DC generaattorit

DC-generaattorin toimintaperiaate

Generaattori perustuu käyttöön sähkömagneettisen induktion laki, jonka mukaan magneettikentässä liikkuvassa ja magneettivuon ylittävässä johtimessa, indusoi ef.

Yksi tasavirtakoneen pääosista on magneettipiiri, jonka läpi magneettivuo suljetaan. Tasavirtakoneen magneettipiiri (kuva 1) koostuu kiinteästä osasta — staattori 1 ja pyörivä osa — roottori 4. Staattori on teräskotelo, johon on kiinnitetty koneen muut osat, mukaan lukien magneettinapat 2. magneettinapoihin 3 asetetaan jännittävä kela, joka saa virtansa tasavirrasta ja muodostaa päämagneettivuon Ф0.

Riisi. 1. Nelinapaisen tasavirtakoneen magneettipiiri

Riisi. 2. Levyt, joista roottorin magneettipiiri on koottu: a — avoimilla kanavilla, b — puolisuljetuilla kanavilla

Koneen roottori on koottu meistetyistä teräslevyistä, joissa on kehäurat ja reiät akselia ja tuuletusta varten (kuva 2). Roottorin kanaviin (5 kuvassa 1) on sijoitettu tasavirtakoneen työkäämi, eli käämi, jossa päämagneettivuo indusoi em. jne. kanssaTätä käämiä kutsutaan ankkurikäämiksi (täten tasavirtakoneen roottoria kutsutaan yleensä ankkuriksi).

E:n merkitys jne. c. DC-generaattori voidaan kytkeä, mutta sen napaisuus pysyy vakiona. DC-generaattorin toimintaperiaate on esitetty kuvassa. 3.

Kestomagneetin navat muodostavat magneettivuon. Kuvittele, että ankkurikäämi koostuu yhdestä kierrosta, jonka päät on kiinnitetty erilaisiin puolirenkaisiin, jotka on eristetty toisistaan. Nämä puolisormukset muodostaa keräilijän, joka pyörii ankkurikäämin käännöksen mukana. Samanaikaisesti kiinteät harjat liukuvat kerääjää pitkin.

Kun kela pyörii magneettikentässä, siihen indusoituu emf

missä B on magneettinen induktio, l on langan pituus, v on sen lineaarinen nopeus.

Kun käämin taso osuu napojen keskiviivan tasoon (kela sijaitsee pystysuorassa), johdot ylittävät maksimimagneettivuon ja niihin indusoituu e:n maksimiarvo. jne. c. Kun ääriviiva on vaakasuora, esim. jne. v. johdoissa on nolla.

E:n suunta jne. p johtimessa määräytyy oikean käden säännöllä (kuvassa 3 on esitetty nuolilla). Kun lanka kulkee kelan pyörimisen aikana toisen navan alta, suunta e. jne. v. hän on kääntynyt. Mutta koska keräin pyörii käämin mukana ja harjat ovat paikallaan, niin pohjoisnavan alapuolella oleva lanka on aina kytketty ylempään harjaan, esim. jne. v. joka on suunnattu poispäin harjasta. Tämän seurauksena harjojen napaisuus pysyy muuttumattomana ja pysyy siten muuttumattomana e-suunnassa. jne. harjoissa – esim. SCH (kuva 4).

Riisi. 3. Yksinkertaisin tasavirtageneraattori

Riisi. 4. Sähkömotorisen voiman ajan muutos.yksinkertaisin tasavirtageneraattori

Vaikka esim. c. Yksinkertaisin tasavirtageneraattori on suunnaltaan vakio, sen arvo muuttuu, pyörien kaksi kertaa maksimi- ja kaksi kertaa nolla-arvot yhdessä kierrossa. Näin suurella aaltoilulla varustettu DC ei sovellu useimpiin DC-vastaanottimiin, eikä sitä sanan varsinaisessa merkityksessä voida kutsua vakioksi.

Aaltoilun vähentämiseksi DC-generaattorin ankkurikäämitys on tehty suuresta määrästä kierroksia (käämejä), ja kollektori on valmistettu suuresta määrästä toisistaan ​​eristettyjä keräinlevyjä.

