DC-generatorer

Principen för driften av DC-generatorn

Generatorn är baserad på användningen av lagen om elektromagnetisk induktion, enligt vilken i en ledare som rör sig i ett magnetfält och korsar det magnetiska flödet, induceras av ef.

En av huvuddelarna i en DC-maskin är den magnetiska kretsen genom vilken det magnetiska flödet stängs. Den magnetiska kretsen i en DC-maskin (Fig. 1) består av en stationär del — stator 1 och en roterande del — rotor 4. Statorn är ett stålhölje till vilket andra delar av maskinen är fästa, inklusive magnetiska poler 2. På de magnetiska polerna 3, placeras en exciteringsspole som drivs av likström och skapar det magnetiska huvudflödet Ф0.

Ris. 1. Magnetkrets för en fyrpolig DC-maskin

Ris. 2. Ark från vilka rotorns magnetiska krets är sammansatt: a — med öppna kanaler, b — med halvslutna kanaler

Maskinens rotor är sammansatt av stansade stålplåtar med cirkulära spår och hål för axeln och ventilationen (fig. 2). I rotorns kanaler (5 i fig. 1) läggs DC-maskinens arbetslindning, det vill säga lindningen i vilken em induceras av det magnetiska huvudflödet. etc. medDenna lindning kallas ankarlindning (därav kallas rotorn på en likströmsmaskin vanligtvis en ankar).

Innebörden av e. etc. c. DC-generatorn kan kopplas om men dess polaritet förblir konstant. DC-generatorns arbetsprincip visas i fig. 3.

Polerna på en permanentmagnet skapar ett magnetiskt flöde. Föreställ dig att ankarlindningen består av ett varv, vars ändar är fästa vid olika halvringar, isolerade från varandra. Dessa halvringar bilda en samlare, som roterar med vridningen av ankarlindningen. Samtidigt glider de stationära borstarna längs med uppsamlaren.

När spolen roterar i ett magnetfält induceras en emk i den

där B är den magnetiska induktionen, l är längden på tråden, v är dess linjära hastighet.

När spolens plan sammanfaller med planet för polernas mittlinje (spolen är placerad vertikalt), korsar ledningarna det maximala magnetiska flödet och det maximala värdet av e induceras i dem. etc. c. När konturen är horisontell, t.ex. etc. v. i ledningarna är noll.

Riktningen av e. osv. p i ledaren bestäms av högerregeln (i fig. 3 visas med pilar). När tråden under spolens rotation passerar under den andra polen, riktningen för t.ex. etc. v. han är omvänd. Men eftersom uppsamlaren roterar med spolen och borstarna är stationära, så är alltid en tråd som ligger under nordpolen kopplad till den övre borsten, t.ex. etc. v. som är riktad bort från borsten. Som ett resultat förblir borstarnas polaritet oförändrad och förblir därför oförändrad i e-riktningen. etc. på borstar — t.ex. SCH (fig. 4).

Ris. 3. Den enklaste DC-generatorn

Ris. 4. Ändring i tid för elektromotorisk kraft.den enklaste DC-generatorn

Även om e. etc. c. Den enklaste likströmsgeneratorn är konstant i riktning, dess värde ändras och roterar två gånger maximalt och två gånger nollvärdena i ett varv. En DC med så stor rippel är olämplig för de flesta DC-mottagare och kan i ordets strikta mening inte kallas konstant.

För att minska rippel är likströmsgeneratorns ankarlindning gjord av ett stort antal varv (spolar), och kollektorn är gjord av ett stort antal kollektorplattor isolerade från varandra.

Låt oss överväga processen att utjämna vågor, med hjälp av exemplet med en rund armaturlindning (fig. 5), bestående av fyra lindningar (1, 2, 3, 4), två varv i varje. Ankaret roterar medurs med en frekvens n och e induceras i ankarlindningstrådarna placerade på utsidan av ankaret. etc. (riktningen anges med pilar).

Ankarlindningen är en sluten krets bestående av seriekopplade varv. Men när det gäller borstar är ankarlindningen två parallella grenar. I fig. 5, och en parallell gren består av spole 2, den andra består av spole 4 (i spole 1 och 3 induceras inte EMF och de är anslutna i båda ändar till en borste). I fig. 5b visas ankaret i det läge det tar efter 1/8 varv. I detta läge består en parallell ankarlindning av seriekopplade spolar 1 och 2, och den andra av seriekopplade spolar 3 och 4.

Ris. 5. Schema för den enklaste DC-generatorn med en ringarmatur

Varje spole, när ankaret roterar i förhållande till borstarna, har en konstant polaritet. Adressändring m.m. c. lindningar i takt med ankarets rotation visas i fig. 6, a. D. d.C. på penslar är lika med e. etc. v. varje parallell gren av ankarlindningen. Fikon. 5 visar att e. etc. c. parallell gren är lika med eller e. etc. c. en spole eller kvantiteten e. etc. c. två intilliggande lindningar:

Som ett resultat av denna pulsering av t.ex. etc. c. ankarlindningarna är avsevärt reducerade (fig. 6, b). Genom att öka antalet varv och samlarplattor kan en nästan konstant strålning erhållas. etc. v. ankarlindningar.

DC Generator Design

I processen med tekniska framsteg inom elektroteknik förändras konstruktionen av DC-maskiner, även om de grundläggande detaljerna förblir desamma.

