DC generátorok

Az egyenáramú generátor működési elve

A generátor használatán alapul az elektromágneses indukció törvénye, amely szerint a mágneses térben mozgó és a mágneses fluxust keresztező vezetőben, ef indukálja.

Az egyenáramú gépek egyik fő része a mágneses áramkör, amelyen keresztül a mágneses fluxus zárva van. Az egyenáramú gép mágneses áramköre (1. ábra) egy álló részből – 1. állórész és egy forgó részből – a 4. forgórészből áll. Az állórész egy acél ház, amelyhez a gép egyéb részei vannak rögzítve, beleértve a 2. mágneses pólusokat is. A 3 mágneses pólusokon egy gerjesztő tekercs van elhelyezve, amely egyenárammal működik és létrehozza a Ф0 fő mágneses fluxust.

Rizs. 1. Négypólusú egyenáramú gép mágneses áramköre

Rizs. 2. Lapok, amelyekből a forgórész mágneses áramköre össze van szerelve: a — nyitott csatornákkal, b — félig zárt csatornákkal

A gép forgórésze préselt acéllemezekből van összeszerelve, körbefutó hornyokkal és furatokkal a tengely és a szellőzés számára (2. ábra). A forgórész csatornáiban (1. ábrán 5) van elhelyezve az egyenáramú gép munkatekercse, vagyis az a tekercs, amelyben az em-t a fő mágneses fluxus indukálja. stb. val velEzt a tekercset armatúra tekercsnek nevezik (ezért az egyenáramú gép forgórészét általában armatúrának nevezik).

Az e jelentése stb. c) Az egyenáramú generátor kapcsolható, de a polaritása állandó marad. Az egyenáramú generátor működési elve az ábrán látható. 3.

Az állandó mágnes pólusai mágneses fluxust hoznak létre. Képzelje el, hogy az armatúra tekercselése egy menetből áll, amelynek végei különböző félgyűrűkre vannak rögzítve, egymástól elszigetelve. Ezek a félgyűrűk gyűjtőt alkotnak, amely az armatúra tekercsének fordulatával forog. Ugyanakkor az álló kefék végigcsúsznak a kollektoron.

Amikor a tekercs mágneses térben forog, emf indukálódik benne

ahol B a mágneses indukció, l a vezeték hossza, v a lineáris sebessége.

Amikor a tekercs síkja egybeesik a pólusok középvonalának síkjával (a tekercs függőlegesen helyezkedik el), a vezetékek keresztezik a maximális mágneses fluxust, és bennük indukálódik az e maximális értéke. stb. c) Amikor a kontúr vízszintes, pl. stb. v. a vezetékekben nulla.

Az e. iránya stb. p-t a vezetőben a jobbkéz szabály határozza meg (a 3. ábrán nyilak jelzik). Amikor a tekercs forgása közben a huzal átmegy a másik pólus alatt, az e. stb. v. megtért. De mivel a kollektor a tekercssel együtt forog és a kefék mozdulatlanok, ezért a felső keféhez mindig az északi pólus alatt elhelyezkedő vezeték kötődik, pl. stb. v. amely az ecsettől elfelé irányul. Ennek eredményeként a kefék polaritása változatlan marad, ezért e irányban változatlan marad. stb. keféken – pl.SCH (4. ábra).

Rizs. 3. A legegyszerűbb egyenáramú generátor

Rizs. 4. Az elektromotoros erő időbeli változása.a legegyszerűbb egyenáramú generátor

Bár pl. stb. c) A legegyszerűbb egyenáramú generátor állandó irányú, értéke változik, egy fordulat alatt a maximum kétszeresét és a nulla érték kétszeresét forgatja. Az ilyen nagy hullámzású egyenáram a legtöbb DC vevőhöz alkalmatlan, és a szó szoros értelmében nem nevezhető állandónak.

A hullámosság csökkentése érdekében az egyenáramú generátor armatúra tekercselése nagyszámú menetből (tekercsből), a kollektor pedig nagyszámú, egymástól elválasztott kollektorlemezből készül.

