Принцип дії генератора постійного струму

На явищах електричної індукції і електричної сили заснована робота генераторів і двигунів постійного струму. Керуючись тим, що будь-яка електронна машина оборотна, т. Е. Може служити в певних умовах як генератором, так і двигуном, будемо розглядати пристрій машини постійного струму незалежно від її призначення. Основними частинами машини постійного струму служать якір і станина, що несе електромагніти. Нерухома частина - з т а н і н а виготовляється зазвичай з литої сталі. З внутрішньої сторони на станині зміцнюються сердечники полюсов- на кінцях ці сердечники забезпечуються полюсними наконечниками ( «полюсними черевиками») - останні створені для більш рівномірного розподілу магнітної індукції вздовж окружності якоря. На сердечники надіті котушки, складові обмотку збудження машини.

Машина незмінного струму 1-підшипникові щити, 2-станина, 4-якір з колектором, 5-траверса з щіткотримачами

Станина машини є замикає частиною - ярмом муздрамтеатру. Крім головних полюсів збудження, на станині посередині між сердечниками основних полюсів поміщаються сердечники додаткових полюсів, котушки яких з`єднуються по черзі з якорем. Призначення додаткових полюсів - забезпечити безіскрова роботу щіток на колекторі-непогану комутацію. Якір (ротор) машини являє собою циліндричне тіло, складене з листової електротехнічної сталі, зазвичай шириною 0,5-1 мм. Якір є обертається

частиною машини-в його пазах розташовується обмотка з`єднана провідниками з укріпленим на валу якоря колектором. Останній складається з ряду мідних ізольованих одна від одної пластинок трапецієподібного перерізу, що утворюють циліндричну поверхню. Пластинки колектора ізолюються як одна від одної, так і від вала міканітів.

Необмотанний якір машини постійного струму і колектор

На колектор спираються нерухомі в просторі комплекти вугільних або мідних щіток, встановлених в щеткодержателях. Таким чином, при обертанні якоря щітки зберігають постійне положення по відношенню до полюсів машини.

У щеткодержателе щітка пружиною притискається до колектора. Щіткотримачі зміцнюються на щіткових болтах і щіткової траверси, яка зв`язується або з підшипниковий щитом машини, або з її станиною. Траверсу можна повертати і тим

змінювати положення всієї системи щіток по відношенню до полюсів машини. Щіткові болти ізолюються від траверси. Через колектор і щітки, якір машини з`єднується з зовнішньої ланцюгом.

Щітка і щіткотримач

У машині є дві електронні ланцюги: ланцюг якоря і ланцюг збудження. По ланцюгу збудження пропускається постійний струм, який, проходячи через обмотку збудження, робить основне магнітне поле машини.

.Щоб може бути наочніше пояснити отримання незмінною е. д. з. за допомогою машини і роль колектора, розглянемо умови роботи простого кільцевого якоря машини постійного струму.

Цей якір являє собою порожнистий циліндр, зібраний з листової електротехнічної сталі. Обмотка якоря обвиває порожній циліндр, утворюючи замкнутий контур. Магнітний потік пронизує сердечник якоря, минаючи його внутрішню порожнину.

Схема кільцевого якоря

При обертанні якоря е. д. з. индуктируется виключно в провідниках, що лежать на зовнішній стороні якоря, частини ж обмотки, що лежать на внутрішній і торцевих сторонах якоря, не беруть участі в утворенні е. д. з. і роблять тільки роль сполучних провідників. Визначаючи напрямок е. д. е., ми бачимо, що е. д. з. в витках обмотки, що пересуваються під північним полюсом, обернена у напрямку е. д. е., индуктируемой в витках, що пересуваються під південним полюсом. Тому що пристрій машини симетрично, то ці е. д. з. в замкнутій обмотці якоря взаємно врівноважуються і ніякого внутрішнього струму в обмотці не виникає. Щоб використовувати е. д. з. обмотки, можна з`єднати її з зовнішньої навантажувальної ланцюгом засобом нерухомих щіток. Місце щіток слід обрати так, щоб повністю використовувати е. д. е., індуковану обмоткою.

