DC generatoriai

Nuolatinės srovės generatoriaus veikimo principas

Generatorius yra pagrįstas naudojimu elektromagnetinės indukcijos dėsnis, pagal kurią laidininke, judančiame magnetiniame lauke ir kertančiame magnetinį srautą, yra sukeltas ef.

Viena iš pagrindinių nuolatinės srovės mašinos dalių yra magnetinė grandinė, per kurią uždaromas magnetinis srautas. Nuolatinės srovės mašinos magnetinė grandinė (1 pav.) susideda iš stacionarios dalies – statoriaus 1 ir besisukančios dalies – rotoriaus 4. Statorius yra plieninis korpusas, prie kurio pritvirtintos kitos mašinos dalys, įskaitant 2 magnetinius polius. Į magnetinius polius 3 įdedama jaudinanti ritė, maitinama nuolatine srove ir sukurianti pagrindinį magnetinį srautą Ф0.

Ryžiai. 1. Keturių polių nuolatinės srovės mašinos magnetinė grandinė

Ryžiai. 2. Lakštai, iš kurių surenkama rotoriaus magnetinė grandinė: a — su atvirais kanalais, b — su pusiau uždarais kanalais

Mašinos rotorius surenkamas iš štampuotų plieno lakštų su apskritimo grioveliais ir skylėmis velenui bei ventiliacijai (2 pav.). Rotoriaus kanaluose (1 pav. 5) klojama nuolatinės srovės mašinos darbinė apvija, tai yra apvija, kurioje em indukuoja pagrindinis magnetinis srautas. ir tt suŠi apvija vadinama armatūros apvija (todėl nuolatinės srovės mašinos rotorius paprastai vadinamas armatūra).

E. reikšmė ir pan. c) Nuolatinės srovės generatorių galima perjungti, tačiau jo poliškumas išlieka pastovus. Nuolatinės srovės generatoriaus veikimo principas parodytas fig. 3.

Nuolatinio magneto poliai sukuria magnetinį srautą. Įsivaizduokite, kad armatūros apvija susideda iš vieno posūkio, kurio galai pritvirtinti prie skirtingų pusžiedžių, izoliuotų vienas nuo kito. Šie pusžiedžiai formuoti kolekcininką, kuris sukasi sukant armatūros apviją. Tuo pačiu metu stacionarūs šepečiai slysta išilgai kolektoriaus.

Kai ritė sukasi magnetiniame lauke, joje indukuojamas emf

kur B – magnetinė indukcija, l – laido ilgis, v – jos tiesinis greitis.

Kai ritės plokštuma sutampa su polių vidurio linijos plokštuma (ritė yra vertikaliai), laidai kerta didžiausią magnetinį srautą ir juose indukuojama didžiausia e reikšmė. ir tt c) Kai kontūras yra horizontalus, pvz. ir tt v. laiduose lygus nuliui.

E. kryptis ir kt. p laidininke nustatoma pagal dešinės rankos taisyklę (3 pav. parodyta rodyklėmis). Kai ritės sukimosi metu viela praeina po kitu poliu, e. ir tt v. jis atsivertęs. Bet kadangi kolektorius sukasi kartu su ritė, o šepečiai stovi, tai viela, esanti žemiau šiaurės ašigalio, visada prijungiama prie viršutinio šepečio, pvz. ir tt v. kuri nukreipta nuo šepetėlio. Dėl to šepečių poliškumas išlieka nepakitęs, todėl išlieka nepakitęs e kryptimi. ir tt ant šepečių – pvz.SCH (4 pav.).

Ryžiai. 3. Paprasčiausias nuolatinės srovės generatorius

Ryžiai. 4. Elektrovaros jėgos laiko pokytis.paprasčiausias nuolatinės srovės generatorius

Nors ir t.t. c) Paprasčiausias nuolatinės srovės generatorius yra pastovios krypties, jo vertė kinta, sukdamasis dvigubai didesnes ir dvigubai nulines vertes per vieną apsisukimą. Nuolatinė srovė su tokiu dideliu pulsavimu netinka daugeliui nuolatinės srovės imtuvų ir griežtąja to žodžio prasme negali būti vadinama pastovia.

Norėdami sumažinti bangavimą, nuolatinės srovės generatoriaus armatūros apvija yra pagaminta iš daugybės vijų (ritių), o kolektorius - iš daugybės kolektoriaus plokščių, izoliuotų viena nuo kitos.

