DC generaatorid

Alalisvoolugeneraatori tööpõhimõte

Generaator põhineb kasutamisel elektromagnetilise induktsiooni seadus, mille kohaselt magnetväljas liikuvas ja magnetvoogu ületavas juhis on indutseeritud ef.

Alalisvoolumasina üks peamisi osi on magnetahel, mille kaudu magnetvoog suletakse. Alalisvoolumasina magnetahel (joonis 1) koosneb statsionaarsest osast — staatorist 1 ja pöörlevast osast — rootorist 4. Staator on terasest korpus, mille külge on kinnitatud muud masina osad, sealhulgas magnetpoolused 2. Sees magnetpoolustele 3 asetatakse põnev mähis, mis töötab alalisvooluga ja loob peamise magnetvoo Ф0.

Riis. 1. Neljapooluselise alalisvoolumasina magnetahel

Riis. 2. Lehed, millest on kokku pandud rootori magnetahel: a — avatud kanalitega, b — poolsuletud kanalitega

Masina rootor on monteeritud stantsitud teraslehtedest, millel on ümbermõõdud sooned ja augud võlli ja ventilatsiooni jaoks (joonis 2). Rootori kanalitesse (5 joonisel 1) asetatakse alalisvoolumasina töömähis, st mähis, milles em indutseeritakse peamise magnetvooga. jne. koosSeda mähist nimetatakse armatuurimähiseks (seetõttu nimetatakse alalisvoolumasina rootorit tavaliselt armatuuriks).

E tähendus jne. c) DC generaatorit saab lülitada, kuid selle polaarsus jääb konstantseks. Alalisvoolugeneraatori tööpõhimõte on näidatud joonisel fig. 3.

Püsimagneti poolused tekitavad magnetvoo. Kujutage ette, et armatuuri mähis koosneb ühest pöördest, mille otsad on üksteisest eraldatud erinevate poolrõngaste külge kinnitatud. Need poolrõngad moodustada koguja, mis pöörleb koos armatuuri mähise pöördega. Samal ajal libisevad statsionaarsed harjad mööda kollektorit.

Kui mähis pöörleb magnetväljas, indutseeritakse selles emf

kus B on magnetinduktsioon, l on traadi pikkus, v on selle lineaarkiirus.

Kui pooli tasapind langeb kokku pooluste keskjoone tasapinnaga (mähis asub vertikaalselt), siis juhtmed ületavad maksimaalset magnetvoogu ja neis indutseeritakse e maksimaalne väärtus. jne. c) Kui kontuur on horisontaalne, nt. jne. v. juhtmetes on null.

E. suund jne. p juhis määratakse parema käe reegliga (joonisel 3 on näidatud nooltega). Kui pooli pöörlemise ajal läheb traat teise pooluse alt läbi, siis e. jne. v. ta on pöördunud. Aga kuna kollektor pöörleb koos mähisega ja harjad on paigal, siis on ülemise harjaga alati ühendatud põhjapooluse all asuv traat, nt. jne. v. mis on suunatud harjast eemale. Selle tulemusena jääb harjade polaarsus muutumatuks ja jääb seetõttu muutumatuks e-suunas. jne. pintslitel — ntSCH (joon. 4).

Riis. 3. Lihtsaim alalisvoolu generaator

Riis. 4. Elektromotoorjõu aja muutumine.lihtsaim alalisvoolu generaator

Kuigi e jne. c) Lihtsaim alalisvoolugeneraator on konstantse suunaga, selle väärtus muutub, pöörledes ühe pöördega kaks korda maksimaalsest ja kaks korda nullist. Nii suure pulsatsiooniga alalisvoolu ei sobi enamikule alalisvoolu vastuvõtjatele ja selle sõna otseses mõttes ei saa seda nimetada konstantseks.

Pulsatsiooni vähendamiseks on alalisvoolugeneraatori armatuurimähis valmistatud suurest arvust pööretest (poolidest), kollektor aga suurest hulgast üksteisest eraldatud kollektorplaatidest.

