Зачем нужны щетки в синхронной машине
Перейти к содержимому

Зачем нужны щетки в синхронной машине

  • автор:

Назначение контактных колец и щеток в синхронном генераторе.

Постоянные магниты на роторе используют лишь в синхронных генераторах весьма малой мощности, поэтому в большинстве синхронных генераторов для получения возбуждающего магнитного поля применяют обмотку возбуждения, располагаемую на роторе. Эта обмотка подключается к источнику постоянного тока через скользящие контакты, осуществляемые посредством двух контактных колец, располагае мых на валу и изолированных от вала и друг от друга, и двух неподвижных щеток (рис. 6.3).

Как уже отмечалось, приводной двигатель (М) приводит во вращение ротор синхронного генератора с синхронной частотой n 1. При этом магнитное поле ротора также вращается с частотой n 1 и индуцирует в трехфазной обмотке статора переменные ЭДС ЕA, ЕB, ЕC, которые, будучи одинаковыми по значению и сдвинутыми по фазе относительно друг друга на 1/3 периода (120 эл. град), образуют трехфазную симметричную систему ЭДС.

С подключением нагрузки в фазах обмотҡи статора появляются токи IA, IB, IC. При этом трехфазная обмотка статора создает вращающееся магнитное поле. Частота вращения этого поля равна частоте вращения ротора генератора (об/мин):

(6.3)

Таким образом, в синхронном генераторе магнитное поле статора и ротор вращаются синхронно, отсюда и название ̶ синхронные машины.

Принцип действия асинхронного генератора

Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:

Прямо сейчас студенты читают про:

Судебная реформа 1864 г., ее достоинства и недостатки Запустив процесс освобождения крестьян и переход их к гражданским отношениям свободных сельских обывателей, государство в 1864 г.
Технология приготовления сложных горячих блюд из рыбы Методы приготовления сложных горячих блюд из рыбы. Методы и варианты комбинирования различных способов приготовления сложных блюд из.
Обязательный раздел Главного меню Обязательный раздел Главного меню включает следующие пункты: Программы – открывает доступ к иерархической структуре.
Завершающий этап Великой Отечественной войны. Итоги и уроки войны Заключительный этап войны. В январе 1944 г. советские войска при активном участии партизан разгромили крупную немецкую группировку.
Профилактика ВИЧ-инфекций и вирусных гепатитов В и С у медицинских работников ВИЧ-инфекция и гемоконтактные (парентеральные) вирусные гепатиты В и С относятся к категории преимущественно хронических инфекционных.

Зачем щетки в электродвигателе?

Щетки — основной элемент, обеспечивающий неразрывный электрический контакт между неподвижным и подвижным электродами. Имеются в коллекторных электродвигателях, униполярных генераторах, в электротранспорте ("усы" троллейбусов, "дуга" трамваев) и т.д. В коллекторных двигателях щётки представляют собой графитовые стержни, прижимаемые к вращающемуся ротору.

Щетки — самое слабое звено всех конструкций. Это трение, искрение, истирание и т.д. Поэтому от щёток стремятся избавляться. В двигателях — это переход к синхронным и асинхронным конструкциям.

Щеточно коллекторный узел синхронного генератора

Щеточно коллекторный узел — это составная часть синхронного генератора, представляющая собой основной элемент источника электрической энергии. Работающий принцип щеточно-коллекторного узла основан на контактном взаимодействии коллектора и щеток, что обеспечивает передачу энергии от вращающегося ротора к статору генератора.

Особенностью щеточно-коллекторного узла является его механическая простота и надежность. Коллектор представляет собой металлический диск, на котором установлены проводящие сегменты. Щетки — это упругие элементы из углеродной щеточной электроды, которые имеют контакт с коллектором и обеспечивают передачу электрического тока.

Щеточно-коллекторные узлы широко применяются в синхронных генераторах автономных электростанций, транспортных средств, ветряных и гидроэлектростанций. Они позволяют преобразовывать механическую энергию в электрическую при высоком кПД и надежности работы.

Значительным преимуществом использования щеточно-коллекторного узла является возможность регулирования выходного напряжения, что позволяет адаптировать работу генератора под различные потребности. Кроме того, такие генераторы имеют небольшие габариты и низкие затраты на производство и обслуживание. Вместе с тем, некоторыми недостатками щеточно-коллекторных узлов являются трение и износ щеток, что требует регулярной замены и настройки.

Определение щеточно-коллекторного узла

Щеточно-коллекторный узел – это узел электрической машины, который обеспечивает передачу электрической энергии между вращающейся частью машины (ротором) и неподвижной частью (статором). В щеточно-коллекторном узле используются щетки и коллекторы, которые позволяют осуществить эту передачу.

Щетки представляют собой упругие элементы и обеспечивают электрическую связь между коллектором и вращающимся ротором. Коллекторы – это система токоподводящих колец, присоединенных к валу ротора. Они передают токи от вращающегося ротора к щеткам, а затем далее к внешней цепи.

В щеточно-коллекторном узле также присутствуют дополнительные элементы, такие как возвратные пружины, проходные контакты и прокладки. Они служат для обеспечения надежного и качественного контакта между коллекторами и щетками.

