Līdzstrāvas ģeneratori

Līdzstrāvas ģeneratora darbības princips

Ģenerators ir balstīts uz izmantošanu elektromagnētiskās indukcijas likums, saskaņā ar kuru vadītājā, kas pārvietojas magnētiskajā laukā un šķērso magnētisko plūsmu, izraisa ef.

Viena no galvenajām līdzstrāvas iekārtas daļām ir magnētiskā ķēde, caur kuru tiek aizvērta magnētiskā plūsma. Līdzstrāvas mašīnas magnētiskā ķēde (1. att.) sastāv no stacionāras daļas — statora 1 un rotējošas daļas — rotora 4. Stators ir tērauda korpuss, kuram ir piestiprinātas citas iekārtas daļas, tostarp magnētiskie stabi 2. Uz magnētiskajiem stabiem 3 tiek novietota aizraujoša spole, kas tiek darbināta ar līdzstrāvu un rada galveno magnētisko plūsmu Ф0.

Rīsi. 1. Četru polu līdzstrāvas iekārtas magnētiskā ķēde

Rīsi. 2. Loksnes, no kurām tiek samontēta rotora magnētiskā ķēde: a — ar atvērtiem kanāliem, b — ar daļēji slēgtiem kanāliem

Mašīnas rotors ir samontēts no štancētām tērauda loksnēm ar rievām un caurumiem vārpstai un ventilācijai (2. att.). Rotora kanālos (5. zīm. 1.) ir ielikts līdzstrāvas mašīnas darba tinums, tas ir, tinums, kurā em inducē galvenā magnētiskā plūsma. utt. arŠo tinumu sauc par armatūras tinumu (tātad līdzstrāvas mašīnas rotoru parasti sauc par armatūru).

E nozīme utt. c) Līdzstrāvas ģeneratoru var pārslēgt, bet tā polaritāte paliek nemainīga. Līdzstrāvas ģeneratora darbības princips ir parādīts attēlā. 3.

Pastāvīgā magnēta stabi rada magnētisko plūsmu. Iedomājieties, ka armatūras tinums sastāv no viena pagrieziena, kura gali ir piestiprināti pie dažādiem pusgredzeniem, izolēti viens no otra. Šie pusgredzeni veido kolekcionāru, kas griežas līdz ar armatūras tinuma pagriezienu. Tajā pašā laikā stacionārās birstes slīd gar kolektoru.

Kad spole griežas magnētiskajā laukā, tajā tiek inducēts emf

kur B ir magnētiskā indukcija, l ir stieples garums, v ir tā lineārais ātrums.

Spoles plaknei sakrītot ar polu viduslīnijas plakni (spole atrodas vertikāli), vadi šķērso maksimālo magnētisko plūsmu un tajos tiek inducēta maksimālā e vērtība. utt. c) Kad kontūra ir horizontāla, piem. utt. v. vados ir nulle.

E. virziens utt. p vadītājā nosaka labās rokas likums (3. att. parādīts ar bultiņām). Kad spoles griešanās laikā stieple iet zem otra staba, virziens e. utt. v. viņš ir pārvērsts. Bet tā kā kolektors griežas kopā ar spoli un birstes ir stacionāras, tad ar augšējo suku vienmēr tiek pievienots vads, kas atrodas zem ziemeļpola, piem. utt. v. kas ir vērsts prom no otas. Rezultātā suku polaritāte paliek nemainīga un līdz ar to paliek nemainīga e virzienā. utt. uz sukām — piemēram, SCH (4. att.).

Rīsi. 3. Vienkāršākais līdzstrāvas ģenerators

Rīsi. 4. Elektromotora spēka laika maiņa.vienkāršākais līdzstrāvas ģenerators

Lai gan e. utt. c. Vienkāršākais līdzstrāvas ģenerators ir nemainīgs virzienā, tā vērtība mainās, vienā apgriezienā griežot divreiz maksimālās un divreiz nulles vērtības. Līdzstrāva ar tik lielu pulsāciju nav piemērota lielākajai daļai līdzstrāvas uztvērēju, un šī vārda tiešā nozīmē to nevar saukt par nemainīgu.

Lai samazinātu pulsāciju, līdzstrāvas ģeneratora armatūras tinumu veido liels skaits apgriezienu (spolu), bet kolektors ir izgatavots no liela skaita kolektora plākšņu, kas izolētas viena no otras.

