Generatorer er elektriske maskiner, der omdanner mekanisk energi til elektrisk energi. Princippet om drift af en elektrisk generator er baseret på brugen af fænomenet elektromagnetisk induktion, hvilket er som følger. Hvis i et magnetfelt permanent magnet flytte lederen, så den krydser den magnetiske flux, så vil der opstå en elektromotorisk kraft (emf) i lederen, kaldet induktion emf (Induktion fra det latinske ord inductio - guidance, motivation), eller induceret emf . En elektromotorisk kraft opstår også, når lederen forbliver stationær, og magneten bevæger sig. Fænomenet med forekomsten af induceret emk. i en leder kaldes elektromagnetisk induktion. Hvis lederen, hvori emk er induceret, er forbundet til en lukket elektriske kredsløb, derefter under indflydelse af emf. En strøm kaldet induceret strøm vil strømme gennem kredsløbet.
Det er eksperimentelt blevet fastslået, at størrelsen af den inducerede emk, der opstår i en leder, når den bevæger sig i et magnetfelt, stiger med stigende induktion magnetisk felt, længden af lederen og hastigheden af dens bevægelse. Induceret e.m.f. opstår kun, når en leder krydser et magnetfelt. Når en leder bevæger sig magnetisk elledninger e.m.f. er ikke induceret i det. Retning af induceret emk og strømmen bestemmes lettest af reglen højre hånd(fig. 1): hvis højre håndflade holdes, så magnetfeltlinjerne kommer ind i den, vil den bøjede tommelfinger ville angive lederens bevægelsesretning, så vil de resterende forlængede fingre angive virkningsretningen for den inducerede emk. og strømmens retning i lederen. Magnetiske feltlinjer er rettet fra magnetens nordpol mod syd.
Ris. 1. Bestemmelse af retningen af den inducerede emf. efter højrehåndsreglen
At have generel idé om elektromagnetisk induktion, overvej princippet om drift af den enkleste generator (fig. 2). Leder i form af en ramme lavet af kobbertråd monteret på en akse og placeret i et magnetfelt. Enderne af rammen er fastgjort til to halvdele (semiringe) af en ring isoleret fra hinanden. Kontaktplader (børster) glider langs denne ring. En sådan ring, der består af isolerede halvringe, kaldes en kommutator, og hver semi-ring kaldes en kommutatorplade. Børsterne på kommutatoren skal være arrangeret på en sådan måde, at de, når rammen roterer, samtidig bevæger sig fra en halvring til en anden netop i de øjeblikke, hvor emk induceret i hver side af rammen er nul, dvs. når rammen passerer din vandret position.
Ris. 2. Den enkleste generator DC
Ved hjælp af en kollektor ensrettes den variable emf, der induceres i rammen, og der skabes en strøm i konstant retning i det eksterne kredsløb.
Ved at forbinde et eksternt kredsløb til kontaktpladerne med et elektrisk måleinstrument, der registrerer værdien af den inducerede strøm, vil vi sikre os, at den pågældende enhed faktisk er en jævnstrømsgenerator.
Til enhver tid t emf. E (fig. 3), som forekommer i arbejdssiden L af rammen, er modsat i retningen af den emk, der opstår i arbejdssiden B. Retningen af emf. på hver side af rammen kan let bestemmes ved hjælp af højrehåndsreglen. Den emk, der induceres af hele rammen, er lig med summen af den emk, der opstår i hver af dens arbejdssider. Størrelsen af emk i rammen ændrer sig løbende. På det tidspunkt, hvor rammen passer til sin lodret position, vil antallet af strømledninger, der krydses af lederne på 1 s, være størst, og den maksimale emk vil blive induceret i rammen. Når rammen passerer en vandret position, glider dens arbejdssider langs kraftlinjerne uden at krydse dem, og e.m.f. ikke induceret. I løbet af bevægelsesperioden af side B af rammen til magnetens sydpol (fig. 3, a, b) er strømmen i den rettet mod os. Denne strøm går gennem halvringen, børste 2, måler til børsten / og side A af rammen. På denne side af rammen induceres strømmen i retningen væk fra os. Dine højeste værdi e.m.f. i rammen når, når dens sider er placeret direkte under stængerne (fig. 3, b).