Tarkastellaanpa aaltojen tasoitusprosessia pyöreän ankkurikäämin esimerkillä (kuva 5), ​​joka koostuu neljästä käämyksestä (1, 2, 3, 4), jokaisessa kaksi kierrosta. Ankkuri pyörii myötäpäivään taajuudella n ja e indusoituu ankkurin ulkopinnalla oleviin ankkurikäämilangoihin. jne. (suunta on osoitettu nuolilla).

Ankkurin käämitys on suljettu piiri, joka koostuu sarjaan kytketyistä kierroksista. Mutta harjojen kannalta ankkurikäämitys on kaksi yhdensuuntaista haaraa. Kuvassa 5, ja yksi rinnakkaishaara koostuu kelasta 2, toinen koostuu kelasta 4 (käämissä 1 ja 3 EMF ei aiheudu ja ne on kytketty molemmista päistä yhteen harjaan). Kuvassa Kuvassa 5b ankkuri on esitetty asennossa, jonka se ottaa 1/8 kierroksen jälkeen. Tässä asennossa yksi rinnakkainen ankkurikäämi koostuu sarjaan kytketyistä käämeistä 1 ja 2 ja toinen sarjaan kytketyistä käämeistä 3 ja 4.

Riisi. 5. Kaavio yksinkertaisimmasta DC-generaattorista rengasankkurilla

Jokaisella kelalla, kun ankkuri pyörii suhteessa harjoihin, on vakionapaisuus. Osoitteenmuutos jne. c. käämit ajassa ankkurin pyörimisen kanssa on esitetty kuvassa. 6, a. D. d.C. harjoilla on yhtä suuri kuin e. jne. v. ankkurikäämin jokainen yhdensuuntainen haara. Kuva. 5 osoittaa, että e. jne. c. rinnakkainen haara on yhtä suuri kuin tai e. jne. c. yksi kela tai määrä e. jne. c. kaksi vierekkäistä käämiä:

Tämän e. jne. c. ankkurikäämit pienenevät merkittävästi (kuva 6, b). Lisäämällä kierrosten ja kollektorilevyjen määrää saadaan lähes vakio säteily. jne. v. ankkurikäämit.

DC-generaattorin suunnittelu

Sähkötekniikan teknisen kehityksen myötä tasavirtakoneiden rakenne muuttuu, vaikka perustiedot pysyvät ennallaan.

Harkitse laitetta, joka on yksi teollisuuden valmistamista tasavirtakonetyypeistä. Kuten todettiin, koneen pääosat ovat staattori ja ankkuri. Terässylinterin muotoinen staattori 6 (kuva 7) toimii sekä muiden osien kiinnittämiseen että suojaamiseen mekaanisilta vaurioilta ja on magneettipiirin kiinteä osa.

Magneettiset navat 4 on kiinnitetty staattoriin, joka voi olla kestomagneetit (pientehoisille koneille) tai sähkömagneeteille. Jälkimmäisessä tapauksessa napoihin sijoitetaan jännittävä kela 5, joka syötetään tasavirralla ja muodostaa kiinteän magneettivuon suhteessa staattoriin.

Suurella määrällä napoja niiden käämit kytketään rinnakkain tai sarjaan, mutta siten, että pohjois- ja etelänavat vuorottelevat (katso kuva 1). Lisäpylväät omilla käämeillä sijaitsevat pääpylväiden välissä. Päätykilvet 7 on kiinnitetty staattoriin (kuva 7).

Tasavirtakoneen ankkuri 3 on koottu teräslevystä (katso kuva 2) pyörrevirtojen aiheuttamien tehohäviöiden vähentämiseksi. Levyt on eristetty toisistaan.Ankkuri on koneen magneettipiirin liikkuva (pyörivä) osa. Ankkurikela tai työkela 9 sijoitetaan ankkurikanaviin.

Riisi. 6. EMF:n aikavaihtelu käämeistä ja rengasankkurin käämityksestä

Koneita valmistetaan tällä hetkellä ankkuri- ja rumpukäämityksellä. Aiemmin käsitellyllä rengasankkurikäämityksellä on se haittapuoli, että esim. jne. c. indusoituu vain johtimissa, jotka sijaitsevat ankkurin ulkopinnalla. Siksi vain puolet johtimista on aktiivisia. Rummun ankkurikäämissä kaikki johdot ovat aktiivisia, eli luodaan sama e. kuten rengas-ankkurikoneessa tarvitaan lähes puolet johtavasta materiaalista.