Vaatleme lainete silumise protsessi, kasutades ümmarguse armatuurimähise näidet (joonis 5), mis koosneb neljast mähisest (1, 2, 3, 4), kummaski kaks pööret. Armatuur pöörleb päripäeva sagedusega n ja e indutseeritakse armatuuri välisküljel asuvates armatuuri mähisjuhtmetes. jne. (suund on näidatud nooltega).

Ankru mähis on suletud ahel, mis koosneb järjestikku ühendatud pööretest. Kuid harjade osas on armatuuri mähis kaks paralleelset haru. Joonisel fig. 5 ja üks paralleelne haru koosneb mähist 2, teine ​​koosneb mähist 4 (mähistes 1 ja 3 EMF-i ei indutseerita ja need on mõlemast otsast ühendatud ühe harjaga). Joonisel fig. 5b on näidatud ankur asendis, mille see võtab pärast 1/8 pööret. Selles asendis koosneb üks paralleelne armatuurimähis järjestikku ühendatud mähistest 1 ja 2 ning teine ​​järjestikku ühendatud mähistest 3 ja 4.

Riis. 5. Kõige lihtsama rõngasankruga alalisvoolugeneraatori skeem

Igal mähisel, kui armatuur harjade suhtes pöörleb, on pidev polaarsus. Aadressi muutus jne. c) mähised ajas koos armatuuri pöörlemisega on näidatud joonisel fig. 6, a. D. d.C. pintslitel on võrdne e. jne. v. armatuuri mähise iga paralleelne haru. Joonis fig. 5 näitab, et e jne. c) paralleelne haru on võrdne või e. jne. c) üks mähis või kogus e. jne. c) kaks kõrvuti asetsevat mähist:

Selle pulseerimise tulemusena e. jne. c) ankru mähised on oluliselt vähenenud (joonis 6, b). Pöörete ja kollektorplaatide arvu suurendamisega on võimalik saada peaaegu konstantne kiirgus. jne. v. armatuuri mähised.

DC generaatori disain

Elektrotehnika arengu käigus muutub alalisvoolumasinate konstruktsioon, kuigi põhidetailid jäävad samaks.

Mõelge ühe tööstuses toodetud alalisvoolumasina tüübi seadmele. Nagu öeldud, on masina põhiosad staator ja armatuur. Staator 6 (joonis 7), mis on valmistatud terassilindrina, on mõeldud nii teiste osade kinnitamiseks kui ka kaitseks mehaaniliste kahjustuste eest ning on magnetahela statsionaarne osa.

Staatori külge on kinnitatud magnetpoolused 4, mis võivad olla püsimagnetid (madala võimsusega masinate jaoks) või elektromagnetid. Viimasel juhul asetatakse poolustele põnev mähis 5, mis on varustatud alalisvooluga ja loob staatori suhtes statsionaarse magnetvoo.

Suure hulga pooluste korral on nende mähised ühendatud paralleelselt või järjestikku, kuid nii, et põhja- ja lõunapoolus vahelduvad (vt joonis 1). Põhipostide vahel asuvad oma mähistega lisapostid. Otsakilbid 7 on kinnitatud staatori külge (joonis 7).

Alalisvoolumasina armatuur 3 on kokku pandud lehtterasest (vt joonis 2), et vähendada pöörisvooludest tulenevaid võimsuskadusid. Lehed on üksteisest isoleeritud.Armatuur on masina magnetahela liikuv (pöörlev) osa. Armatuurimähis või töömähis 9 asetatakse armatuuri kanalitesse.

Riis. 6. EMF-i ajaline kõikumine mähistest ja rõngaankru mähisest

Praegu toodetakse masinaid armatuuri ja trumli tüüpi mähisega. Eelnevalt vaadeldud rõngasankru mähisel on puuduseks see, et e. jne. c indutseeritakse ainult juhtmetes, mis asuvad armatuuri välispinnal. Seetõttu on ainult pooled juhtmetest aktiivsed. Trumli armatuurimähises on kõik juhtmed aktiivsed ehk et tekitada sama e. nagu rõngas-armatuurmasina puhul on vaja peaaegu pool juhtivast materjalist.