Ris. 3. Driftsskema for DC-generatoren
Med yderligere drejning af rammen vil emf. aftager i den og bliver efter en kvart omgang lig med nul (fig. 3, c). På dette tidspunkt bevæger børsterne sig fra en halvring til en anden. Under den første halvdel af rammens omdrejning kom hver halvring af kommutatoren således kun i kontakt med én børste. Strømmen gik gennem det eksterne kredsløb i én retning fra børste 2 til børste 1. Vi vil fortsætte med at rotere rammen. Den elektromotoriske kraft i rammen begynder at stige igen, da dens arbejdssider vil krydse de magnetiske kraftlinjer. Men retningen af emf. er vendt, fordi lederne krydser den magnetiske flux i den modsatte retning. Strømmen induceret i side A af rammen er nu rettet mod os. Men på grund af det faktum, at rammen roterer med kommutatoren, kommer halvringen forbundet til side A af rammen nu ikke i kontakt med børste 1, men med børste 2 (fig. 3, d) og en strøm i samme retning passerer gennem det eksterne kredsløb som i tiden af den første halvdel af omdrejningen. Som følge heraf ensretter kollektoren strømmen, det vil sige, at den sikrer passagen af den inducerede strøm i det eksterne kredsløb i en retning. Ved slutningen af den sidste fjerdedel af en omdrejning (fig. 3, e) vender rammen tilbage til sin oprindelige position (se fig. 3, a), hvorefter hele processen med at ændre strømmen i kredsløbet gentages.
Mellem børster 2 og 1 er der således en konstant emf i retningen, og strømmen gennem det eksterne kredsløb løber altid i én retning - fra børste 2 til børste 1. Selvom denne strøm forbliver konstant i retningen, ændres den i størrelse, t e. pulserer. Denne slags strøm er praktisk talt vanskelig at bruge.
Lad os overveje, hvordan man opnår en strøm med en lille krusning, det vil sige en strøm, hvis værdi ændres lidt under generatordrift. Lad os forestille os en generator bestående af to vindinger placeret vinkelret på hinanden (fig. 4). Begyndelsen og slutningen af hver tur er forbundet med en kommutator, der nu består af fire kommutatorplader.
Fig.4. DC generator med to omgange
Når disse vindinger roterer i et magnetfelt, opstår der en emk i dem. Imidlertid inducerede emk i hver tur. ikke når deres nul- og maksimumværdier samtidigt, men senere hinanden i en tid svarende til drejningen af drejningerne med en kvart hel omgang, dvs. med 90°. I positionen vist i fig. 4 opstår der en maksimal emf svarende til Emax i sving 1. Der er 2 e i en omgang. d.s. er ikke induceret, da dens arbejdssider glider langs magnetfeltlinjerne uden at krydse dem. Emf-værdierne for svingene er vist i fig. 5. Efterhånden som svingene drejer, falder emk i omgang 1. Når svingene drejer 1/8 af en omgang, vil e.m.f. tur 1 bliver lig med Emin. I dette øjeblik bevæger børsterne sig til det andet par samleplader forbundet med drejning 2. Drej 2 har allerede drejet 1/8 af en drejning, krydser magnetfeltlinjerne, og der induceres en emk i den, svarende til den samme værdi af Em. Med yderligere drejning af svingene vil emf. tur 2 stiger til den højeste værdi Emah. Børsterne er således konstant forbundet med vindingerne, hvor der induceres en emk med en værdi fra Emin til Emax.
Fig.5. Pulsationskurver af den elektromotoriske kraft af en to-turs generator
Strømmen i generatorens eksterne kredsløb opstår som følge af virkningen af den samlede emf. Derfor flyder det kontinuerligt og kun i én retning. Strømmen vil som før være pulserende, men pulseringen er meget mindre end med en omgang, da emf. generator falder ikke til nul.
