Для чого в машинах постійного струму використовується колектор?

Колектор в електронних машинах грає роль випрямляча змінного струму в постійний (в генераторах) і роль автоматичного перемикача напрямку струму в обертових провідниках якоря (у двигунах).

Коли магнітне поле перетинається тільки 2-ма провідниками, що утворюють рамку, колектор буде являти собою одне кільце, розрізане на дві частини, ізольовані одна від одної. У загальному випадку кожне півкільце носить назву колекторної пластинки.

Початок і кінець рамки приєднуються кожен до своєї колекторної платівці. Щітки розміщуються таким чином, щоб одна з них була завжди з`єднана з провідником, який буде рухатися у північного полюса, а інша - з провідником, який буде рухатися біля південного полюса. На рис. 1. показаний вид колектора електронної машини.

Для розгляду роботи колектора звернемося до рис. 2, на якому рамка з провідниками А і В показана в розрізі. Для більшої наочності провідник А показаний товстим кружком, а провідник В 2-мя тонкими кружальцями.

Щітки замкнуті на зовнішнє опір тоді е. д. з., індукована в провідниках, викликатиме в замкнутому ланцюзі електричний струм. Тому при розгляді роботи колектора можна говорити не про индуктированной е. д. з., а про индуктироваться електронному струмі.

Мал. 1. Колектор електронної машини

Мал. 2. Полегшене зображення колектора

Мал. 3. Випрямлення змінного струму за допомогою колектора

Повідомимо рамці обертальний рух в напрямку за годинниковою стрілкою. У момент, коли крутиться рамка займе положення, зображене на рис. 3, А, в її провідниках буде индуктироваться більший за величиною струм, тому що провідники перетинають магнітні силові лінії, рухаючись перпендикулярно до них.

Индуктироваться ток з провідника В, з`єднаного з колекторної пластиною 2, надійде на щітку 4 і, пройшовши зовнішню ланцюг, через щітку 3 повернеться в провідник А. При цьому права щітка буде позитивною, а ліва негативною.

Майбутній поворот рамки (положення В) призведе знову до индуктирование струму в обох проводніках- але напрямок струму в провідниках буде назад тому, яке вони мали в положенні А. Тому що спільно з провідниками обороту і колекторні пластинки, то щітка 4 знову буде віддавати електричний струм в зовнішній ланцюг, а по щітці 3 струм буде повертатися в рамку.

Звідси випливає, що, незважаючи на зміну напрямку струму в самих крутяться провідниках, завдяки переключенню, зробленому колектором, напрямок струму у зовнішній ланцюга залишається такою.

В інший час після цього (положення Г), коли рамка вдруге займе положення на нейтральної смуги, в провідниках і, як слід, у зовнішній ланцюга струму знову не буде.

У наступні моменти часу розглянутий цикл рухів буде повторюватися в тому ж порядку. Таким чином, напрямок индуктированного напрямок струму у зовнішній ланцюга завдяки колектору завжди залишатиметься одним і тим же, а спільно з цим збережеться і полярність щіток.

Мал. 4. Колектор мотора постійного тока

Подання про характер конфігурації струму у зовнішній ланцюга за один оборот рамки, забезпеченою колектором, дає крива рис. 5. З кривої видно, що великих значень ток домагається в точках, відповідних 90 ° і 270 °, т. Е. Коли провідники перетинають силові лінії конкретно під полюсами. У точках 0 ° (360 °) і 180 ° струм у зовнішній ланцюга дорівнює нулю, тому що провідники, проходячи нейтральну лінію, силових ліній не перетинають.

Мал. 5. Крива конфігурації струму у зовнішній ланцюга за один оборот рамки після випрямлення колектором

З кривої нескладно зробити висновок, що хоча напрямок струму у зовнішній ланцюга і залишається постійним, але величина його завжди змінюється в межах від нуля до межі.

Електронний струм, незмінний у напрямку, але змінний по величині, носить назву пульсуючого струму. Для практичних цілей пульсуючий струм дуже незручний. Тому в генераторах прагнуть згладити пульсації і зробити струм більш рівним.

На відміну від генераторів, в двигунах постійного струму колектор грає роль автоматичного перемикача напрямку струму в обертових провідниках якоря. Якщо в генераторі колектор служить для випрямлення змінного струму в постійний, то в електродвигуні роль колектора зводиться до розподілом струму в обмотках якоря таким чином, щоб протягом всього часу роботи електродвигуна в провідниках, що знаходяться на цей момент під північним полюсом, ток проходив постійно в якому -або одному напрямку, а в провідниках, що знаходяться під південним полюсом, - в зворотному напрямку.

Школа для електрика