  • Обеспечение передачи электрической энергии от ротора к статору;
  • Передача управляющих сигналов или данных между ротором и статором;
  • Регулировка или изменение электрических параметров, таких как напряжение, ток и частота;
  • Повышение эффективности электрической машины и улучшение ее характеристик.

Щеточно-коллекторные узлы широко применяются в синхронных, асинхронных и постоянных электрических машинах, таких как генераторы, двигатели и электродвигатели. Они являются важным компонентом для эффективной работы электрических машин и обеспечивают их надежное функционирование.

Принцип работы щеточно коллекторного узла

Щеточно коллекторный узел является одной из основных частей синхронного генератора, отвечающей за передачу электрической энергии с ротора на внешнюю цепь. Он состоит из коллектора и щеток, которые обеспечивают соединение между обмотками ротора и внешней цепью.

Коллектор представляет собой цилиндрическую металлическую поверхность, на которой размещены ряды пластин — коллекторных ламелей, образующих замкнутую магнитную среду с обмоткой ротора генератора.

Щетки представляют из себя проводящие элементы, которые прижимаются к поверхности коллектора и скользят по нему под воздействием центробежных сил, обеспечивая электрическую связь между обмотками ротора и внешней цепью. Щетки изготавливаются из специальных упругих материалов, таких как углеродные композиты или металлические сплавы.

Принцип работы щеточно коллекторного узла заключается в следующем:

  1. При вращении ротора генератора, на обмотках создается электромагнитное поле.
  2. Это поле индуцирует электрическую энергию в обмотках ротора.
  3. Щетки скользят по поверхности коллектора, передавая электрическую энергию с обмоток ротора на внешнюю цепь.
  4. Это позволяет подключить генератор к нагрузке и передать энергию от вращающегося ротора.
  5. При передаче энергии щетки и коллектор подвергаются износу, поэтому требуется периодическая подстройка и замена щеток.

Щеточно коллекторный узел применяется в различных областях, где требуется преобразование механической энергии в электрическую. Он широко используется в силовых электроприводах, электрогенераторах, электродвигателях, электростанциях и других системах, требующих высокой электрической мощности и надежности передачи энергии.

Значение щеточно коллекторного узла в синхронном генераторе

Щеточно коллекторный узел является одной из ключевых частей синхронного генератора. Он выполняет несколько важных функций, обеспечивая надежную работу генератора и эффективную передачу электроэнергии. В этом разделе мы рассмотрим значение щеточно коллекторного узла и его влияние на работу синхронного генератора.

1. Передача электроэнергии

Одной из основных задач щеточно коллекторного узла является передача электроэнергии от статора генератора (обмотки возбуждения) к ротору (обмотке якоря). Щеточно коллекторный узел осуществляет это благодаря коллектору и щеткам.

Коллектор представляет собой цилиндрическую поверхность с прорезями, на которых установлены щетки. Когда ротор вращается, щетки под действием пружины непрерывно прижимаются к коллектору и обеспечивают электрический контакт.

Благодаря этому контакту электрический ток передается от статора к ротору, создавая электромагнитное поле, необходимое для генерации электрической энергии.

2. Сбор тока

Щетки в щеточно коллекторном узле также играют роль в сборе тока, возникающего в роторе генератора. Когда ротор вращается в магнитном поле, в обмотке якоря индуцируется ток. Щетки собирают этот ток со стороны ротора и передают его на внешний электрический контур генератора.

Таким образом, щеточно коллекторный узел обеспечивает непрерывную передачу тока от ротора к внешней нагрузке.

3. Поддержание постоянного контакта

Еще одной важной функцией щеточно коллекторного узла является поддержание постоянного контакта между щетками и коллектором. Для этого используется специальная пружина, которая обеспечивает достаточное давление щеток на поверхности коллектора.

При необходимости щетки могут поджиматься или отпускаться, чтобы компенсировать износ или величину тока. Постоянный и надежный контакт между щетками и коллектором важен для предотвращения повреждений и обеспечения эффективной передачи электроэнергии.

4. Износ и обслуживание

Щеточно коллекторный узел является частью генератора, которая подвержена износу. Постоянное трение между щетками и коллектором приводит к постепенному износу обоих компонентов.

Для предотвращения износа и обеспечения долгой и надежной работы генератора необходимо проводить регулярное обслуживание щеточно коллекторного узла. Обычно это включает в себя замену изношенных щеток, промывку и очистку коллектора, а также проверку и регулировку пружин.

Заключение

Щеточно коллекторный узел является неотъемлемой частью синхронного генератора и имеет значительное значение в его работе. Он обеспечивает передачу электроэнергии от статора к ротору, сбор тока с ротора, поддержание постоянного контакта между щетками и коллектором, а также требует регулярного обслуживания. Без щеточно коллекторного узла синхронный генератор не смог бы функционировать.

Особенности конструкции щеточно коллекторного узла

Щеточно коллекторный узел является одной из основных частей синхронного генератора, ответственной за передачу электрического тока к нагрузке. Он состоит из коллектора, щеток и подшипников.