Ved at øge antallet af ledere (omdrejninger) af generatoren og dermed antallet af kollektorplader, er det muligt at gøre strømbølgerne meget små, dvs. strømværdien bliver næsten konstant. For eksempel allerede med 20 kollektorplader er emf-udsvingene. generator vil ikke overstige 1% af gennemsnitsværdien. I det eksterne kredsløb får vi en strøm, der er næsten konstant i størrelse.
Samtidig er det let at se, at generatoren vist i fig. 4 også har en meget væsentlig ulempe. På ethvert givet tidspunkt er det eksterne kredsløb forbundet via børster til kun en omgang af generatoren. Anden omgang på samme tid bruges slet ikke. Den elektromotoriske kraft induceret i en omgang er meget lille, hvilket betyder, at generatoreffekten vil være lille.
For kontinuerlig brug af alle vindinger er de forbundet med hinanden i serie. Til samme formål reduceres antallet af samleplader til antallet af viklingsvindinger. Slutningen af en og begyndelsen af den næste drejning af viklingen er forbundet til hver samleplade. Drejningerne i dette tilfælde er serieforbundne kilder elektrisk strøm og danner ankerviklingen af generatoren. Nu er den elektromotoriske kraft af generatoren lig med summen af emk induceret i drejningerne forbundet mellem børsterne. Ud over serien en er der andre ordninger til at forbinde viklingsdrejninger. Antallet af drejninger tages stort nok til at opnå det nødvendige beløb e.m.f. generator Derfor fås samlere af diesellokomotiv elektriske maskiner med et stort antal plader
Takket være det store antal omdrejninger af viklingen er det således muligt ikke kun at udjævne spændings- og strømbølgerne, men også at øge værdien af emk induceret af generatoren.
Ovenfor betragtede vi en elektrisk generator bestående af permanente magneter og en eller flere vindinger, hvori der opstår strøm. Til praktiske formål er sådanne generatorer uegnede, da det er umuligt at opnå høj effekt fra dem. Dette forklares af det faktum, at den magnetiske flux skabt af en permanent magnet er meget lille. Derudover skaber mellemrummet mellem polerne betydelig modstand mod den magnetiske flux. Den magnetiske flux svækkes endnu mere. Derfor i kraftige generatorer, som omfatter diesellokomotiver, bruger elektromagneter, der skaber en stærk magnetisk excitationsflux (fig. 6). For at reducere den magnetiske modstand i generatorens magnetiske kredsløb placeres viklingsvindingerne på en stålcylinder, som fylder næsten hele rummet mellem polerne.
Denne cylinder med en vikling og en samler placeret på den kaldes generatorarmaturet.
Ris. 6. Generatorkredsløb med elektromagnetisk system excitation og massivt stålanker
Generatorens excitationsvikling er placeret på kernerne af hovedpolerne. Når strøm passerer gennem det, dannes et magnetfelt, kaldet feltet af hovedpolerne. Når generatorens eksterne kredsløb er åbent, er de magnetiske kraftlinjer placeret i polerne og ankeret symmetrisk i forhold til den lodrette akse (fig. 7, a). For at forstå driftsegenskaberne for en elektrisk maskine introducerer vi begreberne geometriske og fysiske neutrale.
En geometrisk neutral er en linje trukket gennem midten af ankeret vinkelret på aksen af de modsatte poler ( vandret linje 01-01). Den fysiske neutrale er en betinget linje, der adskiller nord- og sydpolens indflydelseszoner på ankerviklingen og løber vinkelret på retningen af den elektriske maskines magnetiske flux.
I viklingslederen, som passerer gennem den fysiske neutral, når ankeret roterer, er emf. er ikke induceret, da en sådan leder glider langs de magnetiske kraftlinjer uden at krydse dem. I fravær af strøm i armaturet (se fig. 7, a) fysisk neutral n-n falder sammen med den geometriske neutrale.
