Устройство и принцип работы генератора постоянного тока

Принцип работы генератора постоянного тока ос­нован на возникновении ЭДС в рамке, вращающейся в магнитном поле.

Как известно, при вращении рамки, индуцируе­мая в ней ЭДС будет изменяться по синусоиде, т.е. за один оборот дважды поменяет знак. Чтобы ток во внешней цепи имел одно направление (постоянное), применяют коллектор — два полукольца, соединен­ные с концами рамки, которые через щетки соединя­ются с внешней цепью.

Условимся относительно некоторых названий:

- Обмотку электромагнита, создающего магнитное поле, будем назы­вать обмоткой возбуждения, а ту часть машины, на которой она расположена, - индуктором.

-Обмотку, в которой индуктируется напряжение, будем называть якорной обмоткой, а ту часть машины, где она рас­положена, — якорем.

Рис. 10.1

В машинах постоянного тока якорь является ротором, а индуктор — статором.

Итак, основными элементами машины постоянного тока являются электромагниты, коллектор и якорь. Электромагнит должен создать магнитное поле, линии которого сцепляются с витком якорной обмотки. Магнитные линии, проходящие мимо обмотки, совершенно беспо­лезны. Величина магнитного потока должна быть по воз­можности большой, так как чем больше магнитный поток, тем больше величина напряжения, индуктируемого в яко­ре. По этим соображениям желательно направить путь маг­нитных линий по стали, так как намагниченная сталь созда­ет внутри себя добавочный магнитный поток. Поэтому и сердечник электромагнита, и якорь должны быть сделаны из стали. Путь магнитных линий в генераторе постоянного тока показан на рис. 10.2.

Рис. 10.2

Коллектор

Прежде чем говорить об устройстве якорной обмотки, присмотримся к тому, что делается в каждом из ее витков в отдельности. В тот момент, когда плоскость витка перпендикулярна направлению магнитных линий, напряжение в нем будет равно нулю. Если к концам витка присоединена какая-ни­будь нагрузка, то ток в ней в этот момент также равен ну­лю. В сложных обмотках, составленных из многих витков, плоскости которых не совпадают друг с другом, напряже­ние будет проходить нулевое значение не одновременно. Но как бы ни были расположены отдельные витки, нулевое значение напряжения будет наступать в одном и том же месте, а именно — на нейтральной линии. Очевидно, что нейтральная линия располагается симметрично относитель­но северного и южного полюсов. В частности, в четырехполюсной машине имеется не одна, а две нейтральные линии

Если пересоеди­нять каждые полпериода ге­нераторные концы, то ток у потребителя будет иметь по­стоянное направление. Итак, направление тока у потребителя остается посто­янным, но величина его будет меняться. В течение полупе­риода ток будет меняться по синусоиде, но по синусоиде выпрямленной.

 

Рис. 10. 3 График выпрямленного тока двумя полукольцами

 

 

Ток следующего витка также будет выпрямленной синусоидой и, сложившись с током предыдущего витка, он сгладит ко­лебания величин тока. При большом числе витков получа­ется почти неизменный ток.

 

Устройство, служащее для подобного выпрямления, носит название коллектора.

 

 

Я

Рис. 10.4Графики выпрямления тока коллектором

Якорь представляет собой стальной цилиндр, на котором расположены витки обмотки. Эти витки соединены между собой последователь­но и образуют замкнутую цепь. При вращении якоря магнит­ный поток, пронизывающий вит­ки обмотки, будет меняться. В ре­зультате в каждом из витков бу­дет возникать переменная ЭДС, изменяющаяся приблизительно по закону синуса.

Полезно также заметить, что во всех витках, расположенных по одну сторону от нейтральной линии, ЭДС будет иметь один и тот же знак.

Ясно, что соединение провод­ников обмотки должно быть та­ким, чтобы ЭДС складывались, а не вычитались. Обдумаем наи­более целесообразный способ их соединения.

Свободные выводы, расположенные на одной стороне якоря, назовем началами, а рас­положенные на другой стороне — концами. Соединив между собой два каких-нибудь начала, полу­чим виток, пока еще разомкнутый. Оказывается, что нельзя соединять между собой сосед­ние провода.

Правильное решение задачи — соединить между собой начала двух проводов, расстояние между которыми равно примерно половине окружности якоря. Такой виток будет охватывать весь магнитный поток, и в нем будет наводить­ся большая ЭДС.

 

⇐ Предыдущая12131415161718192021Следующая ⇒

Поделиться: