generatoare de curent continuu

Principiul de funcționare al generatorului de curent continuu

Generatorul se bazează pe utilizarea de legea inducției electromagnetice, conform căreia într-un conductor care se mișcă într-un câmp magnetic și traversează fluxul magnetic, este indus de ef.

Una dintre părțile principale ale unei mașini de curent continuu este circuitul magnetic prin care fluxul magnetic este închis. Circuitul magnetic al unei mașini de curent continuu (Fig. 1) constă dintr-o parte staționară — statorul 1 și o parte rotativă — rotorul 4. Statorul este o carcasă de oțel de care sunt atașate alte părți ale mașinii, inclusiv polii magnetici 2. Pe polii magnetici 3, se plasează o bobină excitantă, alimentată de curent continuu și creând fluxul magnetic principal Ф0.

Orez. 1. Circuit magnetic al unei mașini de curent continuu cu patru poli

Orez. 2. Foi din care este asamblat circuitul magnetic al rotorului: a — cu canale deschise, b — cu canale semiînchise

Rotorul mașinii este asamblat din foi de oțel ștanțate cu caneluri circumferențiale și găuri pentru arbore și ventilație (Fig. 2). În canalele (5 în Fig. 1) ale rotorului este așezată înfășurarea de lucru a mașinii de curent continuu, adică înfășurarea în care em este indus de fluxul magnetic principal. etc. cuAceastă înfășurare se numește înfășurare de armătură (de aceea rotorul unei mașini de curent continuu este de obicei numit armătură).

Sensul lui e. etc. c. Generatorul DC poate fi comutat, dar polaritatea lui rămâne constantă. Principiul de funcționare al generatorului de curent continuu este prezentat în fig. 3.

Polii unui magnet permanent creează un flux magnetic. Imaginați-vă că înfășurarea armăturii constă dintr-o tură, ale cărei capete sunt atașate la diferite semi-inele, izolate unele de altele. Aceste jumătăți de inele formează un colecționar, care se rotește cu rotirea înfășurării armăturii. În același timp, periile staționare alunecă de-a lungul colectorului.

Când bobina se rotește într-un câmp magnetic, în ea este indusă o fem

unde B este inducția magnetică, l este lungimea firului, v este viteza sa liniară.

Când planul bobinei coincide cu planul liniei centrale a polilor (bobina este situată vertical), firele traversează fluxul magnetic maxim și în ele este indusă valoarea maximă a lui e. etc. c. Când conturul este orizontal, de ex. etc. v. în fire este zero.

Direcția e., etc. p în conductor este determinat de regula mâinii drepte (în Fig. 3 este arătat cu săgeți). Când în timpul rotației bobinei firul trece pe sub celălalt pol, direcția lui e. etc. v. el este convertit. Dar, deoarece colectorul se rotește cu bobina și periile sunt staționare, atunci un fir situat sub polul nord este întotdeauna conectat la peria superioară, de ex. etc. v. care se îndreaptă departe de perie. Ca urmare, polaritatea periilor rămâne neschimbată și, prin urmare, rămâne neschimbată în direcția e. etc. pe perii — de ex.SCH (Fig. 4).

Orez. 3. Cel mai simplu generator de curent continuu

Orez. 4. Schimbarea în timp a forței electromotoare.cel mai simplu generator de curent continuu

Deși e. etc. c. Cel mai simplu generator de curent continuu este constant în direcție, valoarea lui se schimbă, rotindu-se de două ori valoarea maximă și de două ori valoarea zero într-o singură rotație. Un DC cu o ondulație atât de mare este nepotrivit pentru majoritatea receptoarelor DC și, în sensul strict al cuvântului, nu poate fi numit constant.

Pentru a reduce ondulația, înfășurarea armăturii generatorului de curent continuu este făcută dintr-un număr mare de spire (bobine), iar colectorul este realizat dintr-un număr mare de plăci colectoare izolate unele de altele.

Să luăm în considerare procesul de netezire a undelor, folosind exemplul unei înfășurări de armătură rotundă (Fig. 5), constând din patru înfășurări (1, 2, 3, 4), câte două spire în fiecare. Armătura se rotește în sensul acelor de ceasornic cu o frecvență n și e este indusă în firele de înfășurare a armăturii situate în exteriorul armăturii. etc. (direcția este indicată prin săgeți).

Înfășurarea armăturii este un circuit închis format din spire conectate în serie. Dar în ceea ce privește periile, înfășurarea armăturii este două ramuri paralele. În fig. 5, iar o ramură paralelă este formată din bobina 2, a doua este formată din bobina 4 (în bobinele 1 și 3, EMF nu este indusă și sunt conectate la ambele capete la o perie). În fig. 5b, ancora este prezentată în poziția pe care o ia după 1/8 de tură. În această poziție, o înfășurare paralelă a armăturii constă din bobinele 1 și 2 conectate în serie, iar a doua din bobinele 3 și 4 conectate în serie.

Orez. 5. Schema celui mai simplu generator de curent continuu cu o armătură inelară

Fiecare bobină, atunci când armătura se rotește în raport cu periile, are o polaritate constantă. Schimbarea adresei etc. c. înfăşurări în timp cu rotaţia armăturii este prezentată în fig. 6, a. D. d.C. pe perii este egal cu e. etc. v. fiecare ramură paralelă a înfăşurării armăturii. Smochin. 5 arată că e. etc. c. ramura paralelă este egală cu sau e. etc. c. o bobină sau cantitatea e. etc. c. două înfăşurări adiacente:

Ca urmare a acestei pulsații a e. etc. c. înfăşurările armăturii sunt reduse semnificativ (Fig. 6, b). Prin creșterea numărului de spire și plăci colectoare se poate obține o radiație aproape constantă. etc. v. înfăşurări de armătură.

Proiectarea generatorului de curent continuu

În procesul de progres tehnic în inginerie electrică, designul mașinilor DC se modifică, deși detaliile de bază rămân aceleași.

Luați în considerare un dispozitiv de unul dintre tipurile de mașini DC produse de industrie. După cum sa menționat, părțile principale ale mașinii sunt statorul și armătura. Statorul 6 (Fig. 7), realizat sub formă de cilindru de oțel, servește atât la fixarea altor piese, cât și la protejarea împotriva deteriorării mecanice și este o parte staționară a circuitului magnetic.

Polii magnetici 4 sunt atașați la stator, care poate fi magneți permanenți (pentru mașini de putere mică) sau electromagneți. În acest din urmă caz, pe poli este plasată o bobină de excitație 5, alimentată cu curent continuu și creând un flux magnetic staționar în raport cu statorul.

Cu un număr mare de poli, înfășurările lor sunt conectate în paralel sau în serie, dar astfel încât polii nord și sud să alterneze (vezi Fig. 1). Stâlpi suplimentari cu înfășurări proprii sunt amplasați între polii principali. Scuturile de capăt 7 sunt atașate la stator (Fig. 7).

Armătura 3 a mașinii de curent continuu este asamblată din tablă de oțel (vezi Fig. 2) pentru a reduce pierderile de putere cauzate de curenții turbionari. Foile sunt izolate unele de altele.Armatura este o parte mobilă (rotativă) a circuitului magnetic al mașinii. Bobina armăturii sau bobina de lucru 9 este plasată în canalele armăturii.

Orez. 6. Variația în timp a EMF de la înfășurări și înfășurarea armăturii inelare

Mașinile sunt fabricate în prezent cu un tip de înfășurare cu armătură și tambur. Înfășurarea armăturii inelare considerată anterior are dezavantajul că e. etc. c. este indusă numai în conductoare amplasate pe suprafaţa exterioară a armăturii. Prin urmare, doar jumătate din fire sunt active. În înfășurarea armăturii tamburului, toate firele sunt active, adică pentru a crea același e. ca și în cazul unei mașini cu armatură inelă este necesar aproape jumătate din materialul conductor.

