DC генератори

Принципът на работа на DC генератора

Генераторът се основава на използването на законът на електромагнитната индукция, според който в проводник, движещ се в магнитно поле и пресичащ магнитния поток, се индуцира от ef.

Една от основните части на DC машината е магнитната верига, през която магнитният поток се затваря. Магнитната верига на машина с постоянен ток (фиг. 1) се състои от неподвижна част — статор 1 и въртяща се част — ротор 4. Статорът е стоманен корпус, към който са прикрепени други части на машината, включително магнитни полюси 2. На магнитните полюси 3 се поставя възбуждаща намотка, захранвана от постоянен ток и създаваща основния магнитен поток Ф0.

Ориз. 1. Магнитна верига на DC машина с четири полюса

Ориз. 2. Листове, от които се сглобява магнитната верига на ротора: а — с отворени канали, б — с полузатворени канали

Роторът на машината е сглобен от щамповани стоманени листове с жлебове по обиколката и с отвори за вала и вентилацията (фиг. 2). В каналите (5 на фиг. 1) на ротора е положена работната намотка на DC машината, тоест намотката, в която em се индуцира от основния магнитен поток. и т.н. с. Тази намотка се нарича намотка на котва (следователно роторът на машина с постоянен ток обикновено се нарича котва).

Значението на д. и т.н. с. DC генераторът може да се сменя, но полярността му остава постоянна. Принципът на работа на DC генератора е показан на фиг. 3.

Полюсите на постоянен магнит създават магнитен поток. Представете си, че намотката на котвата се състои от един завой, чиито краища са прикрепени към различни полупръстени, изолирани един от друг. Тези полупръстени образуват колекционер, който се върти с завоя на намотката на котвата. В същото време неподвижните четки се плъзгат по колектора.

Когато намотката се върти в магнитно поле, в нея се индуцира д. с

където B е магнитната индукция, l е дължината на проводника, v е неговата линейна скорост.

Когато равнината на бобината съвпада с равнината на централната линия на полюсите (бобината е разположена вертикално), проводниците пресичат максималния магнитен поток и максималната стойност на e се индуцира в тях. и т.н. с. Когато контурът е хоризонтален, напр. и т.н. с. в проводниците е нула.

Посоката на д. и т.н. с. в проводника се определя от правилото на дясната ръка (на фиг. 3 е показано със стрелки). Когато по време на въртенето на бобината проводникът премине под другия полюс, посоката на e. и т.н. с. той е обърнат. Но тъй като колекторът се върти с бобината и четките са неподвижни, тогава проводник, разположен под северния полюс, винаги е свързан с горната четка, напр. и т.н. с. която е насочена далеч от четката. В резултат на това полярността на четките остава непроменена и следователно остава непроменена в посока e. и т.н. с. върху четки — напрSCH (фиг. 4).

Ориз. 3. Най -простият DC генератор

Ориз. 4. Промяна във времето на електромоторна сила. най -простият DC генератор

Въпреки че д. и т.н. с. Най -простият генератор на постоянен ток е постоянен по посока, стойността му се променя, като за един оборот завърта два пъти максималните и два пъти нулевите стойности. Д. д. С. с такава голяма пулсация е неподходящ за повечето DC приемници и в строгия смисъл на думата не може да се нарече постоянен.

За да се намали пулсацията, арматурната намотка на DC генератора е направена от голям брой завои (бобини), а колекторът е направен от голям брой колекторни плочи, изолирани една от друга.

Нека разгледаме процеса на изглаждане на вълните, като използваме примера за намотка на кръгла арматура (фиг. 5), състояща се от четири намотки (1, 2, 3, 4), по два оборота във всеки. Арматурата се върти по посока на часовниковата стрелка с честота n и e се индуцира в проводниците на намотката на котвата, разположени от външната страна на котвата. и т.н. с. (посоката е показана със стрелки).

Намотката на котвата е затворена верига, състояща се от последователно свързани завъртания. Но по отношение на четките, арматурната намотка е два паралелни клона. На фиг. 5, а един паралелен клон се състои от бобина 2, вторият се състои от бобина 4 (в бобини 1 и 3, ЕРС не се индуцира и те са свързани от двата края към една четка). На фиг. 5б, котвата е показана в позицията, която отнема след 1/8 от завой. В това положение един паралелен намотка на котва се състои от последователно свързани бобини 1 и 2, а вторият от последователно свързани бобини 3 и 4.

Ориз. 5. Схема на най -простия DC генератор с пръстенова арматура

Всяка намотка, когато котвата се върти по отношение на четките, има постоянна полярност. Смяна на д. и т.н. с. намотки във времето с въртенето на котвата е показано на фиг. 6, а. Д. д. С. върху четки е равно на e. и т.н. с. всеки паралелен клон на намотката на котвата. Фиг. 5 показва, че д. и т.н. с. паралелен клон е равен на или e. и т.н. с. една намотка или количеството e. и т.н. с. две съседни намотки:

В резултат на тази пулсация на e. и т.н. с. арматурните намотки са значително намалени (фиг. 6, б). С увеличаване на броя на завоите и колекторните плочи може да се получи почти постоянно излъчване. и т.н. с. арматурни намотки.

Дизайн на DC генератор

В процеса на техническия прогрес в електротехниката дизайнът на машините с постоянен ток се променя, въпреки че основните детайли остават същите.