Особенности конструкции щеточно коллекторного узла определяют его возможности и надежность работы. Вот некоторые из них:

  • Коллектор. Коллектор представляет собой ось с множеством лопастей, выполненных из проводящего материала. Он служит для сбора и передачи тока к щеткам. Количество лопастей на коллекторе влияет на эффективность передачи тока и стабильность работы устройства.
  • Щетки. Щетки, выполненные из углеродных материалов или металла, прижимаются к коллектору под давлением пружин. Они передают электрический ток от внешней цепи к коллектору. Чтобы обеспечить надежный контакт и минимизировать искрение, поверхность коллектора и щеток должна быть регулярно обслуживаема и обрабатываться.
  • Подшипники. Щеточно коллекторный узел вращается с высокой скоростью, поэтому он обязательно имеет подшипники для поддержания стабильности и снижения износа. Подшипники могут быть шариковыми или роликовыми, в зависимости от требований к нагрузке и скорости вращения.

Применение щеточно коллекторного узла связано с его способностью передавать электрический ток без сбоев и обеспечивать стабильное функционирование генератора. Он является важной составной частью не только синхронных генераторов, но и других электротехнических устройств, таких как электродвигатели и электростанции.

Материалы и технологии в производстве щеточно коллекторного узла

Щеточно коллекторный узел является одной из ключевых составляющих синхронного генератора. Он обеспечивает передачу электрической энергии между вращающейся частью генератора — ротором, и неподвижной частью — статором. Для эффективной и надежной работы генератора важно правильно выбрать материалы и использовать соответствующие технологии при производстве щеточно коллекторного узла.

Основными материалами, используемыми при изготовлении щеточных коллекторных узлов, являются:

  • Медь — является одним из самых распространенных материалов для изготовления коллекторов и щеток. Она обладает высокой электропроводностью, что позволяет эффективно передавать электрическую энергию. Также медь обладает хорошими механическими свойствами и стойкостью к износу.
  • Металлографит — это композитный материал, состоящий из порошка графита и металлического связующего. Он обладает высокой степенью самосмазывания, что снижает трение и износ щеток и коллектора. Металлографитный щеточно коллекторный узел применяется в случаях, когда требуется высокая степень надежности и длительный срок службы.
  • Карбон — это материал, получаемый путем нагревания органических веществ без доступа воздуха. Карбон обладает хорошей электропроводностью и высокой термостойкостью. Он применяется в щетках для щеточно коллекторного узла, где требуется высокая производительность и стабильность работы генератора.

При производстве щеточно коллекторного узла используются различные технологии, которые позволяют получить высококачественный продукт:

  1. Формование щеток и коллектора — процесс формования проводящих элементов узла с помощью прессования или литья под давлением. Это позволяет получить нужную форму и геометрию деталей.
  2. Изготовление щеткодержателя — процесс изготовления каркаса, который поддерживает щетки и обеспечивает их передвижение по поверхности коллектора. Щеткодержатель может быть выполнен из металла или пластика.
  3. Спекание щеток — процесс соединения проводящего элемента и щеткодержателя при помощи высоких температур и давления. Это обеспечивает надежное и качественное соединение между щеткой и щеткодержателем.
  4. Балансировка коллектора — процедура, которая позволяет устранить дисбаланс массы коллектора, что помогает снизить вибрации генератора и повысить его надежность.

Использование правильных материалов и технологий при производстве щеточно коллекторного узла синхронного генератора является важной составляющей его эффективной работы и долговечности.

Применение щеточно коллекторного узла в различных областях

Щеточно коллекторный узел является важной частью синхронного генератора, который находит широкое применение в различных областях. Ниже представлены основные области применения данного узла:

  • Электроэнергетика: В электроэнергетике щеточно коллекторные узлы используются для преобразования механической энергии в электрическую. Они применяются в синхронных генераторах, которые генерируют электроэнергию в электрических сетях. Щеточно коллекторные узлы обеспечивают передачу тока от ротора генератора к внешней сети, обеспечивая стабильную работу генератора и эффективное преобразование энергии.
  • Промышленность: Щеточно коллекторные узлы широко используются в различных промышленных процессах. Например, они применяются в электродвигателях, которые используются в приводах машин и оборудования. Щеточно коллекторные узлы обеспечивают передачу электрического тока на обмотки ротора электродвигателя, позволяя электродвигателю работать эффективно и надежно.
  • Автомобильная промышленность: Щеточно коллекторные узлы широко используются в автомобильной промышленности. Они применяются в стартерах и генераторах автомобилей для обеспечения старта двигателя и генерации электроэнергии для питания электрооборудования автомобиля. Щеточно коллекторные узлы обеспечивают надежную передачу тока и эффективную работу стартера и генератора.
  • Аэрокосмическая промышленность: В аэрокосмической промышленности щеточно коллекторные узлы применяются в электромоторах, генераторах и других системах. Они обеспечивают передачу тока и энергии в условиях высоких нагрузок и экстремальных температур, обеспечивая надежную работу систем и устройств.

Щеточно коллекторный узел является важным компонентом в различных областях и обеспечивает эффективное преобразование энергии. Его надежность и долговечность позволяют его использование в широком спектре приложений.

Требования к обслуживанию и замене щеточно коллекторного узла

Щеточно-коллекторный узел является одной из самых важных частей синхронного генератора. Именно он обеспечивает электрическую связь между статором и ротором, что позволяет передавать энергию от статора к ротору.

