Универсальный коллекторный электродвигатель

Универсальный коллекторный электродвигатель (УКД) — разновидность коллекторной машины постоянного тока, которая может работать и на постоянном, и на переменном токе.

Получил большое распространение в ручном электроинструменте и в некоторых видах бытовой техники из-за малых размеров, малого веса, лёгкости регулирования оборотов, относительно низкой цены.

Широко использовался на железных дорогах Европы и США как тяговый электродвигатель.

Усторйство машины пстоянного тока с щеточно-коллекторным узлом.

Рис. 1. Устройство машины постоянного тока (1 — вал якоря; 2 — передний подшипниковый щит; 3 — коллектор; 4 — щеточный аппарат; 5 — якорь; 6 — главный полюс; 7 — катушка возбуждения; 8 — станина; 9 — задний подшипниковый щит; 10 — вентилятор; 11 — бандажи; 12 — лапы; 13 — подшипник)

Машина постоянного тока состоит следующих основных частей: неподвижной части — статора; вращающейся части — якоря; двух подшипниковых щитов, на которые опирается вал якоря и щеточного аппарата.

Статор состоит из станины 8 и главных полюсов 6:

Станина (корпус) служит для крепления главных полюсов и подшипниковых щитов и является частью магнитопровода. Станину изготавливают из ферромагнитного материала (обычно стали) из трубы или литой. Станина имеет лапы 12 для крепления машины. На станине обычно имеется коробка выводов, на зажимы которой выведены концы обмоток.

Главные полюса предназначены для создания основного магнитного потока и состоят из шихтованного (набранного из листовой электротехнической стали) сердечника 2 и катушки возбуждения 3. Шихтованный сердечник необходим для ослабления вихревых токов. Нижнюю, более широкую, часть сердечника полюса называют полюсным наконечником.

На машинах постоянного тока полюсные катушки делают бескаркасными — намоткой медного провода непосредственно на сердечник полюса, предварительно наложив на него изоляционную прокладку. В большинстве машин (мощностью более 1 кВт) полюсную катушку делают каркасной: обмоточный провод наматывают на каркас (обычно пластмассовый), а затем надевают на сердечник полюса.

Якорь 5 состоит из вала 1, на который установлен шихтованный сердечник, в пазы которого уложена обмотка. На валу так же установлен коллектор, к которому присоединена обмотка якоря. Лобовые части обмотки якоря крепятся бандажами 11. Бандаж может быть проволочным, из стальной ленты или из стеклоленты. На валу якоря установлено вентиляторное колесо 10.

Сердечник якоря является частью магнитной цепи и выполняется из отдельных листов электротехнической стали. Листы покрывают изоляционным лаком, собирают в пакет и запекают. Такая конструкция сердечника позволяет значительно ослабить в нем вихревые токи, возникающие в результате его перемагничивания в процессе вращения в магнитном поле. На поверхности сердечника имеются продольные пазы, в которые укладывают обмотку якоря. Пазы закрывают клиньями из текстолита или гетинакса.

Коллектор предназначен для преобразования переменной ЭДС в постоянную — в генераторе и постоянный ток в переменный — в двигателе.

Рис. 1.3. Устройство коллектора с конусными шайбами

Основными элементами коллектора являются медные коллекторные пластины, собранные таким образом, что коллектор приобретает цилиндрическую форму. Нижняя часть коллекторных пластин 6 имеет форму «ласточкина хвоста».

После сборки коллектора эти части пластин оказываются зажатыми между стальными шайбами 1 и 3. Конусные шайбы стянуты винтами 2. Коллекторные пластины изолированы друг от друга и от стальных шайб миканитовыми прокладками 4. Верхняя часть коллекторных пластин 5, называемая петушком, имеет узкий продольный паз, в который закладывают проводники обмотки якоря и припаивают.

В машинах малой мощности часто применяют коллекторы на пластмассе, отличающиеся простотой в изготовлении.

Рис. 1.4. Устройство коллектора на пластмассе

Набор медных и миканитовых пластин в таком коллекторе удерживается пластмассой 2, запресованной в пространство между набором пластин 1 и стальной втулкой 4.

Для увеличения прочности коллектора пластмассу 2 армируют стальными кольцами 3.

Обмотка якоря состоит из секций (катушек), намотанных из медного провода круглого или прямоугольного сечения, и специальным образом уложенных в пазы сердечника якоря.

Пазы затем закрывают текстолитовыми или гетинаксовыми клиньями. Концы секций припаены к петушкам коллектора. Лобовые части секций крепятся бандажами 11 к сердечнику якоря.

Бандажи делают из стальной проволоки, стальных полос или стеклоленты.

Щеточный аппарат. Электрический контакт с коллектором осуществляется посредством щеток, установленных в щеткодержателях.

Рис. 1.5. Щеткодержатель (сдвоенный) машины постоянного тока

Щеткодержатель (сдвоенный) состоит из корпуса 4, в который помещены щетки 3, курка 1, представляющего собой откидную деталь, передающую давление пружины 2 на щетку.

Щеткодержатель крепят на пальце зажимом 5. Щетка снабжена гибким тросиком 6 для включения ее в электрическую цепь машины.

Все щеткодержатели одной полярности соединены между собой медными шинами, подключенными к выводам машины.

Количество щеточных комплектов соответствует числу главных полюсов. Щетки располагают на коллекторе по оси главных полюсов.

Два подшипниковых щита (рис. 1.6): передний 2 (со стороны коллектора) и задний 9. Оба щита имеют подшипниковые узлы, в которые установлены подшипники 12, закрытые с обеих сторон крышками.

На переднем щите имеется смотровое окно (люк) с крышкой для осмотра коллектора и щеток.

Вентилятор служит для самовентиляции машины: воздух поступает в машину обычно со стороны коллектора, омывает нагретые части (коллектор, обмотки и сердечники) и выбрасывается с противоположной стороны через решетку.