Urissa sijaitsevat ankkurikäämin johtimet on yhdistetty toisiinsa kierrosten etuosilla. Jokainen paikka sisältää yleensä useita johtoja. Yhden raon johtimet on kytketty toisen raon johtimiin sarjakytkemiseksi, jota kutsutaan kelaksi tai osaksi, jotka on kytketty sarjaan ja muodostavat suljetun piirin. Sidosjärjestyksen tulee olla sellainen, että esim. jne. v. yhteen rinnakkaiseen haaraan kuuluvissa johtimissa oli sama suunta.

Kuvassa Kuvassa 8 on esitetty kaksinapaisen koneen yksinkertaisin rummun ankkurikäämitys. Kiinteät viivat osoittavat osien kytkennän toisiinsa kollektorin puolella ja katkoviivat vastakkaisen puolen johtimien päätyliitokset. Osien liitoskohdista keruulevyihin tehdään nauhat. E:n suunta jne. s. kelan johdoissa näkyy kuvassa: «+» — suunta lukijasta, «•» — suunta lukijaan.

Tällaisen ankkurin käämissä on myös kaksi rinnakkaista haaraa: ensimmäinen muodostuu rakojen 1, 6, 3, 8 johtimista, toinen - rakojen 4, 7, 2, 5 johtimista. Kun ankkuri pyörii , niiden rakojen yhdistelmä, joiden johdot muodostavat rinnakkaisen haaran, muuttuu koko ajan, mutta aina rinnakkaisen haaran muodostavat neljän kanavan johdot, jotka ovat avaruudessa vakiona.

Riisi. 7. Rumputyyppisen armatuurin tasavirtakoneen järjestely

Riisi. 8. Yksinkertaisin käämitys

Tehtaiden valmistamissa koneissa on kymmeniä tai satoja uria rummun ankkurin kehällä ja keräyslevyjä on yhtä monta kuin ankkurikäämin osia.

Kokooja 1 (katso kuva 7) koostuu toisistaan ​​eristetyistä kuparilevyistä, jotka on liitetty ankkurikäämin osien liitoskohtiin ja jotka muuntavat muuttujan e. jne. v. ankkurikäämin johtimissa vakiossa e. jne. c. generaattorin harjoilla 2 tai moottorin harjoille verkosta syötetyn tasavirran muuntaminen vaihtovirraksi moottorin ankkurikäämin johtimissa. Kerääjä pyörii ankkurin mukana.

Ankkurin pyöriessä kokoojaa pitkin liukuvat kiinteät harjat 2. Harjat ovat grafiittia ja kupari-grafiittia. Ne on asennettu harjanpidikkeisiin, joita voidaan kääntää tietyssä kulmassa. Ankkuriin on liitetty tuuletusta varten tarkoitettu siipipyörä 8.

Tasavirtageneraattoreiden luokitus ja parametrit

Tasavirtageneraattoreiden luokitus perustuu virityskäämin teholähteen tyyppiin. Erottaa:

1.itsevirittyvät generaattorit, joiden virityskäämi saa virtansa ulkoisesta lähteestä (akusta tai muusta tasavirtalähteestä). Pienitehoisissa generaattoreissa (kymmeniä watteja) päämagneettivuo voidaan luoda kestomagneeteilla,

2. Itsevirittyvät generaattorit, joiden virityskela saa virtansa generaattorista itsestään. Ankkurin ja herätekäämien kytkentäkaavion mukaan suhteessa ulkoiseen piiriin on: rinnakkaiset herätegeneraattorit, joissa herätekäämi on kytketty rinnan ankkurikäämin kanssa (shunttigeneraattorit), sarjaherätysgeneraattorit, joissa nämä käämit on kytketty sarjaan (sarjageneraattorit), generaattorit, joissa on sekoitettu heräte, joissa yksi jännityskäämi on kytketty rinnan ankkurikäämin kanssa ja toinen sarjaan (yhdistetyt generaattorit).

DC-generaattorin nimellistilan määrää nimellisteho - teho, jonka generaattori antaa vastaanottimelle, nimellisjännite ankkurin käämin navoissa, ankkurin nimellisvirta, herätevirta, nimellistaajuus ankkurin pyöriminen. Nämä arvot ilmoitetaan yleensä generaattorin passissa.