Чтобы обеспечить надежную работу щеточно-коллекторного узла, необходимо регулярное обслуживание и замена его составных частей. Вот основные требования, которые следует учитывать при выполнении этих работ:

  • Регулярная очистка и смазка — щётки и коммутатор рекомендуется очищать от пыли и грязи, а также смазывать специальной смазкой для уменьшения трения и износа щёток.
  • Проверка на износ и повреждения — щеточки и коммутатор должны периодически проверяться на наличие износа или других повреждений. При обнаружении значительного износа или повреждений, необходима замена этих деталей.
  • Контроль за состоянием проводов и контактных групп — важно проверять провода и контактные группы на наличие окислов, трещин или других повреждений. При необходимости проводить замену поврежденных деталей.
  • Точная регулировка щеточного угла — для достижения оптимальной работы генератора, необходимо правильно настроить щеточный угол, следя за тем, чтобы контакт щеток и коммутатора был правильным.

Если в процессе эксплуатации щеточно-коллекторного узла возникают проблемы, связанные с его работой или износом, рекомендуется обратиться к квалифицированным специалистам. Они помогут выполнить обслуживание или замену узла, чтобы гарантировать надежную работу генератора и продлить его срок службы.

Зачем нужны щетки в синхронной машине

Синхронный электродвигатель с обмоткой возбуждения, как и любой вращающийся электродвигатель, состоит из ротора и статора. Статор — неподвижная часть, ротор — вращающаяся часть. Статор обычно имеет стандартную трехфазную обмотку, а ротор выполнен с обмоткой возбуждения. Обмотка возбуждения соединена с контактными кольцами к которым через щетки подходит питание.

Синхронный электродвигатель с обмоткой возбуждения

Принцип работы

Постоянная скорость вращения синхронного электродвигателя достигается за счет взаимодействия между постоянным и вращающимся магнитным полем. Ротор синхронного электродвигателя создает постоянное магнитное поле, а статор – вращающееся магнитное поле.

Работа синхронного электродвигателя основана на взаимодействии вращающегося магнитного поля статора и постоянного магнитного поля ротора

Статор: вращающееся магнитное поле

На обмотки катушек статора подается трехфазное переменное напряжение. В результате создается вращающееся магнитное поле, которое вращается со скоростью пропорциональной частоте питающего напряжения. Подробнее о том, как посредством трехфазного напряжения питания образуется вращающееся магнитное поле можно прочитать в статье «Трехфазный асинхронный электродвигатель».

Взаимодействие магнитных полей статора и ротора синхронного двигателя с обмотками возбуждения

Ротор: постоянное магнитное поле

Обмотка ротора возбуждается источником постоянного тока через контактные кольца. Магнитное поле создаваемое вокруг ротора возбуждаемое постоянным током показано ниже. Очевидно, что ротор ведет себя как постоянный магнит, так как имеет такое же магнитное поле (в качестве альтернативы можно представить, что ротор сделан из постоянных магнитов). Рассмотрим взаимодействие ротора и вращающегося магнитного поля. Предположим вы придали ротору начальное вращение в том же направлении как у вращающегося магнитного поля. Противоположные полюса вращающегося магнитного поля и ротора будут притягиваться друг к другу и они будут сцепляться с помощью магнитных сил. Это значит, что ротор будет вращаться с той же скоростью, что и вращающееся магнитное поле, то есть ротор будет вращаться с синхронной скоростью.

Магнитное поле ротора синхронного двигателя с обмотками возбуждения

Синхронная скорость

Скорость с которой вращается магнитное поле может быть вычислена по следующему уравнению:

Ns = 60f/p,

  • где Ns – частота вращения магнитного поля, об/мин,
  • f – частота тока статора, Гц,
  • p – количество пар полюсов.

Это значит, что скорость синхронного электродвигателя может очень точно контролироваться изменением частоты питающего тока. Таким образом эти электродвигатели подходят для высокоточных приложений.

Прямой запуск синхронного двигателя от электрической сети

Почему синхронные электродвигатели не запускаются от электрической сети?

Если ротор не имеет начального вращения, ситуация отличается от описанной выше. Северный полюс магнитного поля ротора будет притягиваться к южному полюсу вращающегося магнитного поля, и начнет двигаться в том же направлении. Но так как ротор имеет определенный момент инерции, его стартовая скорость будет очень низкой. За это время южный полюс вращающегося магнитного поля будет замещен северным полюсом. Таким образом появятся отталкивающие силы. В результате чего ротор начнет вращаться в обратную сторону. Таким образом ротор не сможет запуститься.

Демпферная обмотка — прямой запуск синхронного двигателя от электрической сети

Чтобы реализовать самозапуск синхронного электродвигателя без системы управления между наконечниками ротора размещается «беличья клетка», которая также называется демпферной обмоткой. При запуске электродвигателя катушки ротора не возбуждаются. Под действием вращающегося магнитного поля, индуцируется ток в витках «беличьей клетки» и ротор начинает вращаться подобно тому, как запускаются асинхронные двигатели.