Fig.7. Ankerreaktion.
a er den magnetiske flux af hovedpolerne; b - magnetisk flux skabt af ankerviklingen; c er den samlede magnetiske flux af den belastede generator
Når det eksterne kredsløb af den elektriske maskine er lukket, vil strømmen strømme gennem ankerviklingen. Hele armaturet i dette tilfælde vil være en kraftig elektromagnet, der består af en stålkerne og en vikling, gennem hvilken strøm passerer. Som følge heraf er der ud over polfluxen en anden magnetisk flux i den belastede generator, kaldet ankerfluxen (fig. 7, b). Den magnetiske flux af ankeret er rettet vinkelret på fluxen af hovedpolerne. Begge magnetiske fluxer overlejrer hinanden og danner det totale eller resulterende felt vist i fig. 7, ca. Retningen af generatorens magnetfelt som et resultat af ankerfeltets virkning forskydes mod ankerets rotation. Den fysiske neutrale skifter også i samme retning, som i dette tilfælde indtager positionen n1-n1.
Effekten af ankerets magnetfelt på polernes felt kaldes ankerreaktionen. Armaturreaktionen påvirker generatorens drift negativt. Børster M-M elektrisk maskiner skal altid installeres i retning af den fysiske neutral. Derfor er det nødvendigt at forskyde generatorbørsterne i forhold til den geometriske neutral med en vis vinkel P (fig. 7, c), da der ellers opstår stærke gnister mellem børsterne og kommutatoren. Gnister forårsager svidning på overfladen af kommutatoren og børster og deaktiverer dem. Jo større ankerstrøm, jo stærkere ankerreaktion, jo større vinkel skal børsterne flyttes. Med hyppige ændringer i belastningen af en diesellokomotivgenerator ville det være nødvendigt næsten konstant at ændre placeringen af dens børster.
Armaturreaktionen forskyder ikke kun hovedpolernes magnetfelt, men svækker det også delvist, hvilket fører til et fald i emissionen induceret af generatoren. d.s.
For at svække ankerreaktionen i generatorer installeres yderligere poler mellem hovedpolerne, og nogle gange til samme formål placeres en kompensationsvikling i hovedpolernes polstykker. De ekstra poler skaber et yderligere magnetfelt, som i de områder, hvor børsterne er installeret, er rettet mod ankerfeltet, som et resultat af dets virkning neutraliseres (fig. 8).
Ris. 8. Generatorkredsløb med ekstra poler
Dette er dog ikke begrænset til positiv indflydelse ekstra poler til generatordrift. Efter at have passeret gennem generatorens neutrale, ændres retningen af strømmen i hver vikling af viklingen (se fig. 7) meget hurtigt til det modsatte. I neutral er spolen kortsluttet af børsterne. Sådan en tur kaldes pendling (Kommutation fra det latinske ord commutatio - forandring, forandring). I de kommuterende drejninger (sektioner) af ankerviklingen på grund af meget hurtig ændring strømmens retning, opstår der en ret stor emk. selvinduktion og gensidig induktion, som kaldes reaktiv emf. Denne e.m.f. i omskiftningssektionerne forstærkes af virkningen af den magnetiske flux af ankeret, som de krydser. Virkning af reaktiv emf. fører til kraftig gnistdannelse af børsterne. De ekstra poler er designet således, at deres magnetiske flux er lidt større end armaturets magnetiske flux. På grund af dette induceres yderligere emk i koblingssektionerne. Ny e.m.f. har den modsatte retning af den reaktive emk og slukker den, hvilket forhindrer intens gnistdannelse.
Armaturets magnetfelt ændres med generatorens belastning (strøm), så for at neutralisere det er det nødvendigt at ændre feltet kompensationsanordninger. Den ekstra polvikling er forbundet i serie med ankerviklingen, og hele ankerstrømmen passerer gennem den. Efterhånden som generatorstrømmen stiger, øges ankerets magnetiske flux, men samtidig øges den kompenserende magnetiske flux af de ekstra poler.
