Большая энциклопедия техники - Коллектив авторов

Рабочие катушки индуктивности применяются при электротехнических измерениях и иногда наматываются из многожильного провода с изолированными нитями.

Коллектор

Коллектор – это часть электрической машины, которая вращает механический преобразователь частоты присоединяющего поочередно к неподвижной электрической цепи группу секций обмотки якоря электрической машины. Неподвижной частью коллектора являются электротехнические щетки, присоединенные через щеткодержатели к неподвижной электрической цепи. Коллектор напоминает собой вращающееся тело, состоящее из изолированных медных пластин с присоединенными секциями якорной обмотки. Коллекторы бывают цилиндрические и дисковые. Пластины изолируются друг от друга миканитовыми прокладками, закрепленными двумя конусными шайбами. Данные шайбы крепятся втулкой и кольцевой гайкой и лишь изредка – при помощи шпилек. В машинах с малой мощностью пластины запрессовываются в пластмассу, а в машинах мощностью свыше 25 кВт и при скорости вращения больше 3000 об/мин – с помощью стальных бандажных колец, насаженных на цилиндрическую или коническую втулку. В крупных электрических машинах коллектор может быть двойным или тройным, тогда пластины соединяются проводящими перемычками.

Секции вращающейся обмотки впаиваются в специальную прорезь на пластине. Стоимость коллектора бывает завышенной из-за сложности изготовления, из-за расхода проводниковой меди. Коллектор требует постоянного наблюдения, так как щетки могут искриться из-за неравномерности износа. Из-за этих недостатков иногда коллектор заменяют полупроводниковыми выпрямителями тока. Коллектор является составной частью генератора постоянного тока, двигателя постоянного тока, одноякорного преобразователя, коллекторного двигателя переменного тока и коллекторных генераторов, т. е. электрических машин, работающих в генераторном режиме.

Коллекторный двигатель

Коллекторный двигатель – это электрическая машина, соединяющая обмотку ротора с коллектором для преобразования электрической энергии в механическую. Бывают коллекторные двигатели постоянного и переменного тока. Основным достоинством коллекторных двигателей постоянного тока является возможность регулирования частоты вращения в широком диапазоне, линейность механической и, в большинстве случаев, регулировочной характеристики, большой пусковой момент, высокое быстродействие, малая масса и объем на единицу полезной мощности и более высокий КПД по сравнению с двигателями переменного тока той же мощности. По функциональному назначению коллекторные двигатели постоянного тока подразделяются на силовые и управляемые. Силовые электродвигатели выполняются со стабилизацией и без стабилизации частоты вращения. КПД двигателей постоянного тока различной мощности лежит в пределах 10—85% и зависит от функционального назначения двигателя, режима работы, степени использования, способа возбуждения, конструктивного исполнения. Наибольший КПД имеют двигатели с полым якорем и возбуждением от постоянных магнитов, наименьший – двигатели с электромагнитным возбуждением. В коллекторном двигателе переменного тока ротор с коллектором используются в качестве механического преобразователя частоты. От синхронного и бесколлекторного асинхронного двигателя коллекторный двигатель переменного тока плавно и экономично регулирует скорость вращения при хороших пусковых и рабочих характеристиках, но данные двигатели малонадежны из-за необходимости тщательного ухода за коллекторными щетками. Коллекторные двигатели бывают однофазные и трехфазные. Однофазные двигатели, разработанные в конце XIX в., долгое время не применялись. Сегодня их вращающийся момент получается при взаимодействии магнитных полей, которые создаются обмотками возбуждения статора и обмоткой ротора. Этот вращающийся момент всегда направлен только в одну сторону. Изменить направление можно лишь при переключении концов обмотки возбуждения. Данная обмотка мощностью более 10—15 кВт служит для компенсации реакции ротора, а дополнительные полюсы служат для улучшения коммутации. Улучшениями коммутации занимался в 1912 г. электротехник К. И. Шенфер.

Трехфазные коллекторные двигатели переменного тока являются асинхронными электрическими машинами, которые работают со скоростью, отличающейся от скорости вращения поля. На статоре коллекторного двигателя располагается трехфазная обмотка, а на роторе – обмотка, соединенная с коллектором, имеющим трехфазную систему щеток. Данные двигатели бывают параллельного и последовательного возбуждения. При параллельном возбуждении одна обмотка ротора питается через контактные кольца от сети, а другая – вспомогательная – соединяется с коллектором, который имеет двойную трехфазную систему щеток. При этом обмотка статора состоит из трех отдельных секций – фаз. Щетки каждой фазы могут как сдвигаться, так и раздвигаться. Такие трехфазные коллекторные двигатели переменного тока иногда применяются в прядильной, резиновой и полиграфической промышленности.

