DC generatorer

Princippet for drift af DC-generatoren

Generatoren er baseret på brugen af loven om elektromagnetisk induktion, ifølge hvilken i en leder, der bevæger sig i et magnetfelt og krydser den magnetiske flux, induceres af ef.

En af hoveddelene i en DC-maskine er det magnetiske kredsløb, hvorigennem den magnetiske flux er lukket. Det magnetiske kredsløb i en jævnstrømsmaskine (fig. 1) består af en stationær del — stator 1 og en roterende del — rotor 4. Statoren er en stålkasse, hvortil andre dele af maskinen er fastgjort, inklusive magnetiske poler 2. På de magnetiske poler 3, placeres en spændende spole, drevet af jævnstrøm og skaber den magnetiske hovedflux Ф0.

Ris. 1. Magnetisk kredsløb af en fire-polet jævnstrømsmaskine

Ris. 2. Plader, hvorfra rotorens magnetiske kredsløb er samlet: a — med åbne kanaler, b — med halvlukkede kanaler

Maskinens rotor er samlet af udstansede stålplader med rundtgående riller og huller til aksel og ventilation (fig. 2). I rotorens kanaler (5 i fig. 1) lægges DC-maskinens arbejdsvikling, det vil sige viklingen, i hvilken em induceres af den magnetiske hovedflux. etc. medDenne vikling kaldes en ankervikling (derfor kaldes rotoren på en DC-maskine normalt en anker).

Betydningen af ​​e. osv. c. DC-generatoren kan skiftes, men dens polaritet forbliver konstant. DC-generatorens arbejdsprincip er vist i fig. 3.

Polerne af en permanent magnet skaber en magnetisk flux. Forestil dig, at armaturviklingen består af en omgang, hvis ender er fastgjort til forskellige halvringe, isoleret fra hinanden. Disse halve ringe danne en samler, som roterer med ankerviklingens drejning. Samtidig glider de stationære børster langs opsamleren.

Når spolen roterer i et magnetfelt, induceres en emk i den

hvor B er den magnetiske induktion, l er længden af ​​ledningen, v er dens lineære hastighed.

Når spolens plan falder sammen med planet for midterlinjen af ​​polerne (spolen er placeret lodret), krydser ledningerne den maksimale magnetiske flux, og den maksimale værdi af e induceres i dem. etc. c. Når konturen er vandret, f.eks. etc. v. i ledningerne er nul.

Retningen af ​​e. osv. p i lederen er bestemt af højrehåndsreglen (i fig. 3 er vist med pile). Når tråden under spolens rotation passerer under den anden pol, vil retningen af ​​f.eks. etc. v. han er omvendt. Men da opsamleren roterer med spolen og børsterne er stationære, så er en ledning placeret under nordpolen altid forbundet med den øverste børste, f.eks. etc. v. som er rettet væk fra børsten. Som et resultat forbliver børsternes polaritet uændret og forbliver derfor uændret i e-retningen. etc. på børster — f.eks. SCH (fig. 4).

Ris. 3. Den enkleste DC-generator

Ris. 4. Ændring i tidspunktet for elektromotorisk kraft.den enkleste jævnstrømsgenerator

Selvom e. osv. c. Den enkleste jævnstrømsgenerator er konstant i retning, dens værdi ændres og roterer to gange maksimum og to gange nulværdier i en omdrejning. En DC med så stor en krusning er uegnet til de fleste DC-modtagere og kan i ordets snævre betydning ikke kaldes konstant.

For at reducere krusning er ankerviklingen af ​​DC-generatoren lavet af et stort antal vindinger (spoler), og opsamleren er lavet af et stort antal kollektorplader isoleret fra hinanden.

Lad os overveje processen med at udjævne bølger ved at bruge eksemplet med en rund ankervikling (fig. 5), der består af fire viklinger (1, 2, 3, 4), to omgange i hver. Armaturet roterer med uret med en frekvens n og e induceres i ankerviklingstrådene placeret på ydersiden af ​​armaturet. etc. (retningen er angivet med pile).

Armaturviklingen er et lukket kredsløb bestående af serieforbundne vindinger. Men hvad angår børster, er ankerviklingen to parallelle grene. I fig. 5, og en parallel gren består af spole 2, den anden består af spole 4 (i spole 1 og 3 induceres EMF ikke, og de er forbundet i begge ender til en børste). I fig. 5b er ankeret vist i den position, det indtager efter 1/8 omgang. I denne position består en parallel ankervikling af serieforbundne spoler 1 og 2, og den anden af ​​serieforbundne spoler 3 og 4.

Ris. 5. Skema af den enkleste DC-generator med en ringarmatur

Hver spole, når ankeret roterer i forhold til børsterne, har en konstant polaritet. Adresseændring mv. c. viklinger i takt med ankerets rotation er vist i fig. 6, a. D. d.C. på børster er lig med e. etc. v. hver parallel gren af ​​ankerviklingen. Fig. 5 viser, at e. mv. c. parallel gren er lig med eller e. etc. c. en spole eller mængden e. etc. c. to tilstødende viklinger:

Som et resultat af denne pulsering af f.eks. etc. c. ankerviklingerne er væsentligt reduceret (fig. 6, b). Ved at øge antallet af vindinger og samleplader kan der opnås en næsten konstant stråling. etc. v. ankerviklinger.

DC Generator Design

I processen med tekniske fremskridt inden for elektroteknik ændres designet af DC-maskiner, selvom de grundlæggende detaljer forbliver de samme.