Kompensationsviklingen gør det muligt yderligere at forbedre fordelingen af magnetisk flux i en elektrisk maskine. Fra fig. 7 er det således let at se, at som et resultat af ankerreaktionens virkning bliver hovedpolernes magnetiske flux ujævn - på den ene side af polen intensiveres den, og på den anden side svækkes den. Dette fører til en ujævn belastning af armaturviklingen, nogle af drejningerne vil blive overbelastet, og børsternes arbejdsforhold forværres.
Ved hjælp af en kompenserende vikling placeret på hovedpolerne elimineres forvrængning af den magnetiske flux direkte under hovedpolerne. Men samtidig brug af yderligere poler og en kompensationsvikling komplicerer designet af elektriske maskiner betydeligt. Hvis det er muligt at opnå tilfredsstillende drift af en elektrisk maskine ved brug af ekstra poler, forsøger de ikke at bruge en kompensationsvikling. Der er fundet kompensationsviklinger praktisk anvendelse kun i kraftige elektriske maskiner.
De følgende figurer viser G-21 generatoren ved 12 V, 0,22 kW, 1450 -7000 rpm.
stifte bekendtskab med enheden, driftsprincip, de vigtigste driftsformer for en jævnstrømsgenerator med uafhængig excitation;
tilegne sig praktiske færdigheder i at starte, betjene og stoppe en DC-generator;
eksperimentelt bekræfte teoretisk information om en jævnstrømsgenerators egenskaber.
Grundlæggende teoretiske principper
DC elektriske maskiner kan fungere både i generatortilstand og i motortilstand, dvs. har egenskaben reversibilitet.
DC generator - det er elektrisk en maskine designet til at omdanne mekanisk energi til elektrisk jævnstrømsenergi.
DC motor-en elektrisk maskine designet til at omdanne elektrisk jævnstrøm til mekanisk energi.
Et generelt billede af en DC elektrisk maskine er vist i fig. 1.
Design af en DC elektrisk maskine
Som enhver anden elektrisk maskine består en jævnstrømsmaskine af en stationær del - stator og den roterende del - rotor 1 udfører funktionen ankre, da EMF induceres i dens viklinger.
I maskinens stator er der en excitationsvikling, der skaber den nødvendige magnetiske flux F. Statoren består af en cylindrisk ramme 2 (stålstøbning, stålrør eller svejset stålplade), hvortil de 3 og yderligere 4 poler med feltviklinger er fastgjort. Statorens ender er dækket af lejeskjolde 5. Lejer presses ind i dem, og børstetværarmen med børster 6 forstærkes.
Armaturet består af en cylindrisk pakke (lavet af lakerede plader af elektrisk stål for at dæmpe hvirvelstrømme). En vikling forbundet til samler 7; alt dette er fastgjort til ankerakslen.
Driftsprincip
Den enkleste elbil kan repræsenteres som en spole, der roterer i et magnetfelt (fig. 2, EN,b). Enderne af spolen bringes ud på to samleplader. Faste børster presses mod kommutatorpladerne, hvortil der er tilsluttet et eksternt kredsløb.
Driftsprincippet for en elektrisk maskine er baseret på fænomenet elektromagnetisk induktion. Lad os overveje princippet om drift af en elektrisk maskine i generatortilstand. Lad spolen blive drevet til rotation af en ekstern drivmotor (PD). Spolen krydser et magnetfelt, og ifølge loven om elektromagnetisk induktion induceres en variabel emk i den , hvis retning er bestemt af højrehåndsreglen. Hvis det eksterne kredsløb er lukket, vil der strømme en strøm gennem det, rettet fra den nederste børste til forbrugeren og fra den til den øvre børste. Den nederste børste viser sig at være den positive terminal på generatoren, og den øverste børste viser sig at være den negative terminal. Når drejningen drejes med 180 0, bevæger lederne fra zonen af den ene pol sig til den anden pols zone, og retningen af EMF i dem ændres til det modsatte. Samtidig kommer den øverste kommutatorplade i kontakt med den nedre børste, og den nederste plade kommer i kontakt med den øvre børste. Strømretningen i det eksterne kredsløb ændres ikke. Samlerpladerne giver således ikke kun en forbindelse mellem den roterende spole og det eksterne kredsløb, men fungerer også som omskifter, dvs. er den enkleste mekaniske ensretter.
