DC generatorji

Načelo delovanja generatorja enosmernega toka

Generator temelji na uporabi zakon elektromagnetne indukcije, po katerem se v prevodniku, ki se giblje v magnetnem polju in prečka magnetni tok, povzroča ef.

Eden glavnih delov enosmernega stroja je magnetno vezje, skozi katerega je sklenjen magnetni tok. Magnetno vezje enosmernega stroja (slika 1) je sestavljeno iz mirujočega dela - statorja 1 in vrtljivega dela - rotorja 4. Stator je jekleno ohišje, na katerega so pritrjeni drugi deli stroja, vključno z magnetnimi poli 2. Na magnetnih polov 3 je nameščena vzbujalna tuljava, ki jo napaja enosmerni tok in ustvarja glavni magnetni tok Ф0.

riž. 1. Magnetno vezje štiripolnega enosmernega stroja

riž. 2. Listi, iz katerih je sestavljeno magnetno vezje rotorja: a - z odprtimi kanali, b - s polzaprtimi kanali

Rotor stroja je sestavljen iz žigosanih jeklenih pločevin z obodnimi utori in luknjami za gred in prezračevanje (slika 2). V kanalih (5 na sliki 1) rotorja je položeno delovno navitje enosmernega stroja, to je navitje, v katerem em inducira glavni magnetni tok. itd. zTo navitje imenujemo armaturno navitje (zato se rotor enosmernega stroja običajno imenuje armatura).

Pomen e itd. c) Generator enosmernega toka je mogoče preklopiti, vendar njegova polarnost ostane konstantna. Načelo delovanja generatorja enosmernega toka je prikazano na sl. 3.

Poli trajnega magneta ustvarjajo magnetni tok. Predstavljajte si, da je navitje armature sestavljeno iz enega obrata, katerega konci so pritrjeni na različne polobroče, ločene drug od drugega. Ti polprstani tvorijo zbiralnik, ki se vrti z obratom navitja armature. Hkrati stacionarne ščetke drsijo vzdolž zbiralnika.

Ko se tuljava vrti v magnetnem polju, se v njej inducira emf

kjer je B magnetna indukcija, l je dolžina žice, v je njena linearna hitrost.

Ko ravnina tuljave sovpada z ravnino središčnice polov (tuljava je nameščena navpično), žice prečkajo največji magnetni pretok in v njih se inducira največja vrednost e. itd. c) Ko je kontura vodoravna, npr. itd. v. v žicah je nič.

Smer e. itd. p v vodniku je določen z desnim pravilom (na sliki 3 je prikazano s puščicami). Ko gre žica med vrtenjem tuljave pod drugim polom, smer e. itd. v. se spreobrne. Ker pa se kolektor vrti s tuljavo in krtače mirujejo, je žica, ki se nahaja pod severnim polom, vedno povezana z zgornjo krtačo, npr. itd. v. ki je usmerjen stran od čopiča. Zaradi tega ostane polarnost ščetk nespremenjena in zato ostane nespremenjena v smeri e. itd. na ščetkah - egSCH (slika 4).

riž. 3. Najenostavnejši generator enosmernega toka

riž. 4. Sprememba časa elektromotorne sile.najpreprostejši generator enosmernega toka

Čeprav e itd. c Najpreprostejši generator enosmernega toka je konstanten v smeri, njegova vrednost se spreminja, vrti dvakrat največje in dvakrat ničelne vrednosti v enem obratu. DC s tako velikim valovanjem je neprimeren za večino sprejemnikov DC in ga v strogem pomenu besede ni mogoče imenovati konstanten.

Za zmanjšanje valovanja je armaturno navitje generatorja enosmernega toka sestavljeno iz velikega števila ovojev (tuljav), kolektor pa iz velikega števila med seboj izoliranih kolektorskih plošč.