Panagrinėkime bangų išlyginimo procesą, naudodami apvalios armatūros apvijos pavyzdį (5 pav.), susidedančią iš keturių apvijų (1, 2, 3, 4), kiekvienoje po du posūkius. Armatūra sukasi pagal laikrodžio rodyklę dažniu n ir e indukuojama inkaro apvijos laiduose, esančiuose armatūros išorėje. ir tt (kryptis nurodoma rodyklėmis).

Armatūros apvija yra uždara grandinė, susidedanti iš nuosekliai sujungtų posūkių. Tačiau kalbant apie šepečius, armatūros apvija yra dvi lygiagrečios šakos. Fig. 5, o vieną lygiagrečią atšaką sudaro ritė 2, antrąją sudaro ritė 4 (ritėse 1 ir 3 EML nesukeliama ir jie abiejuose galuose yra prijungti prie vieno šepetėlio). Fig. 5b, inkaras parodytas tokioje padėtyje, kurią jis užima po 1/8 apsisukimo. Šioje padėtyje vieną lygiagrečią armatūros apviją sudaro nuosekliai sujungtos 1 ir 2 ritės, o antrąją – nuosekliai sujungtos 3 ir 4 ritės.

Ryžiai. 5. Paprasčiausio nuolatinės srovės generatoriaus su žiedine armatūra schema

Kiekviena ritė, kai armatūra sukasi šepečių atžvilgiu, turi pastovų poliškumą. Adreso keitimas ir kt. c) apvijos laikui bėgant su armatūros sukimu parodytos fig. 6, a. D. d.C. ant šepečių yra lygus e. ir tt v. kiekviena lygiagreti armatūros apvijos šaka. Fig. 5 matyti, kad el. c) lygiagreti šaka yra lygi arba e. ir tt c) viena ritė arba kiekis e. ir tt c) dvi gretimos apvijos:

Dėl šio pulsavimo e. ir tt c) žymiai sumažėja armatūros apvijos (6 pav., b). Padidinus posūkių ir kolektoriaus plokščių skaičių, galima gauti beveik pastovią spinduliuotę. ir tt v. armatūros apvijos.

Nuolatinės srovės generatoriaus dizainas

Elektros inžinerijos technikos pažangos procese keičiasi nuolatinės srovės mašinų konstrukcija, nors pagrindinės detalės išlieka tos pačios.

Apsvarstykite vieną iš pramonės gaminamų nuolatinės srovės mašinų tipų. Kaip minėta, pagrindinės mašinos dalys yra statorius ir armatūra. Statorius 6 (7 pav.), pagamintas iš plieninio cilindro, skirtas ir kitų dalių tvirtinimui, ir apsaugai nuo mechaninių pažeidimų ir yra stacionari magnetinės grandinės dalis.

Magnetiniai poliai 4 yra pritvirtinti prie statoriaus, kuris gali būti nuolatiniai magnetai (mažos galios mašinoms) arba elektromagnetus. Pastaruoju atveju ant polių uždedama jaudinanti ritė 5, tiekiama nuolatine srove ir sukurianti stacionarų magnetinį srautą statoriaus atžvilgiu.

Esant daugybei polių, jų apvijos jungiamos lygiagrečiai arba nuosekliai, bet taip, kad šiaurinis ir pietinis poliai pakaitomis (žr. 1 pav.). Papildomi poliai su savo apvijomis yra tarp pagrindinių polių. Galiniai skydai 7 pritvirtinti prie statoriaus (7 pav.).

Nuolatinės srovės mašinos armatūra 3 yra surinkta iš lakštinio plieno (žr. 2 pav.), kad būtų sumažinti sūkurinių srovių galios nuostoliai. Lakštai yra izoliuoti vienas nuo kito.Armatūra yra kilnojama (sukama) mašinos magnetinės grandinės dalis. Armatūros ritė arba darbo ritė 9 dedama į armatūros kanalus.

Ryžiai. 6. EML laiko kitimas nuo apvijų ir žiedinio armatūros apvijos

Šiuo metu mašinos gaminamos su armatūros ir būgno apvijomis. Anksčiau svarstyta žiedinės armatūros apvija turi tą trūkumą, kad el. ir tt c yra indukuojamas tik laiduose, esančiuose išoriniame armatūros paviršiuje. Todėl tik pusė laidų yra aktyvūs. Būgno armatūros apvijoje visi laidai yra aktyvūs, tai yra sukurti tą patį el. kaip ir naudojant žiedinę armatūros mašiną, reikia beveik pusės laidžios medžiagos.