Armatuuri mähise juhid, mis asuvad soontes, on omavahel ühendatud keerdude esiosadega. Iga pesa sisaldab tavaliselt mitut juhet. Ühe pilu juhid on ühendatud teise pilu juhtmetega, et moodustada jadaühendus, mida nimetatakse mähiseks või sektsiooniks.Sektsioonid on ühendatud järjestikku ja moodustavad suletud ahela. Sidumisjärjestus peaks olema selline, et e. jne. v. ühes paralleelses harus sisalduvates juhtmetes oli sama suund.

Joonisel fig. 8 on kujutatud kahepooluselise masina kõige lihtsamat trummelankru mähist. Pidevad jooned näitavad sektsioonide ühendamist üksteisega kollektori poolel ja katkendlikud jooned vastasküljel olevate juhtmete otsaühendusi. Sektsioonide ühenduskohtadest kollektorplaatide külge tehakse ribad. E. suund jne. lk pooli juhtmetes on näidatud joonisel: «+» — suund lugejalt, «•» — suund lugejale.

Sellise armatuuri mähisel on ka kaks paralleelset haru: esimene on moodustatud pilude 1, 6, 3, 8 juhtmetest, teine ​​- pilude 4, 7, 2, 5 juhtmetest. Kui armatuur pöörleb , pilude kombinatsioon, mille juhtmed moodustavad paralleelse haru, muutub kogu aeg, kuid alati moodustub paralleelne haru nelja kanali juhtmetest, mis hõivavad ruumis konstantse positsiooni.

Riis. 7. Trummel-tüüpi armatuuri alalisvoolumasina paigutus

Riis. 8. Lihtsaim mähis

Tehastes toodetud masinatel on trumli armatuuri ümbermõõdul kümneid või sadu sooni ja kollektorplaatide arv on võrdne armatuuri mähise sektsioonide arvuga.

Kollektor 1 (vt joonis 7) koosneb üksteisest eraldatud vaskplaatidest, mis on ühendatud armatuurimähise sektsioonide ühenduspunktidega ja on mõeldud muutuja e teisendamiseks. jne. v. armatuuri mähise juhtmetes konstantses e. jne. c) generaatori harjadel 2 või mootori harjadele võrgust antava alalisvoolu muundamine vahelduvvooluks mootori armatuurimähise juhtmetes. Kollektor pöörleb koos armatuuriga.

Armatuuri pöörlemisel libisevad mööda kollektorit fikseeritud harjad 2. Harjad on grafiit ja vaskgrafiit. Need on paigaldatud harjahoidjatesse, mida saab teatud nurga all pöörata. Ankruga on ühendatud tiivik 8 ventileerimiseks.

Alalisvoolugeneraatorite klassifikatsioon ja parameetrid

Alalisvoolugeneraatorite klassifikatsioon põhineb ergutusmähise toiteallika tüübil. Eristama:

1.iseergastuvad generaatorid, mille ergutusmähis saab toite välisest allikast (aku või muu alalisvooluallikas). Madala võimsusega generaatorites (kümned vatid) saavad peamise magnetvoo tekitada püsimagnetid,

2. Iseergastuvad generaatorid, mille ergutuspooli toidab generaator ise. Vastavalt armatuuri ja ergutusmähiste ühendusskeemile välisahela suhtes on olemas: paralleelsed ergutusgeneraatorid, milles ergutusmähis on paralleelselt ühendatud armatuurimähisega (šundigeneraatorid), jadaergutusgeneraatorid, milles need mähised on ühendatud järjestikku (jadageneraatorid), segaergutusega generaatorid, milles üks põnev mähis on ühendatud paralleelselt armatuurimähisega ja teine ​​järjestikku (kombineeritud generaatorid).

Alalisvoolugeneraatori nimirežiimi määrab nimivõimsus - võimsus, mille generaator annab vastuvõtjale, nimipinge armatuuri mähise klemmidel, armatuuri nimivool, ergutusvool, voolu nimisagedus. armatuuri pöörlemine. Need väärtused on tavaliselt märgitud generaatori passis.