Γεννήτριες DC

Η αρχή λειτουργίας της γεννήτριας DC

Η γεννήτρια βασίζεται στη χρήση του ο νόμος της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής, σύμφωνα με την οποία σε έναν αγωγό που κινείται σε μαγνητικό πεδίο και διασχίζει τη μαγνητική ροή, επάγεται από την εφ.

Ένα από τα κύρια μέρη μιας μηχανής συνεχούς ρεύματος είναι το μαγνητικό κύκλωμα μέσω του οποίου κλείνει η μαγνητική ροή. Το μαγνητικό κύκλωμα μιας μηχανής συνεχούς ρεύματος (Εικ. 1) αποτελείται από ένα σταθερό μέρος — στάτορα 1 και ένα περιστρεφόμενο τμήμα — ρότορα 4. Ο στάτορας είναι μια χαλύβδινη θήκη στην οποία συνδέονται άλλα μέρη της μηχανής, συμπεριλαμβανομένων των μαγνητικών πόλων 2. στους μαγνητικούς πόλους 3, τοποθετείται ένα συναρπαστικό πηνίο, που τροφοδοτείται από συνεχές ρεύμα και δημιουργεί την κύρια μαγνητική ροή Ф0.

Ρύζι. 1. Μαγνητικό κύκλωμα τετραπολικής μηχανής συνεχούς ρεύματος

Ρύζι. 2. Φύλλα από τα οποία συναρμολογείται το μαγνητικό κύκλωμα του ρότορα: α — με ανοιχτά κανάλια, β — με ημίκλειστα κανάλια

Ο ρότορας της μηχανής συναρμολογείται από σταμπωτά φύλλα χάλυβα με περιφερειακές αυλακώσεις και οπές για τον άξονα και τον αερισμό (Εικ. 2). Στα κανάλια (5 στο Σχ. 1) του ρότορα τοποθετείται η περιέλιξη εργασίας της μηχανής συνεχούς ρεύματος, δηλαδή η περιέλιξη στην οποία το em επάγεται από την κύρια μαγνητική ροή. και τα λοιπά. μεΑυτή η περιέλιξη ονομάζεται περιέλιξη οπλισμού (εξ ου και ο ρότορας μιας μηχανής συνεχούς ρεύματος ονομάζεται συνήθως οπλισμός).

Η έννοια του ε. κ.λπ. γ. Η γεννήτρια DC μπορεί να αλλάξει αλλά η πολικότητα της παραμένει σταθερή. Η αρχή λειτουργίας της γεννήτριας DC φαίνεται στην εικ. 3.

Οι πόλοι ενός μόνιμου μαγνήτη δημιουργούν μια μαγνητική ροή. Φανταστείτε ότι η περιέλιξη του οπλισμού αποτελείται από μια στροφή, τα άκρα της οποίας συνδέονται με διαφορετικούς ημιδακτυλίους, απομονωμένους μεταξύ τους. Αυτά τα μισά δαχτυλίδια σχηματίζουν συλλέκτη, που περιστρέφεται με τη στροφή της περιέλιξης του οπλισμού. Ταυτόχρονα, οι σταθερές βούρτσες γλιστρούν κατά μήκος του συλλέκτη.

Όταν το πηνίο περιστρέφεται σε ένα μαγνητικό πεδίο, επάγεται ένα emf σε αυτό

όπου B είναι η μαγνητική επαγωγή, l το μήκος του σύρματος, v η γραμμική του ταχύτητα.

Όταν το επίπεδο του πηνίου συμπίπτει με το επίπεδο της κεντρικής γραμμής των πόλων (το πηνίο βρίσκεται κατακόρυφα), τα σύρματα διασχίζουν τη μέγιστη μαγνητική ροή και η μέγιστη τιμή του e επάγεται σε αυτά. και τα λοιπά. γ. Όταν το περίγραμμα είναι οριζόντιο, π.χ. και τα λοιπά. v. στα καλώδια είναι μηδέν.

Η κατεύθυνση του ε. κ.λπ. Το p στον αγωγό καθορίζεται από τον κανόνα της δεξιάς πλευράς (στο Σχ. 3 φαίνεται με βέλη). Όταν κατά την περιστροφή του πηνίου το σύρμα περνά κάτω από τον άλλο πόλο, η φορά του π. και τα λοιπά. v. μετατρέπεται. Επειδή όμως ο συλλέκτης περιστρέφεται με το πηνίο και οι βούρτσες είναι ακίνητες, τότε ένα σύρμα που βρίσκεται κάτω από τον βόρειο πόλο συνδέεται πάντα με την επάνω βούρτσα, π.χ. και τα λοιπά. v. που κατευθύνεται μακριά από το πινέλο. Ως αποτέλεσμα, η πολικότητα των βουρτσών παραμένει αμετάβλητη και επομένως παραμένει αμετάβλητη στην κατεύθυνση e. και τα λοιπά. σε βούρτσες — π.χ.SCH (Εικ. 4).