For at reducere ripple i en jævnstrømsgenerator placeres der i stedet for én spole rundt om ankeromkredsen flere jævnt fordelte viklinger, som danner ankerviklingen, og som forbindes for at ændre emk'ens polaritet til en kollektor bestående af et større antal segmenter. Derfor pulserer EMF i kredsløbet mellem børsteterminalerne ikke længere så kraftigt, dvs. viser sig at være næsten konstant.
For denne konstant EMF er følgende udtryk gyldigt:
E=Med 1 Фn,
Hvor Med 1 - koefficient afhængigt af ankerets strukturelle elementer og antallet af poler på den elektriske maskine; F- magnetisk flux; n- anker rotationsfrekvens.
Når maskinen kører i generatortilstand, løber strømmen gennem et lukket eksternt kredsløb og en drejning af ankerviklingen i = jeg I, hvis retning falder sammen med retningen af EMF (se fig. 2, b). Ifølge Amperes lov, samspillet mellem strøm jeg og magnetfelt I skaber styrke f, som er rettet vinkelret I Og jeg. Kraftens retning f bestemmes af venstrehåndsreglen: kraften virker på den øverste leder til venstre, på den nederste leder - til højre. Dette par af kræfter skaber et drejningsmoment M vr, rettet i dette tilfælde mod uret og lige
M=Med 2 Fjeg JEG.
Dette moment modvirker drivmomentet, dvs. er et bremsemoment.
Armaturstrøm jeg jeg forårsager i ankerviklingen med modstand R jeg spændingsfald R jeg jeg jeg , så under belastning spændingen U på børsteledningerne er der mindre end EMF, nemlig
U = E – R jeg jeg JEG.
§ 105. ENHEDER AF DC GENERATOR
Den stationære del i DC-maskiner er induktiv, dvs. skaber et magnetfelt, og den roterende del induceres (armatur).
Den stationære del af maskinen (fig. 134, a) består af hovedpoler 1, ekstra poler 2 og ramme 3. Hovedpolen (fig. 134, b) er en elektromagnet, der skaber en magnetisk flux. Den består af en kerne 4, en magnetiseringsvikling 7 og et polstykke 8. Stængerne monteres på rammen 6 ved hjælp af en bolt 5. Polkernen er støbt af stål og har et ovalt tværsnit. Polkernen er markeret med en excitationsspole viklet af isoleret kobbertråd. Spolerne af alle poler er forbundet i serie og danner en excitationsvikling. Strømmen, der flyder gennem feltviklingen, skaber en magnetisk flux. Polstykket holder feltviklingen på polen og sikrer, at magnetfeltet er jævnt fordelt under polen. Polstykket er formet således, at luftspalten mellem polerne og armaturet er ens i hele polbuens længde. De ekstra poler har også en kerne og en vikling.
Yderligere poler er installeret i midtpunkterne mellem hovedpolerne, og deres antal kan være enten lige mange hovedstolper, eller halvt så meget. Yderligere stænger er installeret i højeffektmaskiner, og de tjener til at forhindre gnister under børsterne. I maskiner med lav effekt er der normalt ingen ekstra poler.
Rammen er støbt af stål og er maskinens skelet. Hoved- og ekstrastængerne er fastgjort til rammen, samt sideskjolde med lejer, der holder maskinakslen på endesiderne. Ved hjælp af rammen monteres maskinen på fundamentet.
Den roterende del af maskinen (anker) (fig. 135, a) består af kerne 1, vikling 2 og samler 3. Armaturkernen er en cylinder samlet af plader af elektrisk stål. Arkene er isoleret fra hinanden med lak eller papir for at reducere hvirvelstrømstab. Stålplader stemples på maskiner efter en skabelon; de har riller, hvori ankerviklingens ledere er lagt. Luftkanaler er lavet i armaturets krop for at afkøle viklingen og ankerkernen.
