Машины постоянного тока — генераторы и двигатели — находят себе широкое применение в современных электроустановках. Они выполняются с неподвижными полюсами и вращающимся якорем. На рис. 1.1 представлен схематически разрез четырехполюсной машины. Здесь же приведены названия ее основных частей. Не подвижная часть машины называется индуктором, который состоит из главных и дополнительных полюсов и станины. Назначением индуктора является созданием в машине основного магнитного потока.
Рис. 1.1 Основные части машины постоянного тока
Вращающаяся часть машины состоит из якоря и коллектора. Якорь представляет собой сердечник, который собирается из листов электротехнической стали. На якоре укрепляются обмотки, концы которых соединены с изолированными от вала и друг от друга медными пластинами коллектора. На коллектор накладывается две неподвижные щетки, с помощью которых обмотка якоря соединяется с внешней цепью.
Машины постоянного тока, как правило, снабжаются коллектором, который здесь служит для получения на щетках машины ЭДС, постоянно действующей в одном направлении. В то же время коллектор служит для переключения токов в частях обмотки ротора (якоря) таким образом, чтобы результирующая электромагнитная сила, получающихся от взаимодействия магнитного поля электромагнитов статора и токов в обмотке ротора, действовала на ротор все время в одном направлении.
Характерной частью машин постоянного тока является коллектор. Он состоит из медных пластин, разделенных изоляционными прослойками и собранных в виде цилиндра (рис. 1.2,а).
Якорь машины постоянного тока при его вращении перемагничивается, поэтому он собирается из листов электротехнической стали обычно толщиной 0,5 мм (рис. 1.2,б).
На рис. 1.3 показано устройство машины постоянного тока закрытого исполнения. Статор такой машины состоит из станины 1, выполняемой из цельнотянутой стальной трубы. Станина служит основанием для крепления неподвижных частей, а также является одним из участков в магнитной цепи машины. К внутренней поверхности станины крепятся главные полюсы, набранные из листовой стали толщиной 0,5 мм.
Рис. 1.2 Коллектор (а) и лист якоря (б)
Главные полюсы состоят из сердечников 2 и обмоток возбуждения 3. Сердечники имеют полюсные наконечники 5, которые обеспечивают нужное распределение магнитной индукции в воздушном зазоре. Катушки главных полюсов соединяются, образуя обмотку возбуждения так, чтобы при прохождении тока полярность полюсов чередовалась. Иногда вместо электромагнитов для возбуждения используют постоянные магниты. В машинах мощностью более 1000 Вт между главными полюсами устанавливают добавочные полюсы, которые служат для улучшения коммутации.
Якорь 4 состоит из сердечника, набранного из листов электротехнической стали, покрытых лаком для уменьшения вихревых токов, возникающих при перемагничивании якоря во время его вращения в магнитном поле. В изолированные пазы цилиндрической поверхности сердечника якоря укладывают обмотку 6, которую закрепляют в пазах с помощью гетинаксовых или деревянных клиньев. Выступающие за сердечник части обмотки укрепляют на якоре с помощью специальных бандажей. Концы обмотки якоря присоединяют к пластинам коллектора 7. Коллектор представляет собой цилиндрическое тело, состоящее из отдельных медных пластин. Коллекторные пластины тщательно изолируют друг от друга миканитовыми прокладками, а от корпуса машины - миканитовыми манжетами. Коллекторная пластина вместе с изоляцией между пластинами образуют коллекторное деление. Соединение секций обмотки с коллекторными пластинами производят с помощью специальных хомутиков, надеваемых на концы секций и впаиваемых в концы коллекторных пластин. Коллектор, так же как и сердечник якоря, жестко закрепляют на валу 9 с насаженными на нем подшипниками 8.