Помислете за устройство от един от типовете DC машини, произведени от индустрията. Както бе посочено, основните части на машината са статорът и арматурата. Статор 6 (фиг. 7), направен под формата на стоманен цилиндър, служи както за закрепване на други части, така и за защита срещу механични повреди и е неподвижна част от магнитната верига.

Магнитни полюси 4 са прикрепени към статора, който може да бъде постоянни магнити (за машини с ниска мощност) или електромагнити. В последния случай на полюсите се поставя възбуждаща намотка 5, захранвана с постоянен ток и създаваща неподвижен магнитен поток спрямо статора.

При голям брой полюси техните намотки са свързани паралелно или последователно, но така че северният и южният полюс се редуват (виж фиг. 1). Допълнителни стълбове със собствени намотки са разположени между основните стълбове. Крайните щитове 7 са прикрепени към статора (фиг. 7).

Арматурата 3 на DC машината е сглобена от стоманена ламарина (виж фиг. 2), за да се намалят загубите на мощност от вихрови токове. Листовете са изолирани един от друг. Арматурата е подвижна (въртяща се) част от магнитната верига на машината. Намотката на арматурата или работната намотка 9 се поставя в каналите на арматурата.

Ориз. 6. Изменение във времето на ЕРС от намотките и намотката на пръстеновидната арматура

Понастоящем машините се произвеждат с котва и барабанен тип намотка. Предварително разглежданото навиване на пръстеновидната арматура има недостатъка, че e. и т.н. с. се индуцира само в проводници, разположени на външната повърхност на котвата. Следователно само половината от проводниците са активни. В намотката на арматурата на барабана всички проводници са активни, тоест за създаване на еднакви e. както при машина с пръстенова арматура се изисква почти половината проводим материал.

Проводниците на намотката на котвата, разположени в жлебовете, са свързани помежду си от челните части на завоите. Всеки слот обикновено съдържа няколко проводника. Проводниците на един слот са свързани към проводниците на другия слот, за да образуват последователна връзка, наречена намотка или сечение.Секциите са свързани последователно и образуват затворена верига. Последователността на свързване трябва да бъде такава, че e. и т.н. с. в проводници, включени в един паралелен клон, имаха същата посока.

На фиг. 8 показва най-простата намотка на барабанна арматура на двуполюсна машина. Плътните линии показват връзката на секциите помежду си от колекторната страна, а пунктираните линии показват челните връзки на проводниците от противоположната страна. Лентите се правят от точките на свързване на секциите към плочите на колектора. Посоката на д. и т.н. с. в проводниците на намотката е показано на фигурата: «+» — посока от четеца, «•» — посока към четеца.

Намотката на такава котва също има два паралелни клона: първият, образуван от проводниците на слотовете 1, 6, 3, 8, вторият — от проводниците на прорезите 4, 7, 2, 5. Когато котвата се върти, комбинацията от прорезите, чиито проводници образуват паралелен клон, се променя през цялото време, но винаги паралелният клон се формира от проводниците на четирите канала, които заемат постоянна позиция в пространството.

Ориз. 7. Устройството на DC машината на арматурата от барабанен тип

Ориз. 8. Най -простото навиване

Машините, произведени от заводите, имат десетки или стотици канали по обиколката на арматурата на барабана и броя на колекторните плочи, равен на броя на секциите на намотката на котвата.

Колектор 1 (виж фиг. 7) се състои от медни плочи, изолирани една от друга, които са свързани към точките на свързване на секциите на намотката на котвата и служи за преобразуване на променливата e. и т.н. с. в проводниците на намотката на котвата в константа e. и т.н. с. върху четките 2 на генератора или преобразуване на постоянен ток, подаван към четките на двигателя от мрежата в променлив ток в проводниците на намотката на котвата на двигателя. Колекторът се върти с котвата.

Когато котвата се върти, по колектора се плъзгат фиксирани четки 2. Четките са графитни и медно-графитни. Те са монтирани в държачи за четки, които могат да се завъртат под определен ъгъл. Работно колело 8 за вентилация е свързано към котвата.

Класификация и параметри на DC генератори

Класификацията на постояннотокови генератори се основава на вида източник на захранване на намотката за възбуждане. Разграничете:

1. генератори с независимо възбуждане, чиято намотка за възбуждане се захранва от външен източник (батерия или друг източник на постоянен ток). В генератори с ниска мощност (десетки ватове) основният магнитен поток може да бъде създаден от постоянни магнити,

2. Самовъзбуждащи се генератори, чиято намотка за възбуждане се захранва от самия генератор. Според схемата на свързване на котвата и възбуждащите намотки по отношение на външната верига, съществуват: паралелни генератори на възбуждане, при които намотката на възбуждане е свързана паралелно с намотката на котвата (генератори на шунт), генератори на възбуждане от серия, в които тези намотките са свързани последователно (генератори на серия), генератори със смесено възбуждане, при които една възбуждаща намотка е свързана паралелно с намотката на котвата, а втората последователно (комбинирани генератори).

Номиналният режим на DC генератора се определя от номиналната мощност — мощността, която генераторът дава на приемника, номиналното напрежение в клемите на намотката на котвата, номиналния ток на котвата, тока на възбуждане, номиналната честота на въртене на котвата. Тези стойности обикновено са посочени в паспорта на генератора.