DC generatori

Princip rada istosmjernog generatora

Generator se temelji na korištenju zakon elektromagnetske indukcije, prema kojemu u vodiču koji se kreće u magnetskom polju i prelazi magnetski tok, je izazvan ef.

Jedan od glavnih dijelova istosmjernog stroja je magnetski krug kroz koji je zatvoren magnetski tok. Magnetski krug istosmjernog stroja (slika 1) sastoji se od nepokretnog dijela — statora 1 i rotirajućeg dijela — rotora 4. Stator je čelično kućište na koje su pričvršćeni ostali dijelovi stroja, uključujući magnetske polove 2. Na magnetskih polova 3 postavljena je uzbudna zavojnica koja se napaja istosmjernom strujom i stvara glavni magnetski tok F0.

Riža. 1. Magnetski krug četveropolnog istosmjernog stroja

Riža. 2. Listovi od kojih je sastavljen magnetski krug rotora: a - s otvorenim kanalima, b - s poluzatvorenim kanalima

Rotor stroja je sastavljen od utisnutih čeličnih limova s ​​obodnim utorima i rupama za osovinu i ventilaciju (slika 2). U kanale (5 na sl. 1) rotora položen je radni namot istosmjernog stroja, odnosno namot u kojem em inducira glavni magnetski tok. itd. sTaj se namot naziva armaturni namot (stoga se rotor istosmjernog stroja obično naziva armaturom).

Značenje e itd. c. DC generator se može prebaciti, ali njegov polaritet ostaje konstantan. Princip rada istosmjernog generatora prikazan je na sl. 3.

Polovi trajnog magneta stvaraju magnetski tok. Zamislite da se namot armature sastoji od jednog zavoja, čiji su krajevi pričvršćeni na različite poluprstenove, izolirane jedan od drugog. Ovi poluprstenovi formirati kolektor, koji se okreće s okretanjem armaturnog namota. Istodobno, stacionarne četke klize duž kolektora.

Kada zavojnica rotira u magnetskom polju, u njoj se inducira emf

gdje je B magnetska indukcija, l je duljina žice, v je njezina linearna brzina.

Kada se ravnina zavojnice poklapa s ravninom središnje linije polova (zavojnica se nalazi okomito), žice sijeku najveći magnetski tok i u njima se inducira najveća vrijednost e. itd. c. Kada je kontura vodoravna, npr. itd. v. u žicama je nula.

Smjer e. itd. p u vodiču određuje se pravilom desne ruke (na sl. 3 je prikazano strelicama). Kada tijekom vrtnje zavojnice žica prolazi ispod drugog pola, smjer e. itd. v. on se obraća. Ali budući da se kolektor okreće zajedno sa zavojnicom, a četkice miruju, tada je žica koja se nalazi ispod sjevernog pola uvijek povezana s gornjom četkom, npr. itd. v. koji je usmjeren od kista. Kao rezultat toga, polaritet četkica ostaje nepromijenjen i stoga ostaje nepromijenjen u smjeru e. itd. na četkama - egSCH (slika 4).

Riža. 3. Najjednostavniji istosmjerni generator

Riža. 4. Promjena vremena elektromotorne sile.najjednostavniji istosmjerni generator

Iako e. itd. c. Najjednostavniji generator istosmjerne struje je konstantan u smjeru, njegova vrijednost se mijenja, okrećući dva puta maksimalne i dva puta nulte vrijednosti u jednom okretaju. Istosmjerna struja s tako velikom valovitošću nije prikladna za većinu istosmjernih prijemnika i u strogom smislu riječi ne može se nazvati konstantnom.

Da bi se smanjila valovitost, armaturni namot istosmjernog generatora izrađen je od velikog broja zavoja (zavojnica), a kolektor od velikog broja međusobno izoliranih kolektorskih ploča.

Razmotrimo proces izglađivanja valova na primjeru okruglog namota armature (slika 5), ​​koji se sastoji od četiri namota (1, 2, 3, 4), dva zavoja u svakom. Armatura se okreće u smjeru kazaljke na satu s frekvencijom n i e se inducira u žicama namota armature smještenim s vanjske strane armature. itd. (smjer je označen strelicama).

Armaturni namot je zatvoreni krug koji se sastoji od serijski spojenih zavoja. Ali u pogledu četkica, namot armature je dvije paralelne grane. Na sl. 5, a jednu paralelnu granu čini zavojnica 2, a drugu zavojnica 4 (u zavojnicama 1 i 3 EMF nije induciran i oni su na oba kraja spojeni na jednu četkicu). Na sl. Na slici 5b, sidro je prikazano u položaju koji zauzima nakon 1/8 okreta. U ovom položaju jedan paralelni namot armature sastoji se od serijski spojenih svitaka 1 i 2, a drugi od serijski spojenih svitaka 3 i 4.

Riža. 5. Shema najjednostavnijeg istosmjernog generatora s prstenastom armaturom

Svaki svitak, kada se armatura okreće u odnosu na četke, ima konstantan polaritet. Promjena adrese i sl. c. namota u vremenu s rotacijom armature prikazano je na sl. 6, a. Dd.C. na četkama jednak je e. itd. v. svaka paralelna grana armaturnog namota. sl. 5 pokazuje da e. itd. c. paralelna grana jednaka je ili e. itd. c. jednu zavojnicu ili količinu e. itd. c. dva susjedna namota:

Kao rezultat ovog pulsiranja e. itd. c. namoti armature su značajno smanjeni (slika 6, b). Povećanjem broja zavoja i kolektorskih ploča može se postići gotovo konstantno zračenje. itd. v. armaturni namoti.

Dizajn istosmjernog generatora

U procesu tehničkog napretka u elektrotehnici mijenja se dizajn istosmjernih strojeva, iako osnovni detalji ostaju isti.