Armatūros apvijos laidininkai, esantys grioveliuose, yra tarpusavyje sujungti priekinėmis posūkių dalimis. Kiekviename lizde paprastai yra keli laidai. Vieno lizdo laidininkai sujungiami su kito lizdo laidininkais, kad susidarytų nuosekli jungtis, vadinama ritė arba sekcija.Sekcijos jungiamos nuosekliai ir sudaro uždarą grandinę. Sujungimo seka turi būti tokia, kad e. ir tt v. laiduose, įtrauktuose į vieną lygiagrečią šaką, turėjo tą pačią kryptį.

Fig. 8 parodyta paprasčiausia dviejų polių mašinos būgno armatūros apvija. Ištisinės linijos rodo sekcijų sujungimą viena su kita kolektoriaus pusėje, o brūkšninės linijos – priešingos pusės laidų galines jungtis. Nuo sekcijų prijungimo taškų prie kolektoriaus plokščių daromos juostos. E. kryptis ir kt. p. ritės laiduose parodyta paveikslėlyje: «+» — kryptis nuo skaitytuvo, «•» — kryptis į skaitytuvą.

Tokios armatūros apvija taip pat turi dvi lygiagrečias atšakas: pirmoji suformuota iš plyšių 1, 6, 3, 8 laidų, antroji - iš angų 4, 7, 2, 5 laidų. Kai armatūra sukasi. , plyšių, kurių laidai sudaro lygiagrečią atšaką, derinys nuolat kinta, tačiau visada lygiagrečią atšaką sudaro keturių kanalų laidai, kurie užima pastovią vietą erdvėje.

Ryžiai. 7. Būgno tipo armatūros nuolatinės srovės mašinos išdėstymas

Ryžiai. 8. Paprasčiausia apvija

Gamyklų gaminamos mašinos turi dešimtis ar šimtus griovelių išilgai būgno armatūros perimetro, o kolektoriaus plokščių skaičius lygus armatūros apvijos sekcijų skaičiui.

Kolektorius 1 (žr. 7 pav.) susideda iš varinių plokščių, izoliuotų viena nuo kitos, kurios sujungtos su armatūros apvijos sekcijų sujungimo taškais ir skirtos konvertuoti kintamąjį e. ir tt v. armatūros apvijos laiduose pastovioje e. ir tt c) ant generatoriaus šepečių 2 arba nuolatinės srovės, tiekiamos į variklio šepečius iš tinklo, konvertavimas į kintamąją srovę variklio armatūros apvijos laiduose. Kolektorius sukasi kartu su armatūra.

Kai armatūra sukasi, išilgai kolektoriaus slysta fiksuoti šepečiai 2. Šepečiai yra grafito ir vario-grafito. Jie montuojami į šepečių laikiklius, kuriuos galima pasukti tam tikru kampu. Prie inkaro prijungtas sparnuotė 8 ventiliacijai.

Nuolatinės srovės generatorių klasifikacija ir parametrai

Nuolatinės srovės generatorių klasifikacija pagrįsta žadinimo ritės maitinimo šaltinio tipu. Išskirti:

1.savaiminio sužadinimo generatoriai, kurių žadinimo ritė maitinama išoriniu šaltiniu (baterija ar kitu nuolatinės srovės šaltiniu). Mažos galios generatoriuose (dešimtys vatų) pagrindinį magnetinį srautą gali sukurti nuolatiniai magnetai,

2. Savaiminio sužadinimo generatoriai, kurių žadinimo ritė maitinama paties generatoriaus. Pagal armatūros ir žadinimo apvijų sujungimo schemą išorinės grandinės atžvilgiu yra: lygiagretaus žadinimo generatoriai, kuriuose žadinimo apvija jungiama lygiagrečiai su armatūros apvija (šuntų generatoriai), nuosekliojo žadinimo generatoriai, kuriuose šie apvijos jungiamos nuosekliai (serijiniai generatoriai), generatoriai su mišriu sužadinimu, kuriuose viena jaudinanti apvija jungiama lygiagrečiai su armatūros apvija, o antroji nuosekliai (kombinuoti generatoriai).

Vardinį nuolatinės srovės generatoriaus režimą lemia vardinė galia - galia, kurią generatorius suteikia imtuvui, vardinė įtampa armatūros apvijos gnybtuose, vardinė armatūros srovė, sužadinimo srovė, vardinis dažnis. armatūros sukimasis. Šios vertės paprastai nurodomos generatoriaus pase.