Oglejmo si postopek glajenja valov na primeru okroglega armaturnega navitja (slika 5), ​​sestavljenega iz štirih navitij (1, 2, 3, 4), po dva zavoja v vsakem. Armatura se vrti v smeri urinega kazalca s frekvenco n in e se inducira v žicah za navitje armature, ki se nahajajo na zunanji strani armature. itd. (smer je označena s puščicami).

Navitje armature je zaprto vezje, sestavljeno iz zaporedno povezanih ovojev. Toda v smislu ščetk je navitje armature dve vzporedni veji. Na sl. 5, ena vzporedna veja pa je sestavljena iz tuljave 2, druga pa iz tuljave 4 (v tuljavah 1 in 3 EMF ni induciran in sta na obeh koncih povezani z eno krtačo). Na sl. 5b je sidro prikazano v položaju, ki ga zavzame po 1/8 obrata. V tem položaju je eno vzporedno navitje armature sestavljeno iz zaporedno vezanih tuljav 1 in 2, drugo pa iz zaporedno povezanih tuljav 3 in 4.

riž. 5. Shema najpreprostejšega generatorja enosmernega toka z obročasto armaturo

Vsaka tuljava, ko se armatura vrti glede na ščetke, ima konstantno polarnost. Sprememba naslova itd. c) navitja v času z vrtenjem armature je prikazano na sl. 6, a. D. d.C. na ščetkah je enak e. itd. v. vsako vzporedno vejo armaturnega navitja. sl. 5 kaže, da e itd. c) vzporedna veja je enaka ali e. itd. c) ena tuljava ali količina e. itd. c) dve sosednji navitji:

Kot posledica tega utripanja e. itd. c) navitja armature so znatno zmanjšana (slika 6, b). S povečanjem števila ovojev in kolektorskih plošč lahko dosežemo skoraj konstantno sevanje. itd. v. armaturna navitja.

Zasnova generatorja enosmernega toka

V procesu tehničnega napredka v elektrotehniki se zasnova enosmernih strojev spreminja, čeprav osnovne podrobnosti ostajajo enake.

Razmislite o napravi ene od vrst enosmernih strojev, ki jih proizvaja industrija. Kot rečeno, sta glavna dela stroja stator in armatura. Stator 6 (slika 7), izdelan v obliki jeklenega valja, služi tako za pritrditev drugih delov kot za zaščito pred mehanskimi poškodbami in je stacionarni del magnetnega vezja.

Na stator so pritrjeni magnetni poli 4, ki se lahko trajni magneti (za stroje majhne moči) ali elektromagneti. V slednjem primeru je na polih nameščena vznemirljiva tuljava 5, ki se napaja z enosmernim tokom in ustvarja stacionarni magnetni tok glede na stator.

Pri velikem številu polov so njihova navitja povezana vzporedno ali zaporedno, vendar tako, da se izmenjujeta severni in južni pol (glej sliko 1). Dodatni poli z lastnimi navitji so nameščeni med glavnimi poli. Končni ščiti 7 so pritrjeni na stator (slika 7).

Armatura 3 enosmernega stroja je sestavljena iz jeklene pločevine (glej sliko 2), da se zmanjšajo izgube moči zaradi vrtinčnih tokov. Listi so med seboj izolirani.Armatura je premični (rotacijski) del magnetnega vezja stroja. Armaturna tuljava ali delovna tuljava 9 je nameščena v armaturnih kanalih.

riž. 6. Časovna sprememba EMF iz navitij in navitja obročaste armature

Stroji so trenutno izdelani z armaturnim in bobnastim navitjem. Prej obravnavano obročasto armaturno navitje ima to pomanjkljivost, da npr. itd. c) se inducira samo v vodnikih, ki se nahajajo na zunanji površini armature. Zato je aktivnih samo polovica žic. V navitju armature bobna so vse žice aktivne, to je, da ustvarijo enako e. tako kot pri stroju z obročasto armaturo je potrebna skoraj polovica prevodnega materiala.