Conductorii înfășurării armăturii, localizați în caneluri, sunt interconectați prin părțile frontale ale spirelor. Fiecare slot conține de obicei mai multe fire. Conductoarele unui slot sunt conectate la conductorii celuilalt slot pentru a forma o conexiune în serie numită bobină sau secțiune.Secțiunile sunt conectate în serie și formează un circuit închis. Secvența de legare ar trebui să fie astfel încât e. etc. v. în fire cuprinse într-o ramură paralelă avea aceeași direcție.

În fig. 8 prezintă cea mai simplă înfășurare a armăturii tamburului a unei mașini cu doi poli. Liniile continue arată conexiunea secțiunilor între ele pe partea colectorului, iar liniile întrerupte arată conexiunile de capăt ale firelor pe partea opusă. Benzile sunt realizate din punctele de conectare ale secțiunilor la plăcile colectoare. Direcția e., etc. p. în firele bobinei este prezentată în figură: «+» — direcția de la cititor, «•» — direcția către cititor.

Înfășurarea unei astfel de armături are și două ramuri paralele: prima formată din firele fantelor 1, 6, 3, 8, a doua — de firele fantelor 4, 7, 2, 5. Când armătura se rotește , combinația fantelor ale căror fire formează o ramură paralelă, se schimbă tot timpul, dar întotdeauna ramura paralelă este formată din firele celor patru canale, care ocupă o poziție constantă în spațiu.

Orez. 7. Dispunerea mașinii DC cu armătură tip tambur

Orez. 8. Cea mai simplă înfășurare

Mașinile produse de fabrici au zeci sau sute de caneluri de-a lungul circumferinței armăturii tamburului și numărul de plăci colectoare egal cu numărul de secțiuni ale înfășurării armăturii.

Colectorul 1 (vezi Fig. 7) este format din plăci de cupru, izolate între ele, care sunt conectate la punctele de legătură ale secțiunilor înfășurării armăturii și servește la transformarea variabilei e. etc. v. în firele înfăşurării armăturii în e constantă. etc. c. pe periile 2 ale generatorului sau conversia curentului continuu alimentat periilor motorului din rețea în curent alternativ în firele înfășurării armăturii motorului. Colectorul se rotește cu armătura.

Când armătura se rotește, de-a lungul colectorului alunecă periile fixe 2. Periile sunt din grafit și cupru-grafit. Sunt montate în suporturi pentru perii care pot fi rotite la un anumit unghi. Un rotor 8 pentru ventilație este conectat la ancora.

Clasificarea și parametrii generatoarelor de curent continuu

Clasificarea generatoarelor de curent continuu se bazează pe tipul sursei de alimentare a bobinei de excitație. Distinge:

1.generatoare autoexcitate, a căror bobină de excitare este alimentată de o sursă externă (baterie sau altă sursă de curent continuu). În generatoarele de putere redusă (zeci de wați), fluxul magnetic principal poate fi creat de magneți permanenți,

2. Generatoare auto-excitate, a căror bobină de excitare este alimentată de generatorul însuși. Conform schemei de conectare a înfășurărilor de armătură și de excitație în raport cu circuitul extern, există: generatoare de excitație în paralel, în care înfășurarea de excitație este conectată în paralel cu înfășurarea armăturii (generatoare de șunt), generatoare de excitație în serie, în care acestea înfășurările sunt conectate în serie (generatoare în serie), generatoare cu excitație mixtă, în care o înfășurare excitantă este conectată în paralel cu înfășurarea armăturii, iar a doua în serie (generatoare combinate).

Modul nominal al generatorului de curent continuu este determinat de puterea nominală - puterea pe care generatorul o dă receptorului, tensiunea nominală la bornele înfășurării armăturii, curentul nominal al armăturii, curentul de excitație, frecvența nominală a rotația armăturii. Aceste valori sunt de obicei indicate în pașaportul generatorului.