Tekintsük a hullámok simításának folyamatát egy kerek armatúra-tekercs példáján (5. ábra), amely négy tekercsből (1, 2, 3, 4) áll, mindegyikben két-két menet. Az armatúra az óramutató járásával megegyező irányban n frekvenciával forog, és e indukálódik az armatúra külső oldalán található armatúra tekercselés vezetékeiben. stb. (az irányt nyilak jelzik).

Az armatúra tekercs egy zárt áramkör, amely sorba kapcsolt menetekből áll. De a kefék tekintetében az armatúra tekercselése két párhuzamos ág. ábrán. Az 5. ábrán látható, az egyik párhuzamos ág a 2. tekercsből, a második a 4. tekercsből áll (az 1. és 3. tekercsben az EMF nem indukálódik, és mindkét végén egy kefével vannak összekötve). ábrán. Az 5b. ábrán a horgony abban a helyzetben látható, amelyet 1/8 fordulat után elfoglal. Ebben a helyzetben az egyik párhuzamos armatúra tekercs az 1. és 2. sorba kapcsolt tekercsekből, a második pedig a 3. és 4. sorosan kapcsolt tekercsekből áll.

Rizs. 5. A legegyszerűbb egyenáramú generátor vázlata gyűrűs armatúrával

Minden tekercs, amikor az armatúra a kefékhez képest forog, állandó polaritású. Címváltozás stb. c) az armatúra forgásával párhuzamos tekercselés az 1. ábrán látható. 6, a. D. d.C. ecseteken egyenlő e-vel. stb. v. az armatúra tekercsének minden párhuzamos ága. Ábra. Az 5. ábra azt mutatja, hogy stb. c) párhuzamos ág egyenlő vagy e. stb. c) egy tekercs vagy az e mennyiség. stb. c) két szomszédos tekercs:

Ennek a pulzálásnak az eredményeképpen az e. stb. c) az armatúra tekercselése jelentősen csökken (6. ábra, b). A fordulatok és kollektorlemezek számának növelésével szinte állandó sugárzás érhető el. stb. v. armatúra tekercsek.

DC generátor tervezés

Az elektrotechnika technikai fejlődése során az egyenáramú gépek kialakítása megváltozik, bár az alapvető részletek változatlanok maradnak.

Vegyünk egy eszközt az ipar által gyártott egyenáramú gépek egyik típusához. Mint említettük, a gép fő részei az állórész és az armatúra. Az acélhenger formájú 6. állórész (7. ábra) más alkatrészek rögzítésére és a mechanikai sérülések elleni védelemre szolgál, és a mágneses áramkör álló része.

Mágneses pólusok 4 vannak rögzítve az állórészhez, amely lehet állandó mágnesek (kis teljesítményű gépekhez) vagy elektromágnesek. Ez utóbbi esetben a pólusokra egy 5 gerjesztő tekercset helyeznek el, amelyet egyenárammal látnak el, és az állórészhez képest álló mágneses fluxust hoznak létre.

Nagyszámú pólus esetén ezek tekercselése párhuzamosan vagy sorba van kötve, de úgy, hogy az északi és déli pólus váltakozik (lásd 1. ábra). A fő pólusok között további oszlopok vannak saját tekercseléssel. A 7 végpajzsok az állórészre vannak rögzítve (7. ábra).

Az egyenáramú gép 3 armatúrája acéllemezből van összeszerelve (lásd a 2. ábrát), hogy csökkentse az örvényáramok okozta teljesítményveszteséget. A lapok egymástól szigeteltek.Az armatúra a gép mágneses áramkörének mozgatható (forgó) része. Az armatúra tekercs vagy a 9 munkatekercs az armatúra csatornákban van elhelyezve.

Rizs. 6. Az EMF időbeli változása a tekercsektől és a gyűrűs armatúra tekercsétől

A gépeket jelenleg armatúra és dob típusú tekercseléssel gyártják. A korábban figyelembe vett gyűrűs armatúra tekercselés hátránya, hogy pl. stb. c) csak az armatúra külső felületén elhelyezkedő vezetőkben indukálódik. Ezért csak a vezetékek fele aktív. A dob armatúra tekercsében minden vezeték aktív, vagyis ugyanazt az e. mint egy gyűrűs armatúrás gépnél a vezető anyag közel felére van szükség.