Prevodniki navitja armature, ki se nahajajo v utorih, so med seboj povezani s sprednjimi deli zavojev. Vsaka reža običajno vsebuje več žic. Prevodniki ene reže so povezani z vodniki druge reže, da tvorijo zaporedno povezavo, imenovano tuljava ali odsek. Odseki so zaporedno povezani in tvorijo zaprt krog. Zaporedje povezovanja mora biti takšno, da npr. itd. v. v žicah, vključenih v eno vzporedno vejo, je imela isto smer.

Na sl. 8 prikazuje najpreprostejše navitje armature bobna dvopolnega stroja. Polne črte prikazujejo povezavo odsekov med seboj na strani kolektorja, črtkane črte pa končne povezave žic na nasprotni strani. Trakovi so izdelani od priključnih točk odsekov do kolektorskih plošč. Smer e. itd. str v žicah tuljave je prikazano na sliki: «+» — smer od čitalnika, «•» — smer do čitalnika.

Navitje takšne armature ima tudi dve vzporedni veji: prvo tvorijo žice rež 1, 6, 3, 8, drugo - žice rež 4, 7, 2, 5. Ko se armatura vrti , kombinacija rež, katerih žice tvorijo vzporedno vejo, se ves čas spreminja, vendar vedno vzporedno vejo tvorijo žice štirih kanalov, ki zasedajo konstanten položaj v prostoru.

riž. 7. Razporeditev bobnastega armaturnega enosmernega stroja

riž. 8. Najenostavnejše navijanje

Stroji, ki jih proizvajajo tovarne, imajo desetine ali stotine utorov vzdolž oboda armature bobna in število kolektorskih plošč, ki je enako številu odsekov navitja armature.

Kolektor 1 (glej sliko 7) je sestavljen iz bakrenih plošč, ločenih drug od drugega, ki so povezani s priključnimi točkami odsekov navitja armature in služijo za pretvorbo spremenljivke e. itd. v. v žicah armaturnega navitja v konstantnem e. itd. c na ščetkah 2 generatorja ali pretvorbo enosmernega toka, ki se dovaja na ščetke motorja iz omrežja, v izmenični tok v žicah armaturnega navitja motorja. Kolektor se vrti skupaj z armaturo.

Ko se armatura vrti, vzdolž kolektorja drsijo fiksne ščetke 2. Krtače so grafitne in bakreno-grafitne. Nameščeni so v nosilcih krtač, ki jih je mogoče vrteti pod določenim kotom. Na sidro je priključen rotor 8 za prezračevanje.

Razvrstitev in parametri enosmernih generatorjev

Klasifikacija generatorjev enosmernega toka temelji na vrsti vira energije vzbujalne tuljave. Razlikovati:

1.samovzbujeni generatorji, katerih vzbujalna tuljava se napaja iz zunanjega vira (baterije ali drugega vira enosmernega toka). V generatorjih majhne moči (na desetine vatov) lahko glavni magnetni tok ustvarijo trajni magneti,

2. Samovzbujeni generatorji, katerih vzbujalno tuljavo napaja sam generator. Glede na shemo vezave armaturnega in vzbujalnega navitja glede na zunanji tokokrog ločimo: vzporedne vzbujalne generatorje, pri katerih je vzbujalno navitje vezano vzporedno z armaturnim navitjem (šant generatorji), zaporedno vzbujalne generatorje, pri katerih ti navitja so vezana zaporedno (zaporedni generatorji), generatorji z mešanim vzbujanjem, pri katerih je eno vzbujevalno navitje vezano vzporedno z armaturnim navitjem, drugo pa zaporedno (kombinirani generatorji).

Nazivni način generatorja enosmernega toka je določen z nazivno močjo - močjo, ki jo generator daje sprejemniku, nazivno napetostjo na sponkah navitja armature, nazivnim tokom armature, vzbujalnim tokom, nazivno frekvenco vrtenje armature. Te vrednosti so običajno navedene v potnem listu generatorja.