Ρύζι. 3. Η απλούστερη γεννήτρια DC

Ρύζι. 4. Μεταβολή χρόνου ηλεκτροκινητικής δύναμης.η απλούστερη γεννήτρια DC

Αν και ε. κ.λπ. γ. Η απλούστερη γεννήτρια συνεχούς ρεύματος είναι σταθερή ως προς την κατεύθυνση, η τιμή της αλλάζει, περιστρέφοντας δύο φορές το μέγιστο και δύο φορές τις μηδενικές τιμές σε μια περιστροφή. Ένα DC με τόσο μεγάλο κυματισμό είναι ακατάλληλο για τους περισσότερους δέκτες DC και με τη στενή έννοια του όρου δεν μπορεί να ονομαστεί σταθερό.

Για να μειωθεί ο κυματισμός, η περιέλιξη του οπλισμού της γεννήτριας συνεχούς ρεύματος αποτελείται από μεγάλο αριθμό στροφών (πηνία) και ο συλλέκτης αποτελείται από μεγάλο αριθμό πλακών συλλέκτη απομονωμένων μεταξύ τους.

Ας εξετάσουμε τη διαδικασία εξομάλυνσης των κυμάτων, χρησιμοποιώντας το παράδειγμα μιας στρογγυλής περιέλιξης οπλισμού (Εικ. 5), που αποτελείται από τέσσερις περιελίξεις (1, 2, 3, 4), δύο στροφές σε καθεμία. Ο οπλισμός περιστρέφεται δεξιόστροφα με συχνότητα n και το e επάγεται στα καλώδια περιέλιξης του οπλισμού που βρίσκονται στο εξωτερικό του οπλισμού. και τα λοιπά. (η κατεύθυνση υποδεικνύεται με βέλη).

Η περιέλιξη του οπλισμού είναι ένα κλειστό κύκλωμα που αποτελείται από στροφές που συνδέονται σε σειρά. Αλλά όσον αφορά τις βούρτσες, η περιέλιξη του οπλισμού είναι δύο παράλληλοι κλάδοι. Στο σχ. 5, και ο ένας παράλληλος κλάδος αποτελείται από το πηνίο 2, ο δεύτερος αποτελείται από το πηνίο 4 (στα πηνία 1 και 3, το EMF δεν προκαλείται και συνδέονται και στα δύο άκρα σε μία βούρτσα). Στο σχ. 5β, η άγκυρα εμφανίζεται στη θέση που παίρνει μετά το 1/8 της στροφής. Σε αυτή τη θέση, η μία παράλληλη περιέλιξη οπλισμού αποτελείται από πηνία 1 και 2 που συνδέονται σε σειρά και η δεύτερη από πηνία 3 και 4 που συνδέονται σε σειρά.

Ρύζι. 5. Σχέδιο της απλούστερης γεννήτριας DC με οπλισμό δακτυλίου

Κάθε πηνίο, όταν ο οπλισμός περιστρέφεται σε σχέση με τις βούρτσες, έχει σταθερή πολικότητα. Αλλαγή διεύθυνσης κ.λπ. γ. Οι περιελίξεις στο χρόνο με την περιστροφή του οπλισμού φαίνεται στο σχ. 6, α. D. d.Γ. στις βούρτσες ισούται με e. και τα λοιπά. v. κάθε παράλληλος κλάδος της περιέλιξης του οπλισμού. Σύκο. 5 δείχνει ότι η ε. κ.λπ. γ. ο παράλληλος κλάδος είναι ίσος ή ε. και τα λοιπά. γ. ένα πηνίο ή την ποσότητα e. και τα λοιπά. γ. δύο παρακείμενες περιελίξεις:

Ως αποτέλεσμα αυτού του παλμού του e. και τα λοιπά. γ) οι περιελίξεις του οπλισμού μειώνονται σημαντικά (Εικ. 6, β). Αυξάνοντας τον αριθμό των στροφών και των πλακών συλλέκτη, μπορεί να επιτευχθεί σχεδόν σταθερή ακτινοβολία. και τα λοιπά. v. περιελίξεις οπλισμού.

Σχεδιασμός γεννήτριας DC

Στη διαδικασία της τεχνικής προόδου στην ηλεκτρική μηχανική, ο σχεδιασμός των μηχανών συνεχούς ρεύματος αλλάζει, αν και οι βασικές λεπτομέρειες παραμένουν οι ίδιες.