Az armatúra tekercsének a hornyokban elhelyezkedő vezetőit a menetek elülső részei kötik össze. Minden nyílás általában több vezetéket tartalmaz. Az egyik rés vezetői a másik rés vezetőivel vannak összekötve, így soros csatlakozást alkotnak, úgynevezett tekercset vagy szakaszt. A kötési sorrendnek olyannak kell lennie, hogy pl. stb. v. az egy párhuzamos ágba tartozó vezetékekben azonos irányú volt.

ábrán. A 8. ábra egy kétpólusú gép legegyszerűbb dobarmatúra tekercselését mutatja. A folytonos vonalak a szakaszok egymáshoz való csatlakozását jelzik a kollektor oldalon, a szaggatott vonalak pedig a szemközti oldalon lévő vezetékek végcsatlakozásait. A szakaszok csatlakozási pontjaitól a kollektorlemezekhez szalagok készülnek. Az e. iránya stb. oldal a tekercs vezetékeiben az ábrán látható: «+» — irány az olvasótól, «•» — irány az olvasó felé.

Az ilyen armatúra tekercsének két párhuzamos ága is van: az elsőt az 1, 6, 3, 8 rések vezetékei alkotják, a másodikat a 4, 7, 2, 5 hornyok vezetékei. Amikor az armatúra forog. , a rések kombinációja, amelyek vezetékei párhuzamos ágat alkotnak, folyamatosan változik, de mindig a párhuzamos ágat a négy csatorna vezetékei alkotják, amelyek a térben állandó helyet foglalnak el.

Rizs. 7. A dob típusú armatúra egyenáramú gép elrendezése

Rizs. 8. A legegyszerűbb tekercselés

A gyárak által gyártott gépeken a dob armatúrájának kerülete mentén több tíz vagy száz horony található, és a kollektorlemezek száma megegyezik az armatúra tekercselés szakaszainak számával.

Az 1. kollektor (lásd a 7. ábrát) egymástól elkülönített rézlemezekből áll, amelyek az armatúra tekercselés szakaszainak csatlakozási pontjaihoz csatlakoznak, és az e változó átalakítására szolgál. stb. v. az armatúra tekercs vezetékeiben állandó e. stb. c) a generátor keféin 2 vagy a motor keféire a hálózatból váltóárammá táplált egyenáram átalakítása a motor armatúra tekercsének vezetékeiben. A kollektor az armatúrával együtt forog.

Amikor az armatúra forog, rögzített kefék 2 csúsznak végig a kollektoron A kefék grafitból és réz-grafitból állnak. Egy bizonyos szögben elforgatható kefetartókba vannak felszerelve. A horgonyhoz egy 8 szellőző járókerék csatlakozik.

Az egyenáramú generátorok osztályozása és paraméterei

Az egyenáramú generátorok osztályozása a gerjesztőtekercs áramforrásának típusán alapul. Megkülönböztetni:

1.öngerjesztő generátorok, amelyek gerjesztőtekercse külső forrásból (akkumulátor vagy egyéb egyenáram) táplálja. Kis teljesítményű generátorokban (tíz watt) a fő mágneses fluxus állandó mágnesekkel hozható létre,

2. Öngerjesztő generátorok, amelyek gerjesztő tekercsét maga a generátor táplálja. Az armatúra és a gerjesztő tekercsek bekötési vázlata szerint a külső áramkörhöz képest léteznek: párhuzamos gerjesztő generátorok, amelyekben a gerjesztő tekercs az armatúra tekercseléssel párhuzamosan csatlakozik (söntgenerátorok), soros gerjesztő generátorok, amelyekben ezek tekercsek sorba vannak kötve (soros generátorok), vegyes gerjesztésű generátorok, amelyekben az egyik gerjesztő tekercs az armatúra tekercseléssel párhuzamosan, a második pedig sorosan (kombinált generátorok) van kötve.

Az egyenáramú generátor névleges üzemmódját a névleges teljesítmény határozza meg - az a teljesítmény, amelyet a generátor ad a vevőnek, a névleges feszültség az armatúra tekercs kapcsain, az armatúra névleges árama, a gerjesztő áram, a névleges frekvencia az armatúra forgása. Ezeket az értékeket általában a generátor útlevelében tüntetik fel.