Когда ротор достигает своей максимальной скорости, подается питание на обмотку возбуждения ротора. В результате, как говорилось ранее, полюса ротора сцепляются с полюсами вращающегося магнитного поля и ротор начинает вращаться с синхронной скоростью. При вращении ротора с синхронной скоростью, относительное движение между белечьей клеткой и вращающимся магнитным полем равно нулю. Это значит, что отсутствует ток в короткозамкнутых витках, а следовательно «беличья клетка» не оказывает воздействия на синхронную работу электродвигателя.

Выход из синхронизма

Синхронные электродвигатели имеют постоянную скорость независящую от нагрузки (при условии что нагрузка не превышает макимально допустимую). Если момент нагрузки больше, чем момент создаваемый самим электродвигателем, то он выйдет из синхронизма и остановиться. Низкое напряжение питания и низкое напряжение возбуждения также могут быть причинами выхода двигателя из синхронизма.

Синхронный компенсатор

Синхронные электродвигатели могут также использоваться для улучшения коэффициента мощности системы. Когда единственной целью использования синхронных электродвигателей является улучшение коэффициента мощности их называют синхронными компенсаторами. В таком случае вал электродвигателя не соединяется с механической нагрузкой и вращается свободно.

§ 6.2. Устройство синхронной машины

Конструктивная схема машины. Синхронные машины выпол­няют с неподвижным или вращающимся якорем. Машины большой мощности для удобства отвода электрической энергии со статора или подвода ее выполняют с неподвижным якорем (рис. 6.2, а).Поскольку мощность возбуждения невелика по сравнению с мощностью, снимаемой с якоря (0,3—2%), подвод постоянного тока к обмотке возбуждения с помощью двух колец не вызывает особых затруднений. Синхронные машины не­большой мощности выполняют как с неподвижным, так и с вра­щающимся якорем. В обращенной синхронной машине с вращающимся якорем и неподвижным индуктором (рис. 6.2, б) нагрузка подключается к обмотке якоря посредством трех колец.

Рис. 6.2. Конструктивная схема синхронной машины с неподвижным и вращающимся якорем:

1 — якорь; 2 — обмотка якоря; 3 — полюсы индуктора; 4 — обмотка возбуждения; 5 — кольца и щетки

Рис. 6.3. Роторы синхронных неявнополюсной и явнополюсной машин:

1 — сердечник ротора; 2 — обмотка возбуждения

Конструкция ротора. В синхронных машинах применяют две различные конструкции ротора: неявнополюсную — с неявновыраженными полюсами (рис. 6.3, а) и явнополюсную — с явновыраженными полюсами (рис. 6.3, б).

Двух- и четырехполюсные машины большой мощности, работающие при частоте вращения ротора 1500 и 3000 об/мин, изготовляют, как правило, с неявнополюсным ротором. Применение в них явнополюсного ротора невозможно по условиям обеспечения необходимой механической прочности крепления полюсов и обмотки возбуждения. Обмотку возбуждения в такой машине размещают в пазах сердечника ротора, выполненного из массивной стальной поковки, и укрепляют немагнитными клиньями. Лобовые части обмотки, на которые воздействуют значительные центробежные силы, крепят с помощью стальных массивных бандажей. Для получения приблизительно синусоидального распределения магнитной индукции обмотку возбуждения укладывают в пазы, занимающие 2/3 полюсного деления.

Явнополюсный ротор обычно используют в машинах с четырьмя полюсами и более. Обмотку возбуждения в этом случае выполняют в виде цилиндрических катушек прямоугольного сечения, которые размещают на сердечниках полюсов и укрепляют с помощью полюсных наконечников. Ротор, сердечники полюсов и полюсные наконечники изготовляют из листовой стали.

Рис. 6.4. Устройство явнополюсной машины: 1 — корпус; 2 — сердечник статора; 3— обмотка статора; 4 — ротор; 5 — вентилятор; 6 — выводы обмоток; 7 —контактные кольца; 8 — щетки; 9 — возбудитель

Рис. 6.5. Устройство пусковой обмотки в синхронных двигателях: 1 — полюсы ротора; 2 — короткозамыкающие кольца; 3 — стержни «беличьей клетки»; 4 — полюсные наконечники

В синхронной машине (рис. 6.4) сердечник статора собирают из изолированных листов электротехнической стали и на нем располагают трехфазную обмотку якоря. На роторе размещают обмотку возбуждения. В явнополюсных машинах полюсным наконечникам обычно придают такой профиль,чтобы воздушный зазор между полюсным наконечником и статором был минимальным под серединой полюса и максимальным у его краев, благодаря чему кривая распределения индукции в воздушном зазоре приближается к синусоиде.

В полюсных наконечниках синхронных двигателей с явно-полюсным ротором размещают стержни пусковой обмотки (рис. 6.5), выполненной из материала с повышенным удельным электрическим сопротивлением (латуни). Такую же обмотку (типа «беличья клетка»), состоящую из медных стержней, применяют и в синхронных генераторах; ее называют успокоительной или демпферной обмоткой, так как она обеспечивает быстрое затухание колебаний ротора, возникающих в переходных режимах работы синхронной машины. Если синхронная машина выполнена с массивными полюсами, то при пуске и переходных режимах в них возникают вихревые токи, действие которых эквивалентно действию тока в короткозамкнутой обмотке.