Armaturviklingen er lavet af kobber isoleret ledning eller fra kobberstænger med rektangulært tværsnit. Den består af sektioner lavet på specielle skabeloner og placeret i ankerkernens riller. En enkeltdrejet sektion består af to aktive ledninger forbundet med hinanden.
Sektioner kan ikke have én, men mange omgange. Sådanne sektioner kaldes multi-turn. Viklingen er omhyggeligt isoleret fra kernen og fastgjort i rillerne med trækiler. Frontled er forstærket med stålbånd. Alle viklingssektioner placeret på ankeret er forbundet med hinanden i serie og danner et lukket kredsløb. Ledningerne, der forbinder de to sektioner, følger efter hinanden i overensstemmelse med viklingsmønsteret, er forbundet med samlepladerne.
Opsamleren er en cylinder bestående af individuelle plader. Samlerpladerne er lavet af hårdttrukket kobber og er isoleret mellem hinanden og fra kroppen med micanit pakninger. For at fastgøres til bøsningen er kommutatorpladerne formet til en svalehale, som spændes fast mellem et fremspring på bøsningen og en skive formet til at passe til pladens form. Skiven er fastgjort til bøsningen med bolte.
Opsamleren er den mest strukturelt komplekse og den mest kritiske del af maskinen. Overfladen af kommutatoren skal være strengt cylindrisk for at undgå slag og gnister fra børsterne.
For at forbinde armaturviklingen til det eksterne kredsløb placeres faste børster på kommutatoren, som kan være grafit, carbon-grafit eller bronze-grafit. I højspændingsmaskiner anvendes grafitbørster, som har en høj kontaktmodstand mellem børsten og kommutatoren. lav spænding- bronze-grafit børster. Børster placeres i specielle børsteholdere (fig. 135, b). Børste 4, placeret i børsteholderburet, presses af fjeder 5 til kommutatoren. Hver børsteholder kan indeholde flere børster forbundet parallelt.
Børsteholderne er monteret på børstebolte, som igen er fastgjort til traversen. Børsteholderen har et hul til at fastgøre den til børstestiften.
Børstefingrene er isoleret fra traversen med isolerende skiver og bøsninger. Antallet af børsteholdere er normalt lig med antallet af stænger.
Traversen monteres på lejeskjoldet i små og medium kraft eller fastgjort til rammen i højeffektmaskiner. Traversen kan drejes og derved ændre børsternes position i forhold til stængerne.
Traversen er typisk installeret i en position, hvor placeringen af børsterne i rummet falder sammen med placeringen af hovedpolernes midtpunkter.
Lad os tage et kig driftsprincippet for en DC-generator, lad os lære ham at kende designfunktioner og driftsprincippet.
Det fungerer baseret på loven om elektromagnetisk induktion. Ifølge denne lov induceres en emk i en leder, der bevæger sig i et magnetfelt og krydser en magnetisk flux.
Det magnetiske kredsløb, gennem hvilket den magnetiske flux er lukket, er en af de vigtigste generator dele DC.
Magnetisk DC generator kredsløb(vist i figur 1) består af en stationær del - statoren (1) og en roterende del - rotoren (4).
Statoren er et stållegeme, hvortil andre maskindele er fastgjort, bl.a magnetiske poler(2). En magnetiseringsvikling (3) er monteret på de magnetiske poler, som drives af jævnstrøm og skaber den magnetiske hovedflux Ф0.
Magnetisk kredsløb af en fire-polet jævnstrømsgenerator.
Plader, hvorfra det magnetiske rotorkredsløb er samlet: a - med åbne riller, b - med semi-lukkede riller
Maskinrotoren er samlet fra stemplet stålplader med riller rundt om omkredsen og med huller til skaft og ventilation. Arbejdsvikling af en DC-generator indsat i rotorens riller (5 på billede 1). Denne vikling induceres af en emk af den magnetiske hovedflux. Viklen kaldes også armaturviklingen, så DC generator rotor normalt kaldet et anker.
Mening generator emf DC kan ændre sig, men dens polaritet forbliver konstant. Driftsprincippet for DC-generatoren er vist i figur 3.
Magnetisk flux skabes af polerne af en permanent magnet. Antag, at ankerviklingen består af en omgang, hvis ender er forbundet med forskellige halvringe, der er isoleret fra hinanden. Fra disse halvringe dannes en samler, der roterer sammen med ankerviklingen. Samtidig bevæger stationære børster sig langs kommutatoren.
Når en spole roterer i et magnetfelt, induceres en emk i den: e = B*l*v
- hvor B er magnetisk induktion, l er længden af lederen, v er dens lineære hastighed.
Når spolens plan falder sammen med planet for polernes midterlinje (spolen er placeret lodret), krydser lederne den maksimale magnetiske flux. På dette tidspunkt induceres den maksimale EMF i dem. I det tilfælde, hvor spolen indtager en vandret position, er emk i lederne nul.
I en leder bestemmes retningen af EMF af højrehåndsreglen (i figur 3 er det vist som pile). Når lederen under spolens rotation passerer under den anden pol, ændres retningen af EMF i den til det modsatte. Men da kommutatoren roterer med spolen, og børsterne er stationære, er der altid forbundet en leder til den øvre børste, som er placeret under nordpolen, hvis emf er rettet fra børsten. Som et resultat forbliver børsternes polaritet uændret og forbliver derfor uændret i retning af EMF på børsterne - e (figur 4).
Den enkleste DC-generator EN.
Ændring i tid af EMF for den enkleste jævnstrømsgenerator.
På trods af at EMF den enkleste jævnstrømsgenerator er konstant i retning, men varierer i værdi. Da for en omdrejning af drejningen tager EMF 2 gange værdien lig med nul og 2 gange den maksimale værdi. For de fleste DC-modtagere er en EMF med så stor en krusning uegnet og kan strengt taget ikke kaldes konstant.
For at reducere krusning er ankerviklingen af en DC-generator lavet af stort antal drejninger (spoler), og opsamleren er lavet af et stort antal opsamlerplader, der er isoleret fra hinanden.
For mere detaljeret at overveje processen med at udjævne pulsationer, lad os tage viklingen af et ringarmatur som et eksempel (figur 5). Den består af fire spoler (1, 2, 3, 4), hver med to vindinger. Armaturet bevæger sig i urets retning med en frekvens n og i lederne af ankerviklingen, som er placeret på uden for armatur, induceres EMF (bevægelsesretningen er angivet med pile).
Armaturviklingen er et lukket kredsløb, der består af vindinger forbundet i serie. I dette tilfælde repræsenterer ankerviklingen i forhold til børsterne to parallelle grene. I figur 5a består den ene parallelgren af spole 2, den anden fra spole 4 (i spole 1 og 3 induceres ingen EMF, og de er forbundet i begge ender til en børste). I figur 5b er ankeret vist i den position, det indtager efter 1/8 af en drejning. I denne position består en parallel gren af ankerviklingen af serieforbundne spoler 1 og 2, og den anden af serieforbundne spoler 3 og 4.
Ordning af den enkleste jævnstrømsgenerator med et ringarmatur.
Når ankeret roterer i forhold til børsterne, har hver spole konstant polaritet.
Figur 6a viser, hvordan spolernes EMF ændres over tid, når ankeret roterer. EMF på børsterne er lig med EMF for hver af de parallelle grene af armaturviklingen.
Fra figur 5 kan det ses, at emk af en parallel gren er lig med enten summen af emk af to tilstødende spoler eller emk af en spole:
Som et resultat af dette reduceres EMF-pulseringerne af armaturviklingen mærkbart (figur 6b). Det betyder, at man ved at øge antallet af vindinger og samleplader kan opnå en næsten konstant EMF af ankerviklingen.
Ændring i tid af spolernes EMF og viklingen af ringarmaturet.