Щітки ділять обмотку на дві паралельні гілки з однаковими е. д. з. У кожній з паралельних гілок обмотки все е. д. з. зобов`язані мати однакове напрямок, в іншому разі не буде застосована стовідсотково е. д. з. всіх витків обмотки (в граничному випадку, коли щітки поставлені під центрами полюсів, напруга між ними дорівнюватиме нулю). Напрямок е. д. з. в провідниках обмотки визначається і напрямком магнітного поля і напрямком обертання якоря.

Індукція має найбільше значення під серединою полюсів машини, а в точках, що знаходяться на смуги, перпендикулярній до осі полюсів і проходить через центр якоря, індукція дорівнює нулю. Розподіл індукції вздовж окружності якоря знаходиться в залежності від магнітного опору вздовж окружності машини, а це опір великою мірою визначається формою полюсних наконечників.

Розподіл магнітної індукції в доль окружності якоря і положення щіток вчетирехполюсной машині.

Отже, щітки повинні стояти на нейтрали.

Внаслідок такого становища щіток між ними створюється постійна напруга, хоча е. д. С., індукована в кожному з витків обмотки якоря, є змінною. Напруга між гілкою обмотки якоря- така гілка складається з групи по черзі з`єднаних, безперервно пересуваються проводніков- окремі провідники один за одним переходять з області північного полюса в область південного полюса, при цьому напрямок е. д. з. в їх змінюється. Але в той же час становище кожної групи провідників, що утворює паралельну гілку обмотки, залишається постійним по відношенню до полюсів машини. Завдяки цьому напруга між щітками машини постійно. Процес перемикання елементів обмотки з однієї паралельної гілки в іншу називається комутацією.

Якщо замість 2-ух полюсів машина має чотири полюси, то для використання її е. д. з. при розглянутої нами обмотці кільцевого якоря знадобляться чотири щітки, які повинні бути з`єднані між собою попарно. Ці щітки ділять обмотку на дві пари паралельних гілок.

З`єднання обмотки якоря з зовнішньої ланцюгом через колектор і щітки.

Недоцільно пристосовувати обмотку якоря для конкретного контакту провідників якоря зі щітками. Краще і надійніше, коли щітки ковзають по спеціально для цього пристосованим пластин колектора, а пластинки провідниками з`єднуються з окремими витками замкнутої обмотки якоря.

За допомогою колектора і цих сполучних провідників щітки ділять обмотку якоря на паралельні гілки зовсім так само, як і при безпосередньому контакті щіток з цієї обмоткою.

Кільцевій якір зі спіральною обмоткою в даний час не застосовується, тому що при спіральної обмотки більше половини довжини її не бере участі в утворенні е. д. е., а служить тільки для з`єднання між собою активних провідників, що лежать на зовнішній стороні кільцевого якоря.

Істотно краще застосована мідь в обмотках щодо складного барабанного якоря. Барабанний якір являє собою циліндр, зібраний з листів електротехнічної сталі, в пазах якого тільки із зовнішнього боку барабана розташовуються провідники обмотки якоря.

Машина постійного тока оборотна: якщо машину крутить первинний движок і магнітне поле машини порушено, то в якорі наводиться е. д. з. і через колектор і щітки машина відправляє незмінний струм в зовнішній ланцюг. У якорі цей струм, взаємодіючи з полем машини, робить гальмуючий момент, який може здолати первинним двигуном. В таких умовах машина працює генератором. Якщо ж якір і обмотка збудження машини включені під постійна напруга, то струм, що проходить через обмотку якоря, взаємодіючи з полем машини, створює крутний момент, що приводить якір в обертання, при цьому в обмотці якоря наводиться протидії е. д. з. В таких умовах машина працює в режимі мотора, перетворюючи електричну енергію в механічну.

Поділися в соціальних мережах:

Схожі