DC generatorer

Prinsippet for drift av DC-generatoren

Generatoren er basert på bruk av loven om elektromagnetisk induksjon, ifølge hvilken i en leder som beveger seg i et magnetfelt og krysser den magnetiske fluksen, induseres av ef.

En av hoveddelene til en DC-maskin er den magnetiske kretsen som den magnetiske fluksen lukkes gjennom. Den magnetiske kretsen til en DC-maskin (fig. 1) består av en stasjonær del — stator 1 og en roterende del — rotor 4. Statoren er en stålkasse som andre deler av maskinen er festet til, inkludert magnetiske poler 2. På de magnetiske polene 3, en spennende spole er plassert, drevet av likestrøm og skaper den magnetiske hovedfluksen Ф0.

Ris. 1. Magnetisk krets til en firepolet DC-maskin

Ris. 2. Ark som rotorens magnetiske krets er satt sammen av: a — med åpne kanaler, b — med halvlukkede kanaler

Maskinens rotor er satt sammen av stemplede stålplater med omkretsspor og hull for aksel og ventilasjon (fig. 2). I kanalene (5 i fig. 1) til rotoren legges arbeidsviklingen til DC-maskinen, det vil si viklingen der em er indusert av den magnetiske hovedfluksen. etc. medDenne viklingen kalles en ankervikling (derfor kalles rotoren til en DC-maskin vanligvis en anker).

Betydningen av e. etc. c. DC-generatoren kan byttes, men polariteten forblir konstant. Arbeidsprinsippet til DC-generatoren er vist i fig. 3.

Polene til en permanent magnet skaper en magnetisk fluks. Tenk deg at armaturviklingen består av en omdreining, hvis ender er festet til forskjellige halvringer, isolert fra hverandre. Disse halvringene danne en samler, som roterer med svingen på armaturviklingen. Samtidig glir de stasjonære børstene langs oppsamleren.

Når spolen roterer i et magnetfelt, induseres en emk i den

hvor B er den magnetiske induksjonen, l er lengden på ledningen, v er dens lineære hastighet.

Når spolens plan faller sammen med planet til senterlinjen til polene (spolen er plassert vertikalt), krysser ledningene den maksimale magnetiske fluksen og den maksimale verdien av e induseres i dem. etc. c. Når konturen er horisontal, f.eks. etc. v. i ledningene er null.

Retningen til e., etc. p i lederen bestemmes av høyreregelen (i fig. 3 er vist med piler). Når ledningen under rotasjonen av spolen passerer under den andre polen, vil retningen til f.eks. etc. v. han er omvendt. Men siden samleren roterer med spolen og børstene er stasjonære, så er en ledning som ligger under nordpolen alltid koblet til den øvre børsten, f.eks. etc. v. som er rettet bort fra børsten. Som et resultat forblir polariteten til børstene uendret og forblir derfor uendret i e-retningen. etc. på børster — f.eks. SCH (fig. 4).

Ris. 3. Den enkleste DC-generatoren

Ris. 4. Endring i tid for elektromotorisk kraft.den enkleste DC-generatoren

Selv om e. etc. c. Den enkleste likestrømsgeneratoren er konstant i retning, verdien endres, og roterer to ganger maksimum og to ganger nullverdier i en omdreining. En DC med så stor krusning er uegnet for de fleste DC-mottakere og kan i ordets strenge betydning ikke kalles konstant.

For å redusere krusning er ankerviklingen til DC-generatoren laget av et stort antall svinger (spoler), og samleren er laget av et stort antall kollektorplater isolert fra hverandre.

La oss vurdere prosessen med å utjevne bølger, ved å bruke eksemplet med en rund armaturvikling (fig. 5), bestående av fire viklinger (1, 2, 3, 4), to omdreininger i hver. Armaturet roterer med klokken med en frekvens n og e induseres i armaturviklingstrådene plassert på utsiden av armaturet. etc. (retningen er angitt med piler).

Armaturviklingen er en lukket krets bestående av seriekoblede svinger. Men når det gjelder børster, er armaturviklingen to parallelle grener. I fig. 5, og en parallell gren består av spole 2, den andre består av spole 4 (i spole 1 og 3 induseres ikke EMF og de er koblet i begge ender til en børste). I fig. 5b er ankeret vist i den posisjonen det tar etter 1/8 av en sving. I denne posisjonen består en parallell armaturvikling av seriekoblede spoler 1 og 2, og den andre av seriekoblede spoler 3 og 4.

Ris. 5. Opplegg for den enkleste DC-generatoren med en ringarmatur

Hver spole, når ankeret roterer i forhold til børstene, har en konstant polaritet. Endring av adresse mv. c. viklinger i takt med rotasjonen av ankeret er vist i fig. 6, a. D. d.C. på børster er lik e. etc. v. hver parallell gren av armaturviklingen. Fig. 5 viser at e. etc. c. parallell gren er lik eller e. etc. c. én spole eller mengden e. etc. c. to tilstøtende viklinger:

Som et resultat av denne pulseringen av f.eks. etc. c. ankerviklingene er betydelig redusert (fig. 6, b). Ved å øke antall svinger og samleplater kan man oppnå en nesten konstant stråling. etc. v. armaturviklinger.

DC-generatordesign

I prosessen med teknisk fremgang innen elektroteknikk endres utformingen av DC-maskiner, selv om de grunnleggende detaljene forblir de samme.