Командоаппарат

Командоаппарат – это аппарат для переключения в электрических цепях управления, применяемый в электрических машинах и аппаратах при автоматическом управлении, а также в автоматических схемах электропривода.

Подразделяются командоаппараты на пневматические, гидравлические и электрические. Самыми распространенными являются электрические командоаппараты, которые способны замыкать цепь катушек с малой силой тока в электромагнитных контакторах. Командоаппаратом в электротехнике зачастую называют командоконтроллеры и кнопочные посты управления. Командоконтроллер – это командоаппарат дистанционного управления с ручным или электрическим приводом, который переключает электроцепь с помощью кулачкового контроллера. Данный контроллер снабжен блок-контактами, которые последовательно замыкают или размыкают приводной вал. Чаще всего данный аппарат используется в цепях управления постоянного тока напряжением до 440 В и переменного тока напряжением до 500 В.

Коммутатор

Коммутатор – это устройство для изменения соединений в электрической цепи.

Коммутатор применяют в энергетике, электротехнике, радиотехнике и проводной связи, деля их на сильноточные и слаботочные. К сильноточным коммутаторам относятся энергетические, в свою очередь, подразделяющиеся на перекидные, вращающиеся и продольно перемещающиеся. Перекидные коммутаторы применяют в электрической цепи постоянного и переменного тока до 1000 А при напряжении 500 В, приводимые в действие каким-либо переключателем. Вращающиеся и продольно перемещающиеся коммутаторы скользят по ряду неподвижных контактов с помощью нескольких ползунов. К таким коммутаторам относятся реостаты, контроллеры и командоаппараты. Элементные коммутаторы могут играть роль измерителей последовательно соединенных аккумуляторов и называются зарядным или разрядным устройством. К сильноточным коммутаторам можно отнести коллекторы электрических машин, в которых для коммутирования тока с большим количеством переключений в единицу времени применяются действующие без разрыва цепи и механического износа контактов ионные и магнитные коммутаторы. К слаботочным цепям относят коммутаторы, которые применяются в телеграфной и телефонной связи, а также в радиотехнических устройствах и телемеханике. Телеграфные коммутаторы иногда бывают ломельные, т. е. состоящие из перпендикулярных латунных реек, изолированных друг от друга, и штепсельные. Телефонный коммутатор – это устройство, которое применяется в телефонной связи при ручном соединении абонентов. Он состоит из вызывного телефонного клапана и реле, которое замыкает телефонную цепь. Шнуровая пара телефонного коммутатора состоит из соединительного шнура, телефонного ключа, приборов сигнализации отбоя. Ключи и штепсели расположены на горизонтальной панели, а клапаны и отбойные лампы – на вертикальной панели.

В радиотехнике коммутатор применяют для изменения соединений приемника с антенной. Сюда включается: переключатель диапазонов, многополюсные галетные переключатели. К данным коммутаторам можно отнести передающие радиостанции, радиолокаторы, ионные разрядники и искровые технические разрядники.

Конденсатор

Конденсатор – это устройство, состоящее из двух проводников, разделенных диэлектриком. Емкость конденсатора возрастает с увеличением поверхности проводника-обкладки ис уменьшением расстояния между ними. При подключении в конденсаторе накапливается электрический заряд, а в диэлектрике создается электрическое поле. Это приводит к возникновению поляризации. При изменении напряжения источника происходит изменение и заряда, и электрического поля, и емкость становится равна С = q/U, где емкость измеряется в фарадах, микрофарадах и сантиметрах. Рабочее напряжение конденсатора зависит от прочности диэлектрика и обкладок. То напряжение, которое конденсатор может выдержать без пробоя не менее 10 000 ч, называется испытательным напряжением. Помимо испытательного напряжения, к основным характеристикам конденсатора относят сопротивление изоляции, постоянное время, реактивное сопротивление и угол потерь, зависящий от свойств диэлектрика, его металлических обкладок, температуры и частоты. При включении на постоянное напряжение конденсатор заряжается от источника напряжения, сквозь него проходит ток утечки, равный отношению напряжения к сопротивлению цепи, и создается электрическое поле, в котором энергия равна А = CU2I2 Дж. При включении конденсатора на переменное напряжение получаем наличие активного тока, связанного с процессами в диэлектрике, что приводит к потерям электрической энергии, которая восполняется за счет источников переменного напряжения. По виду применения конденсаторы делят на конденсаторы низкого напряжения низкой частоты, конденсаторы высокого напряжения постоянного тока, конденсаторы низкого напряжения высокой частоты и конденсаторы высокого напряжения низкой частоты.