Рис. 6.6. Схемы возбуждения синхронной Машины: 1 — обмотка якоря; 2 — ротор генератора; 3 — обмотка возбуждения; 4 — кольца; 5 — щетки; 6 — регулятор напряжения; 7 — возбудитель; 8 — выпрямитель; 9 — обмотка якоря возбудителя; 10 — ротор возбудителя; 11 — обмотка возбуждения возбудителя; 12— подвозбудитель; 13 — обмотка возбуждения подвозбудителя

Питание обмотки возбуждения. В зависимости от способа питания обмотки возбуждения различают системы независимого возбуждения и самовозбуждения. При независимом возбуждении в качестве источника для питания обмотки возбуждения служит генератор постоянного тока (возбудитель), установленный на валу ротора синхронной машины (рис. 6.6, а), либо отдельный вспомогательный генератор, приводимый во вращение синхронным или асинхронным двигателем. При самовозбуждении обмотка возбуждения питается от обмотки якоря через управляемый или неуправляемый выпрямитель — обычно полупроводниковый (рис. 6.6, б). Мощность, необходимая для возбуждения, сравнительно невелика и составляет 0,3 — 3% от мощности синхронной машины.

В мощных генераторах кроме возбудителя обычно применяют подвозбудитель — небольшой генератор цостоянного тока, служащий для возбуждения основного возбудителя. Основным возбудителем в этом случае может служить синхронный генератор совместно с полупроводниковым выпрямителем. Питание обмотки возбуждения через полупроводниковый выпрямитель, собранный на диодах или на тиристорах, широко применяют как в двигателях и генераторах небольшой и средней мощности, так и в мощных турбо- и гидрогенераторах (тиристорная система возбуждения). Регулирование тока возбуждения Iв осуществляется автоматически специальными регуляторами возбуждения, однако в машинах небольшой мощности применяется регулировка и вручную реостатом, включенным в цепь обмотки возбуждения. При необходимости форсирования возбуждения генератора повышают напряжение возбудителя и увеличивают выходное напряжение выпрямителя.

В современных синхронных генераторах применяют так называемую бесщеточную систему возбуждения (рис. 6.6, в). При этом в качестве возбудителя используют синхронный генератор, у которого обмотка якоря расположена на роторе, а выпрямитель укреплен непосредственно на валу. Обмотка возбуждения возбудителя получает питание от подвозбудителя, снабженного регулятором напряжения. При таком способе возбуждения в цепи питания обмотки возбуждения генератора отсутствуют скользящие контакты, что существенно повышает надежность системы возбуждения.

Щетки электродвигателя: назначение, виды, замена

Сильное искрение может привести к разным неисправностям:

  • снижается мощность пылесоса;
  • перегревается электродвигатель;
  • всасывание то снижается, то увеличивается.
Нормально ли это, принцип работы двигателя

Если прямоугольную рамку, по которой протекает электрический ток и которая в конструкции имеет ось вращения, поместить между полюсами электромагнита, то она начнет вращаться. Это физический закон. При этом направление вращения зависит от направления движения тока.

Последний подается на устройство через контакты в виде полуколец, которые прикреплены к рамке. Но перед ними установлены щетки, являющиеся проводниками электричества. Они же называются подпружиненными скользящими контактами.

В электродвигателях рамок не одна, а множество. Соответственно и большое количество полуколец. Это обеспечивает непрерывное вращение якоря, который и состоит из рамок.

Полукольца изготовлены из меди и собираются в коллектор, поэтому этот тип моторов так и называют – коллекторными. Щетки изготовлены из графита – материала не самого прочного, который со временем исстирается.
Внимание! Коллекторные двигатели имеют небольшой вес и размеры, но большую скорость вращения. Поэтому именно их устанавливают во многие виды бытовой техники. И в пылесосы, в том числе.

Назначение щеток на УШМ

Перед тем, как выяснить причины искрения щеток на болгарке, необходимо разобраться с их назначением. Коллекторные щетки применяются не только в конструкции углошлифовальных машинок, но и в устройстве всех современных электроинструментов — дрели, перфораторы, электролобзики и прочие. В конструкции болгарки и других электроинструментов применяется 2 щетки, которые имеют простую конструкцию. Эта конструкция основана на следующих элементах:

  1. Основная часть — имеет прямоугольную форму, и изготавливается из угля или графита
  2. Контакт — это жила провода соответствующего диаметра, через которую происходит протекание электрического тока. Контакт соединяет провод с графитовой частью
  3. Пружина — механизм, обеспечивающий прижим основной части к коллектору. На элементе пружинки может не быть, и это говорит о том, что предназначена такая щетка для установки в электроинструмент, где щеткодержатели имеют встроенный прижимной механизм в виде изогнутой пластины

Устройства предназначены для того, чтобы передавать электрический ток на ротор электроинструмента. Снимаемое напряжение со статора подается на ротор, что воспроизводится при помощи угольных щеток и коллектора. Подача тока на коллектор обеспечивает его вращение. При вращении ротора устройства контактируют с коллектором (медные ламели — выводы обмоток якоря), тем самым обеспечивая непрерывное протекание электрического тока.

