передачу тока и минимизацию трения. Правильное выполнение и установка щеток и щеткодержателей существенно влияют на производительность и надежность тягового двигателя.

Остов

В действительности остов представляет собой не только корпус, но и сердечник, на котором располагаются обмотки. Сердечников в остове может быть два, которые размещаются через пазы. Это позволило увеличить ширину пластин и потоков, что в свою очередь повысило эффективность работы тяговых двигателей.

Одной из главных функций остова является крепление контакта проводников, которые присоединяются к обмотке тягового двигателя. Для этой цели на остове укладываются роликовые или лобовые подшипники, которые обладают хорошей изоляцией и сопротивлением трения.

Также на остове располагаются пластины, которые служат для размещения щеткодержателей. Щетки, в свою очередь, обладают также изоляцией и служат для подачи электрического тока на контакты тягового двигателя.

Остов тягового двигателя состоит из множества частей, которые обладают различными функциональными условиями и требованиями. Надежное соединение проводников, изоляция от влаги и тепла, а также сопротивление трения и совершение электрической волновой диссипации — все эти условия должны быть выполнены в остове, чтобы тяговой двигатель работал эффективно.

Видео:

Электродвигатель постоянного тока. Принцип работы.

Электродвигатель постоянного тока. Принцип работы. by Halyk Smart 384,995 views 6 years ago 5 minutes, 5 seconds