Εξετάστε μια συσκευή ενός από τους τύπους μηχανών συνεχούς ρεύματος που παράγονται από τη βιομηχανία. Όπως αναφέρθηκε, τα κύρια μέρη της μηχανής είναι ο στάτορας και ο οπλισμός. Ο στάτορας 6 (Εικ. 7), κατασκευασμένος σε μορφή χαλύβδινου κυλίνδρου, χρησιμεύει τόσο για τη στερέωση άλλων εξαρτημάτων όσο και για την προστασία από μηχανικές βλάβες και είναι ένα σταθερό μέρος του μαγνητικού κυκλώματος.

Οι μαγνητικοί πόλοι 4 είναι προσαρτημένοι στον στάτορα, ο οποίος μπορεί να είναι μόνιμοι μαγνήτες (για μηχανήματα χαμηλής ισχύος) ή ηλεκτρομαγνήτες. Στην τελευταία περίπτωση, ένα διεγερτικό πηνίο 5 τοποθετείται στους πόλους, το οποίο τροφοδοτείται με συνεχές ρεύμα και δημιουργεί μια σταθερή μαγνητική ροή σε σχέση με τον στάτορα.

Με μεγάλο αριθμό πόλων, οι περιελίξεις τους συνδέονται παράλληλα ή σε σειρά, αλλά έτσι ώστε ο βόρειος και ο νότιος πόλος να εναλλάσσονται (βλ. Εικ. 1). Πρόσθετοι πόλοι με τις δικές τους περιελίξεις βρίσκονται μεταξύ των κύριων πόλων. Οι ακραίες ασπίδες 7 είναι προσαρτημένες στον στάτορα (Εικ. 7).

Ο οπλισμός 3 της μηχανής συνεχούς ρεύματος συναρμολογείται από λαμαρίνα χάλυβα (βλ. Εικ. 2) για να μειώσει τις απώλειες ισχύος από τα δινορεύματα. Τα φύλλα είναι μονωμένα μεταξύ τους.Ο οπλισμός είναι ένα κινητό (περιστρεφόμενο) μέρος του μαγνητικού κυκλώματος της μηχανής. Το πηνίο οπλισμού ή το πηνίο εργασίας 9 τοποθετείται στα κανάλια οπλισμού.

Ρύζι. 6. Χρονική διακύμανση του EMF από τις περιελίξεις και την περιέλιξη του οπλισμού δακτυλίου

Τα μηχανήματα κατασκευάζονται επί του παρόντος με περιέλιξη τύπου οπλισμού και τυμπάνου. Η περιέλιξη του οπλισμού δακτυλίου που εξετάστηκε προηγουμένως έχει το μειονέκτημα ότι π. και τα λοιπά. γ) προκαλείται μόνο σε αγωγούς που βρίσκονται στην εξωτερική επιφάνεια του οπλισμού. Επομένως, μόνο τα μισά καλώδια είναι ενεργά. Στην περιέλιξη του οπλισμού του τυμπάνου, όλα τα καλώδια είναι ενεργά, δηλαδή για να δημιουργηθεί το ίδιο π. όπως με μια μηχανή δακτυλίου-οπλισμού απαιτείται σχεδόν το μισό αγώγιμο υλικό.

Οι αγωγοί της περιέλιξης του οπλισμού, που βρίσκονται στις αυλακώσεις, συνδέονται μεταξύ τους από τα μπροστινά μέρη των στροφών. Κάθε υποδοχή συνήθως περιέχει πολλά καλώδια. Οι αγωγοί της μιας σχισμής συνδέονται με τους αγωγούς της άλλης σχισμής για να σχηματίσουν μια σειριακή σύνδεση που ονομάζεται πηνίο ή τμήμα Τα τμήματα συνδέονται σε σειρά και σχηματίζουν ένα κλειστό κύκλωμα. Η αλληλουχία σύνδεσης πρέπει να είναι τέτοια ώστε π. και τα λοιπά. v. σε σύρματα που περιλαμβάνονται σε έναν παράλληλο κλάδο είχαν την ίδια κατεύθυνση.

Στο σχ. Το 8 δείχνει την απλούστερη περιέλιξη οπλισμού τυμπάνου μιας μηχανής δύο πόλων. Οι συμπαγείς γραμμές δείχνουν τη σύνδεση των τμημάτων μεταξύ τους στην πλευρά του συλλέκτη και οι διακεκομμένες γραμμές δείχνουν τις ακραίες συνδέσεις των συρμάτων στην αντίθετη πλευρά. Οι λωρίδες κατασκευάζονται από τα σημεία σύνδεσης των τμημάτων στις πλάκες συλλογής. Η κατεύθυνση του ε. κ.λπ. σ. στα καλώδια του πηνίου φαίνεται στο σχήμα: «+» — κατεύθυνση από τον αναγνώστη, «•» — κατεύθυνση προς τον αναγνώστη.