Сильно искрят щетки двигателя электроинструмента причина

В процессе применения устройств происходит их истирание, поэтому относятся они к категории расходных материалов. Срок службы щеток зависит не только от рабочего ресурса электроинструмента, но еще и от материалов, из которых они изготовлены. На износ щеток влияет не только механическое воздействие за счет силы трения, но еще и тепловое. Электрический ток при прохождении по проводнику вызывает его нагрев. Чем больше величины силы тока, тем выше температура нагрева. При прохождении тока через графитовые щетки, они также нагреваются. Чем выше нагрузка на электроинструмент, тем выше ток, а значит и увеличивается температура, которая отрицательно влияет на целостность расходных материалов.

Читать также: Не открывается дисковод на компьютере windows 7

Почему искрят щетки, основные причины

Щетки – самая слабая деталь. Искрит мотор пылесоса чаще всего именно от них. Вот несколько причин искрения.

Износ деталей

Внутри щеток расположен металлический держатель. Когда графитовый слой истирается до металла, происходит соприкосновение меди коллектора со сталью держателя. Отсюда и искры.

Неправильный угол наклона

В конструкцию щеток входит пружина. Со временем ее прижимная способность ослабевает. Это приводит к перекосу. То есть щетки смещаются относительно плоскости соприкосновения с коллекторными элементами.

Держатель закреплен на корпусе двумя винтами. Они также в процессе долгой работы пылесоса могут ослабнуть. И это опять приведет к изменению угла наклона.

Плохой контакт

Две предыдущие причины становятся следствием неплотного контакта между графитовой поверхностью щеток и медной коллектора. Происходит разрыв электрической цепи. Он кратковременный, но его достаточно, чтобы электродвигатель стал работать скачкообразно. То есть, рывками.

Попадание грязи

Еще одна причина – почему горят щетки на пылесосе. Грязь собирается на поверхности коллектора. Обычно это пыль и остатки графита от работы старых щеток. Контакт между двумя проводниками ослабевает, что приводит к прерыванию электрической цепи.

Внимание! Решается эта проблема просто – коллекторную поверхность надо почистить наждачной бумагой «нулевкой».

Замыкание двигателя

Искры внутри пылесоса могут возникнуть не только по причине неисправности щеток или их плохого контакта с коллектором. Искрит обмотка – это медные провода, обработанные специальным лаком, не пропускающим электричество.

Искрение – это нарушение изоляции. При этом искры разлетаются по направлению движения якоря, то есть по кругу. Сам мотор начинает гудеть, появляются хлопки, мощность пылесоса падает.

Определить эту неисправность можно только с помощью мультиметра. Этим прибором замеряют напряжение и сопротивление обмотки.

Внимание! Эксплуатировать пылесос с такой неисправностью нельзя.

Самодельная щетка

Ни в коем случае нельзя устанавливать в бытовую технику, особенно в пылесосы, самодельные узлы и детали, связанные с электропитанием. Сделать своими руками графитовую щетку можно. Но подогнать ее под требуемые технические и электрические параметры практически невозможно.

Мотор пылесоса выполняет функции компрессора. Поэтому он работает все время под нагрузкой. И для него неважно, с какой частотой на него подается напряжение. Для электродвигателя важно, чтобы все время присутствовало равновесие между нагрузкой и мощностью прибора.

  1. И если нагрузка будет отсутствовать, то движок пойдет «в разнос». Его просто сорвет с креплений за доли секунды.
  2. Если будет снижена мощность, а это связано напрямую с щетками, то пылесос теряет свои функциональные качества. То есть он просто перестает всасывать пыль.

Самодельные щетки как раз и приведут ко второму пункту. То есть велика вероятность, что прибор будет просто бесполезен в хозяйстве. К тому же никто не отменял технику безопасности. С самодельными деталями ее требования снижаются до минимума.

Определение технического состояния щеточного механизма

От работы щеточного механизма в значительной степени зависит надежность работы электрической машины. Щетки являются одними из наиболее подверженных интенсивному износу деталей щеточно-коллекторного узла. В результате износа щеток уменьшается нажатие на них пружин щеточного механизма, а между щетками и коллектором возникает интенсивное искрение, которое, в свою очередь, приводит к ускорению износа щеток и коллектора (электрический износ).

Состояние щеток электрических машин определяется осмотром (должны иметь чистую блестящую рабочую поверхность без рисок и трещин) и измерением высоты штангенциркулем.

Высота щеток асинхронных электродвигателей с фазным ротором не должна быть меньше значений, приведенных в таблице ниже.

Номинальные и допустимые значения высоты щеток электродвигателей с фазным ротором

Габарит электродвигателя Высота щетки, мм
номинальная допустимая
4-й, 5-й 25 12
6-й 32 18
7, 8, 9-й 40 20

Если щетка в поперечных направлениях имеет сравнительно большое перемещение относительно обоймы щеткодержателя, то измеряют зазор между щеткой и обоймой. Измеренные с помощью щупов зазоры между щетками и обоймами должны находиться в пределах, указанных в таблице ниже.