Aplūkosim viļņu izlīdzināšanas procesu, izmantojot apaļas armatūras tinuma piemēru (5. att.), kas sastāv no četriem tinumiem (1, 2, 3, 4), pa diviem apgriezieniem katrā. Armatūra griežas pulksteņrādītāja virzienā ar frekvenci n un e tiek inducēta armatūras tinumu vados, kas atrodas armatūras ārpusē. utt. (virziens norādīts ar bultiņām).

Armatūras tinums ir slēgta ķēde, kas sastāv no virknē savienotiem pagriezieniem. Bet otu ziņā armatūras tinums ir divi paralēli zari. attēlā. 5, un viens paralēlais atzars sastāv no spoles 2, otrs sastāv no spoles 4 (spolēs 1 un 3 EML netiek inducēts un tie ir savienoti abos galos ar vienu suku). attēlā. 5b, enkurs ir parādīts pozīcijā, ko tas ieņem pēc 1/8 pagrieziena. Šajā pozīcijā viens paralēlais armatūras tinums sastāv no virknē savienotām spolēm 1 un 2, bet otrais - no sērijveidā savienotām spolēm 3 un 4.

Rīsi. 5. Vienkāršākā līdzstrāvas ģeneratora shēma ar gredzenveida armatūru

Katrai spolei, kad armatūra griežas attiecībā pret sukām, ir nemainīga polaritāte. Adreses maiņa utt. c) tinumi laikā ar armatūras griešanos ir parādīti att. 6, a. D. d.C. uz sukām ir vienāds ar e. utt. v. katrs armatūras tinuma paralēlais zars. att. 5 parāda, ka e. utt. c) paralēlais atzars ir vienāds ar vai e. utt. c) viena spole vai daudzums e. utt. c) divi blakus esošie tinumi:

Šīs pulsācijas rezultātā e. utt. c) armatūras tinumi ir ievērojami samazināti (6. att., b). Palielinot apgriezienu un kolektoru plākšņu skaitu, var iegūt gandrīz nemainīgu starojumu. utt. v. armatūras tinumi.

Līdzstrāvas ģeneratora dizains

Tehniskā progresa procesā elektrotehnikā mainās līdzstrāvas mašīnu dizains, lai gan pamatdetaļas paliek nemainīgas.

Apsveriet viena no rūpniecībā ražoto līdzstrāvas iekārtu veidiem. Kā minēts, galvenās mašīnas daļas ir stators un armatūra. Stators 6 (7. att.), izgatavots tērauda cilindra formā, kalpo gan citu detaļu stiprināšanai, gan aizsardzībai pret mehāniskiem bojājumiem un ir stacionāra magnētiskās ķēdes daļa.

Magnētiskie stabi 4 ir piestiprināti pie statora, kas var būt pastāvīgie magnēti (mazjaudas mašīnām) vai elektromagnēti. Pēdējā gadījumā uz poliem tiek novietota aizraujoša spole 5, kas tiek piegādāta ar līdzstrāvu un rada stacionāru magnētisko plūsmu attiecībā pret statoru.

Ar lielu polu skaitu to tinumi ir savienoti paralēli vai virknē, bet tā, lai ziemeļu un dienvidu stabi mijas (sk. 1. att.). Papildu stabi ar saviem tinumiem atrodas starp galvenajiem stabiem. Gala vairogi 7 ir piestiprināti pie statora (7. att.).

Līdzstrāvas iekārtas armatūra 3 ir samontēta no lokšņu tērauda (skat. 2. att.), lai samazinātu jaudas zudumus no virpuļstrāvām. Loksnes ir izolētas viena no otras.Armatūra ir mašīnas magnētiskās ķēdes kustīga (rotējoša) daļa. Armatūras spole vai darba spole 9 tiek ievietota armatūras kanālos.

Rīsi. 6. EMF laika svārstības no tinumiem un gredzena armatūras tinuma

Mašīnas pašlaik tiek ražotas ar armatūras un trumuļa tipa tinumiem. Iepriekš aplūkotajam gredzenveida armatūras tinumam ir tāds trūkums, ka e. utt. c) tiek inducēts tikai vadītājos, kas atrodas uz armatūras ārējās virsmas. Tāpēc ir aktīva tikai puse no vadiem. Bungas armatūras tinumā visi vadi ir aktīvi, tas ir, lai izveidotu to pašu e. tāpat kā gredzenveida armatūras mašīnai ir nepieciešama gandrīz puse no vadošā materiāla.