Razmotrite uređaj jedne od vrsta istosmjernih strojeva koje proizvodi industrija. Kao što je navedeno, glavni dijelovi stroja su stator i armatura. Stator 6 (slika 7), izrađen u obliku čeličnog cilindra, služi i za pričvršćivanje ostalih dijelova i za zaštitu od mehaničkih oštećenja i nepomični je dio magnetskog kruga.

Na stator su pričvršćeni magnetski polovi 4 koji se mogu stalni magneti (za strojeve male snage) ili elektromagneti. U potonjem slučaju, uzbudna zavojnica 5 postavljena je na polove, napajana istosmjernom strujom i stvara stacionarni magnetski tok u odnosu na stator.

Kod velikog broja polova njihovi se namoti spajaju paralelno ili serijski, ali tako da se izmjenjuju sjeverni i južni pol (vidi sl. 1). Dodatni polovi sa svojim namotima nalaze se između glavnih polova. Krajnji štitovi 7 pričvršćeni su na stator (slika 7).

Armatura 3 istosmjernog stroja sastavljena je od čeličnog lima (vidi sliku 2) kako bi se smanjili gubici snage od vrtložnih struja. Ploče su izolirane jedna od druge.Armatura je pomični (rotirajući) dio magnetskog kruga stroja. Armaturni svitak ili radni svitak 9 postavljen je u kanale armature.

Riža. 6. Vremenska promjena EMF-a od namota i namota prstenaste armature

Strojevi se trenutno proizvode s armaturom i bubnjastim tipom namota. Prstenasti namot armature koji je prethodno razmatran ima nedostatak da npr. itd. c. inducira se samo u vodičima koji se nalaze na vanjskoj površini armature. Stoga je samo polovica žica aktivna. U armaturnom namotu bubnja sve su žice aktivne, odnosno stvaraju isti e. kao i kod stroja s prstenastom armaturom potrebno je gotovo pola vodljivog materijala.

Vodiči armaturnog namota, koji se nalaze u utorima, međusobno su povezani prednjim dijelovima zavoja. Svaki utor obično sadrži nekoliko žica. Vodiči jednog utora spojeni su s vodičima drugog utora u serijski spoj koji se naziva zavojnica ili dio. Dijelovi su spojeni u seriju i tvore zatvoreni krug. Redoslijed povezivanja treba biti takav da npr. itd. v. u žicama uključenim u jednu paralelnu granu imale su isti smjer.

Na sl. 8 prikazuje najjednostavniji namot armature bubnja dvopolnog stroja. Pune linije prikazuju međusobno spajanje sekcija na strani kolektora, a isprekidane linije prikazuju krajeve spojeva žica na suprotnoj strani. Trake se izrađuju od spojnih točaka sekcija do kolektorskih ploča. Smjer e. itd. p. u žicama zavojnice prikazano je na slici: «+» — smjer od čitača, «•» — smjer prema čitaču.

Namotaj takve armature također ima dvije paralelne grane: prvu čine žice utora 1, 6, 3, 8, a drugu - žice utora 4, 7, 2, 5. Kada se armatura okreće , kombinacija utora čije žice tvore paralelnu granu, mijenja se cijelo vrijeme, ali uvijek paralelnu granu tvore žice četiri kanala, koje zauzimaju konstantan položaj u prostoru.

Riža. 7. Raspored bubnjastog armaturnog istosmjernog stroja

Riža. 8. Najjednostavnije namotavanje

Strojevi koje proizvode tvornice imaju desetke ili stotine utora duž oboda armature bubnja i broj kolektorskih ploča jednak broju odjeljaka namota armature.

Kolektor 1 (vidi sl. 7) sastoji se od bakrenih ploča, međusobno izoliranih, koje su spojene na priključne točke sekcija namota armature i služi za pretvaranje varijable e. itd. v. u žicama armaturnog namota u stalnom e. itd. c. na četkicama 2 generatora ili pretvaranje istosmjerne struje koja se na četkice motora dovodi iz mreže u izmjeničnu struju u žicama armaturnog namota motora. Kolektor se okreće zajedno s armaturom.

Pri rotaciji armature po kolektoru klize fiksne četkice 2. Četkice su grafitne i bakar-grafitne. Montiraju se u držače četkica koji se mogu okretati pod određenim kutom. Rotor 8 za ventilaciju spojen je na sidro.

Podjela i parametri istosmjernih generatora

Klasifikacija istosmjernih generatora temelji se na vrsti izvora energije uzbudnog svitka. razlikovati:

1.samouzbuđeni generatori, čiji se uzbudni svitak napaja iz vanjskog izvora (baterija ili drugi izvor istosmjerne struje). U generatorima male snage (desetke vata), glavni magnetski tok mogu stvoriti trajni magneti,

2. Samouzbudni generatori, čiji se uzbudni svitak napaja iz samog generatora. Prema shemi spoja armaturnog i uzbudnog namota u odnosu na vanjski strujni krug razlikuju se: paralelni uzbudni generatori, kod kojih je uzbudni namot spojen paralelno s armaturnim namotom (generatori za usklađivanje), serijski uzbudni generatori, kod kojih su ovi namoti su spojeni serijski (serijski generatori), generatori s mješovitom uzbudom, kod kojih je jedan uzbudni namot spojen paralelno s armaturnim namotom, a drugi serijski (kombinirani generatori).

Nazivni način rada istosmjernog generatora određen je nazivnom snagom - snagom koju generator daje prijemniku, nazivnim naponom na stezaljkama armaturnog namota, nazivnom strujom kotve, strujom uzbude, nazivnom frekvencijom rotacija armature. Ove vrijednosti obično su navedene u putovnici generatora.