Η περιέλιξη ενός τέτοιου οπλισμού έχει επίσης δύο παράλληλους κλάδους: ο πρώτος που σχηματίζεται από τα καλώδια των σχισμών 1, 6, 3, 8, ο δεύτερος - από τα καλώδια των σχισμών 4, 7, 2, 5. Όταν ο οπλισμός περιστρέφεται , ο συνδυασμός των υποδοχών των οποίων τα καλώδια σχηματίζουν έναν παράλληλο κλάδο, αλλάζει συνεχώς, αλλά πάντα ο παράλληλος κλάδος σχηματίζεται από τα καλώδια των τεσσάρων καναλιών, τα οποία καταλαμβάνουν σταθερή θέση στο χώρο.

Ρύζι. 7. Η διάταξη της μηχανής DC οπλισμού τύπου τυμπάνου

Ρύζι. 8. Η απλούστερη περιέλιξη

Τα μηχανήματα που παράγονται από τα εργοστάσια έχουν δεκάδες ή εκατοντάδες αυλακώσεις κατά μήκος της περιφέρειας του οπλισμού του τυμπάνου και τον αριθμό των πλακών συλλογής ίσο με τον αριθμό των τμημάτων της περιέλιξης του οπλισμού.

Ο συλλέκτης 1 (βλ. Εικ. 7) αποτελείται από χάλκινες πλάκες, απομονωμένες μεταξύ τους, οι οποίες συνδέονται με τα σημεία σύνδεσης των τμημάτων της περιέλιξης του οπλισμού και χρησιμεύει για τη μετατροπή της μεταβλητής e. και τα λοιπά. v. στα σύρματα της περιέλιξης του οπλισμού σε σταθερά e. και τα λοιπά. γ) στις ψήκτρες 2 της γεννήτριας ή μετατροπή συνεχούς ρεύματος που παρέχεται στις ψήκτρες του κινητήρα από το δίκτυο σε εναλλασσόμενο ρεύμα στα καλώδια της περιέλιξης του οπλισμού του κινητήρα. Ο συλλέκτης περιστρέφεται με τον οπλισμό.

Όταν ο οπλισμός περιστρέφεται, οι σταθερές βούρτσες 2 γλιστρούν κατά μήκος του συλλέκτη. Οι βούρτσες είναι γραφίτης και χαλκός-γραφίτης. Τοποθετούνται σε βάσεις βούρτσας που μπορούν να περιστραφούν υπό συγκεκριμένη γωνία. Μια πτερωτή 8 για αερισμό συνδέεται με την άγκυρα.

Ταξινόμηση και παράμετροι γεννητριών συνεχούς ρεύματος

Η ταξινόμηση των γεννητριών DC βασίζεται στον τύπο της πηγής ισχύος του πηνίου διέγερσης. Διακρίνω:

1.αυτοδιεγερμένες γεννήτριες, το πηνίο διέγερσης των οποίων τροφοδοτείται από εξωτερική πηγή (μπαταρία ή άλλη πηγή συνεχούς ρεύματος). Σε γεννήτριες χαμηλής ισχύος (δεκάδες watt), η κύρια μαγνητική ροή μπορεί να δημιουργηθεί από μόνιμους μαγνήτες,

2. Αυτοδιεγερμένες γεννήτριες, το πηνίο διέγερσης των οποίων τροφοδοτείται από την ίδια τη γεννήτρια. Σύμφωνα με το σχήμα σύνδεσης του οπλισμού και των περιελίξεων διέγερσης σε σχέση με το εξωτερικό κύκλωμα, υπάρχουν: γεννήτριες παράλληλης διέγερσης, στις οποίες η περιέλιξη διέγερσης συνδέεται παράλληλα με την περιέλιξη του οπλισμού (γεννήτριες διακλάδωσης), γεννήτριες σειράς διέγερσης, στις οποίες αυτές Οι περιελίξεις συνδέονται σε σειρά (γεννήτριες σειράς), γεννήτριες με μικτή διέγερση, στις οποίες μια συναρπαστική περιέλιξη συνδέεται παράλληλα με την περιέλιξη του οπλισμού και η δεύτερη σε σειρά (συνδυασμένες γεννήτριες).

Η ονομαστική λειτουργία της γεννήτριας DC καθορίζεται από την ονομαστική ισχύ - την ισχύ που δίνει η γεννήτρια στον δέκτη, την ονομαστική τάση στους ακροδέκτες της περιέλιξης του οπλισμού, το ονομαστικό ρεύμα του οπλισμού, το ρεύμα διέγερσης, την ονομαστική συχνότητα περιστροφή του οπλισμού. Αυτές οι τιμές συνήθως αναφέρονται στο διαβατήριο της γεννήτριας.