Tenk på en enhet av en av typene DC-maskiner produsert av industrien. Som nevnt er hoveddelene av maskinen statoren og ankeret. Stator 6 (fig. 7), laget i form av en stålsylinder, tjener både til å feste andre deler og for å beskytte mot mekanisk skade og er en stasjonær del av den magnetiske kretsen.

Magnetiske poler 4 er festet til statoren, som kan være permanente magneter (for maskiner med lav effekt) eller elektromagneter. I sistnevnte tilfelle plasseres en spenningsspole 5 på polene, forsynt med likestrøm og skaper en stasjonær magnetisk fluks i forhold til statoren.

Med et stort antall poler er deres viklinger koblet parallelt eller i serie, men slik at nord- og sørpolene veksler (se fig. 1). Ytterligere stolper med egne viklinger er plassert mellom hovedstolpene. Endeskjold 7 er festet til statoren (fig. 7).

Ankeret 3 til DC-maskinen er satt sammen av stålplate (se fig. 2) for å redusere effekttapene fra virvelstrømmer. Platene er isolert fra hverandre.Armaturet er en bevegelig (roterende) del av maskinens magnetiske krets. Armaturspolen eller arbeidsspolen 9 er plassert i ankerkanalene.

Ris. 6. Tidsvariasjon av EMF fra viklingene og viklingen av ringarmaturet

Maskiner er for tiden produsert med en anker- og trommeltype vikling. Ringankerviklingen som tidligere ble vurdert har den ulempen at f.eks. etc. c. induseres kun i ledere plassert på den ytre overflaten av ankeret. Derfor er bare halvparten av ledningene aktive. I armaturviklingen til trommelen er alle ledninger aktive, det vil si for å lage den samme f.eks. som med en ringarmaturmaskin kreves nesten halvparten av det ledende materialet.

Lederne til armaturviklingen, plassert i sporene, er forbundet med de fremre delene av svingene. Hvert spor inneholder vanligvis flere ledninger. Lederne til det ene sporet er koblet til lederne til det andre sporet for å danne en seriekobling kalt en spole eller seksjon.Seksjonene er koblet i serie og danner en lukket krets. Bindingssekvensen bør være slik at f.eks. etc. v. i ledninger inkludert i en parallell gren hadde samme retning.

I fig. 8 viser den enkleste trommelarmaturviklingen til en to-polet maskin. De heltrukne linjene viser seksjonenes kobling til hverandre på kollektorsiden, og de stiplede linjene viser endeforbindelsene til ledningene på motsatt side. Strimler lages fra koblingspunktene til seksjonene til samleplatene. Retningen til e., etc. s. i ledningene til spolen er vist i figuren: «+» — retning fra leseren, «•» — retning til leseren.

Viklingen av et slikt anker har også to parallelle grener: den første dannet av ledningene til sporene 1, 6, 3, 8, den andre - av ledningene til sporene 4, 7, 2, 5. Når ankeret roterer , kombinasjonen av sporene hvis ledninger danner en parallell gren, endres hele tiden, men alltid den parallelle grenen dannes av ledningene til de fire kanalene, som inntar en konstant posisjon i rommet.

Ris. 7. Arrangementet av trommel-type anker DC-maskin

Ris. 8. Den enkleste viklingen

Maskinene som produseres av fabrikkene har titalls eller hundrevis av spor langs omkretsen av ankeret til trommelen og antall samleplater lik antall seksjoner av ankerviklingen.

Samler 1 (se fig. 7) består av kobberplater, isolert fra hverandre, som er koblet til koblingspunktene til seksjonene av ankerviklingen og tjener til å konvertere variabelen e. etc. v. i ledningene til ankerviklingen i konstant e. etc. c. på børstene 2 til generatoren eller konvertering av likestrøm tilført børstene til motoren fra nettverket til vekselstrøm i ledningene til motorens ankervikling. Samleren roterer med armaturet.

Når ankeret roterer, glir faste børster 2 langs oppsamleren.Børstene er grafitt og kobber-grafitt. De er montert i børsteholdere som kan roteres i en viss vinkel. Et løpehjul 8 for ventilasjon er koblet til ankeret.

Klassifisering og parametere for DC-generatorer

Klassifiseringen av DC-generatorer er basert på typen strømkilde til eksitasjonsspolen. Skille:

1.selveksiterte generatorer, hvis eksitasjonsspole drives av en ekstern kilde (batteri eller annen likestrømskilde). I laveffektsgeneratorer (titalls watt) kan den viktigste magnetiske fluksen skapes av permanente magneter,

2. Selveksiterte generatorer, hvis eksitasjonsspole drives av selve generatoren. I henhold til koblingsskjemaet til anker- og eksitasjonsviklingene i forhold til den eksterne kretsen, er det: parallelle eksitasjonsgeneratorer, der eksitasjonsviklingen er koblet parallelt med ankerviklingen (shuntgeneratorer), serieeksitasjonsgeneratorer, der disse viklinger er koblet i serie (seriegeneratorer), generatorer med blandet eksitasjon, hvor en spennende vikling er koblet parallelt med ankerviklingen, og den andre i serie (kombinert generator).

Den nominelle modusen til DC-generatoren bestemmes av nominell effekt - kraften som generatoren gir til mottakeren, nominell spenning ved terminalene til armaturviklingen, nominell strøm til armaturet, eksitasjonsstrømmen, nominell frekvens til rotasjon av ankeret. Disse verdiene er vanligvis angitt i passet til generatoren.