Tänk på en enhet av en av de typer av DC-maskiner som tillverkas av industrin. Som sagt är maskinens huvuddelar statorn och ankaret. Stator 6 (fig. 7), gjord i form av en stålcylinder, tjänar både till att fästa andra delar och för att skydda mot mekanisk skada och är en stationär del av den magnetiska kretsen.

Magnetiska poler 4 är fästa på statorn, vilket kan vara permanentmagneter (för lågeffektsmaskiner) eller elektromagneter. I det senare fallet placeras en exciteringsspole 5 på polerna, matad med likström och skapar ett stationärt magnetiskt flöde relativt statorn.

Med ett stort antal poler är deras lindningar kopplade parallellt eller i serie, men så att nord- och sydpolen växlar (se fig. 1). Ytterligare poler med egna lindningar är placerade mellan huvudpolerna. Ändsköldar 7 är fästa vid statorn (fig. 7).

DC-maskinens ankare 3 är sammansatt av stålplåt (se fig. 2) för att minska effektförlusterna från virvelströmmar. Skivorna är isolerade från varandra.Armaturen är en rörlig (roterande) del av maskinens magnetkrets. Ankarspolen eller arbetsspolen 9 är placerad i ankarkanalerna.

Ris. 6. Tidsvariation av EMF från lindningarna och lindningen av ringarmaturen

Maskiner tillverkas för närvarande med en ankar- och trumlindning. Den tidigare övervägda ringarmaturlindningen har nackdelen att t.ex. etc. c. induceras endast i ledare placerade på ankarets yttre yta. Därför är bara hälften av ledningarna aktiva. I trummans ankarlindning är alla ledningar aktiva, det vill säga för att skapa samma t.ex. som med en ringarmaturmaskin krävs nästan hälften av det ledande materialet.

Ledarna i ankarlindningen, belägna i spåren, är sammankopplade av de främre delarna av varven. Varje kortplats innehåller vanligtvis flera ledningar. Ledarna i en slits är anslutna till ledarna i den andra slitsen för att bilda en seriekoppling som kallas en spole eller sektion. Sektionerna är seriekopplade och bildar en sluten krets. Bindningssekvensen bör vara sådan att t.ex. etc. v. i trådar som ingår i en parallell gren hade samma riktning.

I fig. Fig. 8 visar den enklaste trumarmaturlindningen hos en tvåpolig maskin. De heldragna linjerna visar sektionernas anslutning till varandra på kollektorsidan och de streckade linjerna visar trådarnas ändanslutningar på motsatt sida. Remsor görs från sektionernas anslutningspunkter till kollektorplåtarna. Riktningen av e. osv. s. i spolens trådar visas i figuren: «+» — riktning från läsaren, «•» — riktning till läsaren.

Lindningen av ett sådant ankare har också två parallella grenar: den första bildad av trådarna i slitsarna 1, 6, 3, 8, den andra - av trådarna i slitsarna 4, 7, 2, 5. När ankaret roterar , kombinationen av slitsarna vars trådar bildar en parallell gren, förändras hela tiden, men alltid den parallella grenen bildas av trådarna i de fyra kanalerna, som upptar en konstant position i rymden.

Ris. 7. Arrangemanget av likströmsmaskinen för ankaret av trumtyp

Ris. 8. Den enklaste lindningen

Maskinerna som tillverkas av fabrikerna har tiotals eller hundratals spår längs omkretsen av trummans ankare och antalet kollektorplattor lika med antalet sektioner av ankarlindningen.

Kollektor 1 (se fig. 7) består av kopparplattor, isolerade från varandra, vilka är anslutna till anslutningspunkterna för ankarlindningens sektioner och tjänar till att omvandla variabeln e. etc. v. i ankarets trådar som lindas i konstant e. etc. c. på generatorns borstar 2 eller omvandling av likström som tillförs motorns borstar från nätverket till växelström i ledningarna i motorns ankarlindning. Uppsamlaren roterar med ankaret.

När ankaret roterar glider fasta borstar 2 längs uppsamlaren Borstarna är av grafit och koppar-grafit. De är monterade i borsthållare som kan vridas i en viss vinkel. Ett pumphjul 8 för ventilation är anslutet till ankaret.

Klassificering och parametrar för DC-generatorer

Klassificeringen av DC-generatorer baseras på typen av strömkälla för excitationsspolen. Skilja på:

1.självexciterade generatorer, vars magnetiseringsspole drivs av en extern källa (batteri eller annan likströmskälla). I lågeffektsgeneratorer (tiotals watt) kan det huvudsakliga magnetiska flödet skapas av permanentmagneter,

2. Självexciterade generatorer, vars magnetiseringsspole drivs av själva generatorn. Enligt anslutningsschemat för ankaret och magnetiseringslindningarna i förhållande till den externa kretsen finns det: parallella magnetiseringsgeneratorer, i vilka magnetiseringslindningen är kopplad parallellt med ankarlindningen (shuntgeneratorer), seriemagnetiseringsgeneratorer, i vilka dessa lindningar är seriekopplade (seriegeneratorer), generatorer med blandad excitation, där en exciterande lindning är kopplad parallellt med ankarlindningen och den andra i serie (kombinerade generatorer).

DC-generatorns nominella läge bestäms av märkeffekten - den effekt som generatorn ger till mottagaren, märkspänningen vid ankarlindningens terminaler, ankarets märkström, excitationsströmmen, märkfrekvensen av rotation av ankaret. Dessa värden anges vanligtvis i generatorns pass.