Armatūras tinuma vadītāji, kas atrodas rievās, ir savstarpēji savienoti ar pagriezienu priekšējām daļām. Katrā slotā parasti ir vairāki vadi. Viena slota vadītāji ir savienoti ar otra slota vadītājiem, veidojot virknes savienojumu, ko sauc par spoli vai sekciju.Sekcijas ir savienotas virknē un veido slēgtu ķēdi. Savienojuma secībai jābūt tādai, lai e. utt. v. vienā paralēlā atzarā iekļautajos vados bija vienāds virziens.

attēlā. 8 parādīts vienkāršākais divpolu mašīnas trumuļa armatūras tinums. Nepārtrauktās līnijas parāda sekciju savienojumu savā starpā kolektora pusē, bet pārtrauktās līnijas norāda vadu gala savienojumus pretējā pusē. No sekciju savienojuma vietām līdz kolektora plāksnēm tiek izgatavotas sloksnes. E. virziens utt. lpp spoles vados parādīts attēlā: «+» — virziens no lasītāja, «•» — virziens uz lasītāju.

Šādas armatūras tinumam ir arī divi paralēli zari: pirmo veido spraugu 1, 6, 3, 8 vadi, otro - 4, 7, 2, 5 spraugu vadi. Armatūrai griežoties. , to slotu kombinācija, kuru vadi veido paralēlu zaru, visu laiku mainās, bet vienmēr paralēlo zaru veido četru kanālu vadi, kas ieņem nemainīgu pozīciju telpā.

Rīsi. 7. Bungas tipa armatūras līdzstrāvas mašīnas izvietojums

Rīsi. 8. Vienkāršākais tinums

Rūpnīcās ražotajām mašīnām ir desmitiem vai simtiem rievu gar trumuļa armatūras apkārtmēru un kolektora plākšņu skaits ir vienāds ar armatūras tinuma sekciju skaitu.

1. kolektors (skat. 7. att.) sastāv no viena no otras izolētām vara plāksnēm, kuras savienotas ar armatūras tinuma sekciju savienojuma punktiem un kalpo mainīgā e. utt. v. armatūras tinuma vados pastāvīgā e. utt. c) uz ģeneratora sukām 2 vai līdzstrāvas, kas tiek piegādāta uz motora sukām no tīkla, pārveidošana maiņstrāvā motora armatūras tinuma vados. Kolektors griežas kopā ar armatūru.

Armatūrai griežoties, gar kolektoru slīd fiksētas birstes 2. Birstes ir grafīts un vara-grafīts. Tie ir uzstādīti otu turētājos, kurus var pagriezt noteiktā leņķī. Pie enkura ir pievienots lāpstiņritenis 8 ventilācijai.

Līdzstrāvas ģeneratoru klasifikācija un parametri

Līdzstrāvas ģeneratoru klasifikācija balstās uz ierosmes spoles strāvas avota veidu. Atšķirt:

1.pašierosmes ģeneratori, kuru ierosmes spole tiek darbināta no ārēja avota (akumulatora vai cita līdzstrāvas avota). Mazjaudas ģeneratoros (desmitiem vatu) galveno magnētisko plūsmu var radīt pastāvīgie magnēti,

2. Pašierosmes ģeneratori, kuru ierosmes spoli darbina pats ģenerators. Saskaņā ar armatūras un ierosmes tinumu savienojuma shēmu attiecībā pret ārējo ķēdi ir: paralēlās ierosmes ģeneratori, kuros ierosmes tinums ir savienots paralēli armatūras tinumam (šunta ģeneratori), virknes ierosmes ģeneratori, kuros šie tinumus savieno virknē (sērijas ģeneratori), ģeneratorus ar jauktu ierosmi, kuros viens aizraujošs tinums ir savienots paralēli armatūras tinumam, bet otrs virknē (kombinētie ģeneratori).

Līdzstrāvas ģeneratora nominālo režīmu nosaka nominālā jauda - jauda, ​​ko ģenerators dod uztvērējam, nominālais spriegums armatūras tinuma spailēm, armatūras nominālā strāva, ierosmes strāva, nominālā frekvence armatūras rotācija. Šīs vērtības parasti ir norādītas ģeneratora pasē.