Overvej en enhed af en af ​​de typer DC-maskiner, der produceres af industrien. Som nævnt er maskinens hoveddele statoren og armaturet. Stator 6 (fig. 7), lavet i form af en stålcylinder, tjener både til at fastgøre andre dele og til at beskytte mod mekanisk skade og er en stationær del af det magnetiske kredsløb.

Magnetiske poler 4 er fastgjort til statoren, hvilket kan være permanente magneter (til maskiner med lav effekt) eller elektromagneter. I sidstnævnte tilfælde er der placeret en spændingsspole 5 på polerne, der forsynes med jævnstrøm og skaber en stationær magnetisk flux i forhold til statoren.

Med et stort antal poler er deres viklinger forbundet parallelt eller i serie, men således at nord- og sydpolerne veksler (se fig. 1). Yderligere poler med deres egne viklinger er placeret mellem hovedpolerne. Endeskærme 7 er fastgjort til statoren (fig. 7).

DC-maskinens anker 3 er samlet af stålplade (se fig. 2) for at reducere effekttab fra hvirvelstrømme. Pladerne er isoleret fra hinanden.Armaturet er en bevægelig (roterende) del af maskinens magnetiske kredsløb. Armaturspolen eller arbejdsspolen 9 er placeret i ankerkanalerne.

Ris. 6. Tidsvariation af EMF fra viklingerne og viklingen af ​​ringarmaturet

Maskiner er i øjeblikket fremstillet med en anker- og tromletype af vikling. Den tidligere betragtede ringarmaturvikling har den ulempe, at f.eks. etc. c. induceres kun i ledere placeret på den ydre overflade af armaturet. Derfor er kun halvdelen af ​​ledningerne aktive. I tromlens armaturvikling er alle ledninger aktive, det vil sige for at skabe det samme f.eks. som med en ring-armatur maskine kræves næsten halvdelen af ​​det ledende materiale.

Lederne af ankerviklingen, der er placeret i rillerne, er forbundet med de forreste dele af vindingerne. Hvert slot indeholder normalt flere ledninger. Lederne i den ene spalte er forbundet med lederne i den anden spalte for at danne en serieforbindelse kaldet en spole eller sektion. Sektionerne er forbundet i serie og danner et lukket kredsløb. Bindingssekvensen skal være sådan, at f.eks. etc. v. i ledninger inkluderet i én parallel gren havde samme retning.

I fig. 8 viser den enkleste tromlearmaturvikling af en to-polet maskine. De fuldt optrukne linjer viser sektionernes forbindelse til hinanden på samlersiden, og de stiplede linjer viser ledningernes endeforbindelser på den modsatte side. Der laves strimler fra sektionernes tilslutningspunkter til samlepladerne. Retningen af ​​e. osv. s. i spolens ledninger er vist i figuren: «+» — retning fra læseren, «•» — retning til læseren.

Viklingen af ​​et sådant anker har også to parallelle grene: den første dannet af ledningerne i slidserne 1, 6, 3, 8, den anden - af ledningerne i slidserne 4, 7, 2, 5. Når ankeret roterer , kombinationen af ​​slidserne, hvis ledninger danner en parallel gren, ændres hele tiden, men altid den parallelle gren dannes af ledningerne i de fire kanaler, som indtager en konstant position i rummet.

Ris. 7. Arrangementet af den tromle-type anker DC-maskine

Ris. 8. Den enkleste vikling

Maskinerne produceret af fabrikkerne har titusinder eller hundredvis af riller langs omkredsen af ​​ankeret på tromlen og antallet af samleplader svarende til antallet af sektioner af ankerviklingen.

Samler 1 (se fig. 7) består af kobberplader, isoleret fra hinanden, som er forbundet med forbindelsespunkterne for ankerviklingens sektioner og tjener til at omdanne variablen e. etc. v. i ankerets ledninger, der vikles i konstant e. etc. c. på generatorens børster 2 eller omdannelse af jævnstrøm, der leveres til motorens børster fra netværket, til vekselstrøm i ledningerne i motorens ankervikling. Opsamleren roterer med armaturet.

Når ankeret roterer, glider faste børster 2 langs opsamleren.Børsterne er grafit og kobber-grafit. De er monteret i børsteholdere, der kan drejes i en bestemt vinkel. Et pumpehjul 8 til ventilation er forbundet til ankeret.

Klassificering og parametre for DC-generatorer

Klassificeringen af ​​DC-generatorer er baseret på typen af ​​strømkilde for excitationsspolen. Skelne:

1.selv-exciterede generatorer, hvis excitationsspole er drevet af en ekstern kilde (batteri eller anden jævnstrømskilde). I laveffektsgeneratorer (tiere af watt) kan den vigtigste magnetiske flux skabes af permanente magneter,

2. Selv-exciterede generatorer, hvis excitationsspole drives af selve generatoren. I henhold til tilslutningsskemaet for anker- og magnetiseringsviklingerne i forhold til det eksterne kredsløb er der: parallelle magnetiseringsgeneratorer, hvori excitationsviklingen er forbundet parallelt med ankerviklingen (shuntgeneratorer), seriemagnetiseringsgeneratorer, hvori disse viklinger er forbundet i serie (seriegeneratorer), generatorer med blandet excitation, hvor den ene spændende vikling er forbundet parallelt med ankerviklingen, og den anden i serie (kombinerede generatorer).

DC-generatorens nominelle tilstand bestemmes af den nominelle effekt - den effekt, som generatoren giver til modtageren, den nominelle spænding ved ankerviklingens terminaler, ankerets nominelle strøm, excitationsstrømmen, den nominelle frekvens af rotation af armaturet. Disse værdier er normalt angivet i generatorens pas.