Значения зазоров между щетками и обоймами щеткодержателей электрических машин

Место измерения Зазор между щеткой и обоймой, мм
наибольший наименьший
В направлении оси электрической маши­ны 0,50 0,20
В направлении вращения якоря, при ши­рине щетки, мм:
до 16 0,30 0,06
свыше 16 0,35 0,07

В связи с тем, что на износ коллектора и щеток большое влияние оказывает нажатие пружин, при диагностировании щеточно-коллекторного узла обязательной операцией является измерение нажатия. Как недостаточное, так и чрезмерное нажатие пружин приводит к ускоренному износу коллектора и щеток. При чрезмерном нажатии наблюдается в основном механический износ коллектора и щеток.

Нажатие пружин щеточного механизма электрических машин измеряют динамометром. Перед измерениями между щеткой и коллектором или контактным кольцом закладывают ленточку тонкой бумаги. Крючок динамометра цепляют за курки или пружину щеткодержателя таким образом, чтобы продольная ось динамометра совпадала или была параллельной продольной оси щетки и, одновременно прилагая соответствующие усилия к динамометру и к полоске бумаги, считывают показания на шкале динамометра в момент начала освобождения бумаги.

Нажатие пружин щеткодержателей асинхронных электродвигателей с фазным ротором приведено в табл. 20.

Нажатие пружин на щетки асинхронных электродвигателей с фазным ротором

Габарит электродвигателя Нажатие, кгс
номинальное допустимое
4-й 2,0—2,5 1,7
5-й 3,2—4,0 2,5
6-й 3,6—4,14 2,5
7, 8, 9-й 6,25—7,81 5,5

Обычно в электрических машинах пружины должны обеспечивать равномерное давление на щетки в пределах 0,12—0,2 кгс/см².

Что делать, способы устранения неисправностей

Иногда найти причину, почему искрят графитовые щетки электродвигателя пылесоса, непросто. Поэтому рекомендуется начинать с отсечения тех, которые явно не подходят к выше обозначенным пунктам.

К примеру, если искрит всего одна щетка, или одна интенсивнее другой, то причина только в ней. Все остальное не считается:

  • дефекты элементов коллектора;
  • истирание изоляции обмотки;
  • проседание подшипников.

Чтобы убедиться, что именно одна щетка искрит сильнее, необходимо посмотреть на работающий коллектор в радиальном направлении, то есть вдоль. У той щетки, которая имеет сильный дефект, искры будут двигаться внутрь или наружу электродвигателя. Потому что имеется смещение элемента относительно коллектора, плюс – изменился угол прижима. Эту щетку и надо поменять на новую.

Внимание! Замену щеток двигателя пылесоса лучше производить одновременно независимо от того, какая из них имеет больший износ. Открыли прибор, меняйте все комплектно.

Очень важный момент – притирка щеток к коллектору. Новые детали не имеют стопроцентную плоскость прижима, поэтому надо провести подгонку. Для этого используют наждачную бумагу нулевку. Небольшой ее кусочек устанавливается между подгоняемыми плоскостями, после чего вал электродвигателя вручную прокручивается в сторону его стандартного вращения. Пять или шесть оборотов будет достаточно, чтобы притереть обе плоскости. Все это проделывается при отключенном пылесосе.

Внимание! Проводя подгонку, необходимо закрыть подшипники и обмотку мотора от попадания в них абразивных частиц наждачной бумаги. К примеру, использовать для этого другой пылесос, как отсос с места работы.

Если искрение сильное, но при вскрытии прибора большого износа щеток не обнаружено, то причина в пружинах и держателях. С последними все просто:

  • если обнаружен серьезный дефект, к примеру, трещина, то держатель надо заменить на новый;
  • если ослабло крепление, то сначала надо точно выставить угол наклона, а затем притянуть к корпусу крепежные винты;
  • можно использовать дополнительные крепежи для усиления крепления, к примеру, жаростойкий клей или шайбу Гровера.

Если прижим ослаб из-за пружины, то первое, что можно сделать – растянуть ее. Но этого хватит ненадолго. Оптимально – установить новую. Особенно бесполезно что-либо делать с теми, которые подверглись сильному нагреву. Это уже не пружины. Многие люди любят различное порно. Но как насчёт того, чтобы глянуть жаркое анал порно в hd, где происходит самая настоящая, не поддающаяся описанию ебля в жопу , которая вызовет интерес даже у самы закоренелых противников анального секса. Так что пристегните ремни. Мы едем смотреть на то как жарят в жопу.

Проблемы с коллектором решаются в зависимости от того, каков размер дефектов. Если это просто небольшие царапины, то наждачкой их можно легко устранить. Если изъяны большие, то проводят расточку на токарном станке, выравнивая плоскость соприкосновения с щетками. Это делается только в мастерской.

Если вышли из строя подшипники, то пылесос также придется нести в мастерскую. Самостоятельно без специальных инструментов их не заменить.

Синхронный двигатель

Устройство статора синхронного двигателя аналогично устройству статора асинхронного двигателя. Ротор синхронного двигателя представляет собой электромагнит или постоянный магнит, схематическое изображение на рис. 9.27.

Принцип работы синхронного двигателя поясняется рис. 9.28. Внутри магнита NlSl помещен магнит NS. Если магнит /V,S, вращать, то он потянет за собой магнит NS. В стационарном режиме скорости вращения обоих магнитов будут одинаковы.

К валу магнита NS можно приложить механическую нагрузку. Чем больше эта нагрузка, тем больше будет угол отставания оси магнита NS от оси магнита N

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *