หลักการทำงานของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงพร้อมการกระตุ้นแบบอิสระ เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรง: อุปกรณ์, แอปพลิเคชัน

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าเป็นเครื่องจักรไฟฟ้าที่แปลงพลังงานกลเป็นพลังงานไฟฟ้า หลักการทำงานของเครื่องกำเนิดไฟฟ้านั้นขึ้นอยู่กับการใช้งานของปรากฏการณ์ การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าซึ่งมีดังต่อไปนี้ หากอยู่ในสนามแม่เหล็ก แม่เหล็กถาวรเคลื่อนตัวนำเพื่อให้มันข้ามฟลักซ์แม่เหล็ก จากนั้นแรงเคลื่อนไฟฟ้า (EMF) จะเกิดขึ้นในตัวนำ เรียกว่า แรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำ (การเหนี่ยวนำจากคำภาษาละติน inductio - คำแนะนำ แรงจูงใจ) หรือแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำ แรงเคลื่อนไฟฟ้ายังเกิดขึ้นเมื่อตัวนำยังคงนิ่งและแม่เหล็กเคลื่อนที่ ปรากฏการณ์การเกิดแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำ ในตัวนำเรียกว่าการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า หากตัวนำที่เหนี่ยวนำแรงเคลื่อนไฟฟ้าเชื่อมต่อกับตัวนำปิด วงจรไฟฟ้าจากนั้นอยู่ภายใต้อิทธิพลของแรงเคลื่อนไฟฟ้า กระแสจะไหลผ่านวงจร เรียกว่า กระแสเหนี่ยวนำ
ได้มีการทดลองแล้วว่าขนาดของแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำที่เกิดขึ้นในตัวนำเมื่อมันเคลื่อนที่ในสนามแม่เหล็กจะเพิ่มขึ้นตามการเหนี่ยวนำที่เพิ่มขึ้น สนามแม่เหล็กความยาวของตัวนำและความเร็วของการเคลื่อนที่ แรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำ เกิดขึ้นเมื่อตัวนำข้ามสนามแม่เหล็กเท่านั้น เมื่อตัวนำเคลื่อนที่ไปตามสนามแม่เหล็ก สายไฟอีเอ็มเอฟ ไม่ได้ถูกชักจูงในนั้น ทิศทางของแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำ และกระแสจะถูกกำหนดได้ง่ายที่สุดตามกฎ มือขวา(รูปที่ 1): ถ้าฝ่ามือขวาจับจนเส้นสนามแม่เหล็กเข้าไป แสดงว่าเกิดการงอ นิ้วหัวแม่มือจะระบุทิศทางการเคลื่อนที่ของตัวนำ จากนั้นนิ้วที่ยื่นออกมาที่เหลือจะระบุทิศทางการออกแรงของแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำ และทิศทางของกระแสในตัวนำ เส้นสนามแม่เหล็กพุ่งจากขั้วเหนือของแม่เหล็กไปทางทิศใต้

ข้าว. 1. การกำหนดทิศทางของแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำ ตามกฎมือขวา

มี ความคิดทั่วไปเกี่ยวกับการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า ให้พิจารณาหลักการทำงานของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ง่ายที่สุด (รูปที่ 2) ตัวนำในรูปแบบของโครงที่ทำจาก ลวดทองแดงติดตั้งบนแกนและวางไว้ในสนามแม่เหล็ก ปลายของเฟรมติดอยู่กับสองซีก (กึ่งกลาง) ของวงแหวนหนึ่งที่แยกออกจากกัน แผ่นสัมผัส (แปรง) เลื่อนไปตามวงแหวนนี้ วงแหวนดังกล่าวประกอบด้วยกึ่งวงแหวนที่หุ้มฉนวนเรียกว่าคอมมิวเตเตอร์และแต่ละวงแหวนกึ่งวงแหวนเรียกว่าแผ่นสับเปลี่ยน แปรงบนตัวสับเปลี่ยนจะต้องจัดเรียงในลักษณะที่เมื่อเฟรมหมุนพวกมันจะเคลื่อนที่จากครึ่งวงแหวนหนึ่งไปยังอีกวงแหวนหนึ่งพร้อมกันในช่วงเวลาที่แรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำในแต่ละด้านของเฟรมเป็นศูนย์นั่นคือ เมื่อเฟรม ผ่านของคุณ ตำแหน่งแนวนอน.

ข้าว. 2. เครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ง่ายที่สุด ดี.ซี

ด้วยความช่วยเหลือของตัวสะสม แรงเคลื่อนไฟฟ้าของตัวแปรที่เกิดขึ้นในเฟรมจะถูกแก้ไข และกระแสในทิศทางคงที่จะถูกสร้างขึ้นในวงจรภายนอก
โดยการเชื่อมต่อวงจรภายนอกเข้ากับแผ่นสัมผัสด้วยเครื่องมือวัดทางไฟฟ้าที่บันทึกค่าของกระแสเหนี่ยวนำ เราจะตรวจสอบให้แน่ใจว่าอุปกรณ์ดังกล่าวเป็นเครื่องกำเนิดกระแสตรงจริงๆ
ได้ตลอดเวลา E (รูปที่ 3) ซึ่งเกิดขึ้นในด้านการทำงาน L ของเฟรม อยู่ตรงข้ามกับทิศทางของแรงเคลื่อนไฟฟ้าที่เกิดขึ้นในด้านการทำงาน B ทิศทางของแรงเคลื่อนไฟฟ้า ในแต่ละด้านของเฟรมสามารถกำหนดได้อย่างง่ายดายโดยใช้กฎมือขวา แรงเคลื่อนไฟฟ้าที่เกิดจากทั้งเฟรมจะเท่ากับผลรวมของแรงเคลื่อนไฟฟ้าที่เกิดขึ้นในแต่ละด้านการทำงาน ขนาดของแรงเคลื่อนไฟฟ้าในเฟรมมีการเปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่อง ในเวลาที่กรอบพอดี ตำแหน่งแนวตั้งจำนวนสายไฟที่ตัวนำตัดขวางใน 1 วินาทีจะมากที่สุด และแรงเคลื่อนไฟฟ้าสูงสุดจะถูกเหนี่ยวนำในเฟรม เมื่อเฟรมผ่านตำแหน่งแนวนอน ด้านการทำงานของมันจะเลื่อนไปตามเส้นแรงโดยไม่ตัดกัน และแรงเคลื่อนไฟฟ้า ไม่ได้ชักนำ ในช่วงการเคลื่อนที่ของด้าน B ของเฟรมไปยังขั้วใต้ของแม่เหล็ก (รูปที่ 3, a, b) กระแสในนั้นจะมุ่งตรงมาหาเรา กระแสนี้ไหลผ่านครึ่งวงแหวน แปรง 2 เมตรไปที่แปรง / และด้าน A ของกรอบ ด้านนี้ของเฟรม กระแสถูกเหนี่ยวนำในทิศทางที่ห่างจากเรา ของคุณ มูลค่าสูงสุดอีเอ็มเอฟ ในกรอบถึงเมื่อด้านข้างอยู่ใต้เสาโดยตรง (รูปที่ 3, b)

ข้าว. 3. แผนผังการทำงานของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรง

ด้วยการหมุนเฟรมเพิ่มเติม แรงเคลื่อนไฟฟ้า ลดลงและหลังจากหนึ่งในสี่ของเทิร์นจะเท่ากับศูนย์ (รูปที่ 3, c) ในเวลานี้ แปรงจะเคลื่อนจากวงแหวนครึ่งวงหนึ่งไปอีกวงหนึ่ง ดังนั้น ในระหว่างครึ่งแรกของการหมุนของเฟรม แต่ละครึ่งวงแหวนของคอมมิวเตเตอร์จะสัมผัสกันด้วยแปรงเพียงอันเดียว กระแสที่ไหลผ่านวงจรภายนอกในทิศทางเดียวจากแปรง 2 ถึงแปรง 1 เราจะหมุนเฟรมต่อไป แรงเคลื่อนไฟฟ้าในเฟรมเริ่มเพิ่มขึ้นอีกครั้ง เนื่องจากด้านการทำงานของมันจะข้ามเส้นแรงแม่เหล็ก อย่างไรก็ตามทิศทางของแรงเคลื่อนไฟฟ้า กลับด้านเนื่องจากตัวนำตัดผ่านฟลักซ์แม่เหล็กในทิศทางตรงกันข้าม กระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำในด้าน A ของเฟรมหันเข้าหาเราแล้ว แต่เนื่องจากเฟรมหมุนด้วยตัวสับเปลี่ยน วงแหวนครึ่งวงที่เชื่อมต่อกับด้าน A ของเฟรมจึงไม่ได้สัมผัสกับแปรง 1 แต่ใช้แปรง 2 (รูปที่ 3, d) และกระแสในที่เดียวกัน ทิศทางที่ผ่านวงจรภายนอกเหมือนกับเวลาครึ่งแรกของการปฏิวัติ ดังนั้นตัวสะสมจะแก้ไขกระแสไฟฟ้านั่นคือทำให้มั่นใจได้ว่ากระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำในวงจรภายนอกจะผ่านในทิศทางเดียว เมื่อสิ้นสุดไตรมาสสุดท้ายของการปฏิวัติ (รูปที่ 3, e) เฟรมจะกลับสู่ตำแหน่งเดิม (ดูรูปที่ 3, a) หลังจากนั้นจะทำซ้ำกระบวนการทั้งหมดในการเปลี่ยนแปลงกระแสในวงจร
ดังนั้นระหว่างแปรง 2 และ 1 จะมีแรงเคลื่อนไฟฟ้าคงที่ในทิศทางและกระแสผ่านวงจรภายนอกจะไหลในทิศทางเดียวเสมอ - จากแปรง 2 ถึงแปรง 1 แม้ว่ากระแสนี้จะยังคงคงที่ในทิศทาง แต่ขนาดจะเปลี่ยน t จ. เต้นเป็นจังหวะ กระแสไฟฟ้าประเภทนี้ใช้งานได้ยากจริง
ลองพิจารณาวิธีการรับกระแสที่มีระลอกคลื่นเล็ก ๆ นั่นคือกระแสที่ค่าเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยระหว่างการทำงานของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ลองนึกภาพเครื่องกำเนิดที่ประกอบด้วยสองรอบที่ตั้งฉากกัน (รูปที่ 4) จุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดของแต่ละเทิร์นเชื่อมต่อกับตัวสับเปลี่ยน ปัจจุบันประกอบด้วยแผ่นสับเปลี่ยนสี่แผ่น

รูปที่ 4. เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงที่มีสองรอบ

เมื่อการหมุนเหล่านี้หมุนในสนามแม่เหล็ก แรงเคลื่อนไฟฟ้าจะเกิดขึ้นในนั้น อย่างไรก็ตามแรงเคลื่อนไฟฟ้าเกิดขึ้นในแต่ละเทิร์น ไม่ถึงค่าศูนย์และค่าสูงสุดพร้อมกัน แต่หลังจากนั้นซึ่งกันและกันตามเวลาที่สอดคล้องกับการหมุนของการหมุนหนึ่งในสี่ของการหมุนเต็มเช่น 90° ในตำแหน่งที่แสดงในรูปที่ 4 จะมีแรงเคลื่อนไฟฟ้าสูงสุดเท่ากับ Emax เกิดขึ้นในเทิร์นที่ 1 มี 2 ​​e ตามลำดับ d.s. ไม่ถูกเหนี่ยวนำ เนื่องจากด้านการทำงานของมันเลื่อนไปตามเส้นสนามแม่เหล็กโดยไม่ข้ามเส้นเหล่านั้น ค่าแรงเคลื่อนไฟฟ้าของการหมุนจะแสดงในรูปที่ 5 เมื่อเทิร์นต่างๆ แรงเคลื่อนไฟฟ้าของเทิร์นที่ 1 ลดลง เมื่อเทิร์นหมุนไป 1/8 เทิร์น E.M.F. เทิร์น 1 จะเท่ากับเอมิน ในขณะนี้ แปรงจะเคลื่อนไปยังแผ่นสะสมคู่ที่สองที่เชื่อมต่อกับเทิร์น 2 เทิร์น 2 ได้หมุนไปแล้ว 1/8 เทิร์น ข้ามเส้นสนามแม่เหล็กและแรงเคลื่อนไฟฟ้าถูกเหนี่ยวนำอยู่ในนั้น ซึ่งเท่ากับค่าเดียวกันของ เอม. ด้วยการหมุนรอบเพิ่มเติม แรงเคลื่อนไฟฟ้า เทิร์นที่ 2 เพิ่มเป็นค่าสูงสุดเอมะห์ ดังนั้นแปรงจึงเชื่อมต่อกับการหมุนอย่างต่อเนื่อง โดยแรงเคลื่อนไฟฟ้าจะถูกเหนี่ยวนำด้วยค่าจาก Emin ถึง Emax

รูปที่ 5 เส้นโค้งการเต้นเป็นจังหวะของแรงเคลื่อนไฟฟ้าของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบหมุนสองรอบ

กระแสในวงจรภายนอกของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเกิดขึ้นจากการกระทำของแรงเคลื่อนไฟฟ้าทั้งหมด ดังนั้นจึงไหลอย่างต่อเนื่องและมีทิศทางเดียวเท่านั้น กระแสเหมือนเมื่อก่อนจะเต้นเป็นจังหวะ แต่การเต้นจะน้อยกว่าหนึ่งรอบมากเนื่องจากแรงเคลื่อนไฟฟ้า เครื่องกำเนิดไฟฟ้าไม่ลดลงเหลือศูนย์
ด้วยการเพิ่มจำนวนตัวนำ (รอบ) ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและตามจำนวนแผ่นสะสมก็เป็นไปได้ที่จะทำให้ระลอกคลื่นในปัจจุบันมีขนาดเล็กมากนั่นคือค่าปัจจุบันจะเกือบคงที่ ตัวอย่างเช่น มีแผ่นสะสม 20 แผ่นอยู่แล้ว การแกว่งของแรงเคลื่อนไฟฟ้า เครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะไม่เกิน 1% ของมูลค่าเฉลี่ย ในวงจรภายนอกเราได้รับกระแสที่มีขนาดเกือบคงที่
ในขณะเดียวกันก็เห็นได้ง่ายว่าเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่แสดงในรูปที่ 4 ก็มีข้อเสียเปรียบที่สำคัญเช่นกัน ในช่วงเวลาใดก็ตาม วงจรภายนอกจะถูกเชื่อมต่อผ่านแปรงเข้ากับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเพียงรอบเดียวเท่านั้น เทิร์นที่สองในเวลาเดียวกันไม่ได้ใช้เลย แรงเคลื่อนไฟฟ้าที่เกิดขึ้นในการหมุนรอบเดียวมีน้อยมาก ซึ่งหมายความว่ากำลังของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะมีน้อย
เพื่อการใช้งานต่อเนื่องทุกเทิร์น พวกมันจะเชื่อมต่อกันแบบอนุกรม เพื่อจุดประสงค์เดียวกัน จำนวนแผ่นสะสมจะลดลงตามจำนวนรอบการม้วน จุดสิ้นสุดของหนึ่งและจุดเริ่มต้นของการหมุนครั้งต่อไปของขดลวดจะเชื่อมต่อกับแผ่นสะสมแต่ละแผ่น การหมุนในกรณีนี้คือแหล่งที่เชื่อมต่อแบบอนุกรม กระแสไฟฟ้าและสร้างขดลวดกระดองของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ตอนนี้แรงเคลื่อนไฟฟ้าของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเท่ากับผลรวมของแรงเคลื่อนไฟฟ้าที่เกิดขึ้นในการหมุนที่เชื่อมต่อระหว่างแปรง นอกจากซีรีส์ที่หนึ่งแล้ว ยังมีรูปแบบอื่นสำหรับการเชื่อมต่อการหมุนที่คดเคี้ยว จำนวนเทิร์นมีขนาดใหญ่พอที่จะได้รับ จำนวนเงินที่ต้องการอีเอ็มเอฟ เครื่องกำเนิดไฟฟ้า ดังนั้นนักสะสมรถจักรไฟฟ้าดีเซลจึงได้รับเครื่องจักรไฟฟ้าด้วย จำนวนมากจาน
ดังนั้นด้วยการหมุนวนจำนวนมากจึงเป็นไปได้ที่ไม่เพียง แต่จะทำให้แรงดันและกระแสกระเพื่อมเรียบขึ้นเท่านั้น แต่ยังเพิ่มค่าของแรงเคลื่อนไฟฟ้าที่เกิดจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าด้วย
ข้างต้นเราพิจารณาเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ประกอบด้วยแม่เหล็กถาวรและหนึ่งหรือหลายรอบที่เกิดกระแสไฟฟ้า เพื่อวัตถุประสงค์ในทางปฏิบัติเครื่องกำเนิดไฟฟ้าดังกล่าวไม่เหมาะสมเนื่องจากเป็นไปไม่ได้ที่จะได้รับพลังงานสูงจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเหล่านี้ สิ่งนี้อธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าฟลักซ์แม่เหล็กที่สร้างโดยแม่เหล็กถาวรมีขนาดเล็กมาก นอกจากนี้ช่องว่างระหว่างขั้วยังสร้างความต้านทานต่อฟลักซ์แม่เหล็กได้อย่างมาก ฟลักซ์แม่เหล็กอ่อนลงมากยิ่งขึ้น ดังนั้นใน เครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ทรงพลังซึ่งรวมถึงตู้รถไฟดีเซล ให้ใช้แม่เหล็กไฟฟ้าที่สร้างฟลักซ์กระตุ้นแม่เหล็กแรงสูง (รูปที่ 6) เพื่อลดความต้านทานแม่เหล็กของวงจรแม่เหล็กของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า การหมุนของขดลวดจะถูกวางไว้บนกระบอกเหล็ก ซึ่งเติมเต็มช่องว่างเกือบทั้งหมดระหว่างขั้ว
กระบอกสูบที่มีขดลวดและมีตัวสะสมอยู่เรียกว่ากระดองเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

ข้าว. 6. วงจรเครื่องกำเนิดไฟฟ้าด้วย ระบบแม่เหล็กไฟฟ้าแรงกระตุ้นและสมอเหล็กขนาดใหญ่

ขดลวดกระตุ้นของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าตั้งอยู่บนแกนของเสาหลัก เมื่อกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน จะเกิดสนามแม่เหล็กขึ้น เรียกว่า สนามของขั้วหลัก เมื่อวงจรภายนอกของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเปิดอยู่ เส้นแรงแม่เหล็กจะอยู่ในขั้วและกระดองอย่างสมมาตรกับแกนตั้ง (รูปที่ 7, a) เพื่อทำความเข้าใจคุณลักษณะการทำงานของเครื่องจักรไฟฟ้า ให้เราแนะนำแนวคิดเรื่องความเป็นกลางทางเรขาคณิตและกายภาพ
ความเป็นกลางทางเรขาคณิตคือเส้นที่ลากผ่านจุดศูนย์กลางของกระดองที่ตั้งฉากกับแกนของขั้วตรงข้าม ( เส้นแนวนอน 01-01) ความเป็นกลางทางกายภาพเป็นเส้นเงื่อนไขที่แยกโซนอิทธิพลของขั้วเหนือและขั้วใต้ที่มีต่อขดลวดกระดองและวิ่งในแนวตั้งฉากกับทิศทางของฟลักซ์แม่เหล็กของเครื่องใช้ไฟฟ้า
ในตัวนำขดลวดซึ่งผ่านความเป็นกลางทางกายภาพเมื่อกระดองหมุน แรงเคลื่อนไฟฟ้า ไม่ถูกเหนี่ยวนำเนื่องจากตัวนำดังกล่าวเลื่อนไปตามเส้นแรงแม่เหล็กโดยไม่ข้ามมัน ในกรณีที่ไม่มีกระแสไฟฟ้าในกระดอง (ดูรูปที่ 7 ก) ทางกายภาพ เป็นกลางสอดคล้องกับความเป็นกลางทางเรขาคณิต

รูปที่ 7 ปฏิกิริยาสมอ
a คือฟลักซ์แม่เหล็กของขั้วหลัก b - ฟลักซ์แม่เหล็กที่สร้างขึ้นโดยขดลวดกระดอง; c คือฟลักซ์แม่เหล็กรวมของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่โหลด

เมื่อปิดวงจรภายนอกของเครื่องใช้ไฟฟ้าแล้ว กระแสไฟฟ้าจะไหลผ่านขดลวดกระดอง กระดองทั้งหมดในกรณีนี้จะเป็นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ทรงพลังซึ่งประกอบด้วยแกนเหล็กและขดลวดที่กระแสไฟฟ้าไหลผ่าน ดังนั้น นอกเหนือจากฟลักซ์ของขั้วแล้ว ยังมีฟลักซ์แม่เหล็กตัวที่สองในเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่โหลด ซึ่งเรียกว่าฟลักซ์กระดอง (รูปที่ 7, b) ฟลักซ์แม่เหล็กของกระดองนั้นตั้งฉากกับฟลักซ์ของขั้วหลัก ฟลักซ์แม่เหล็กทั้งสองซ้อนทับกันและสร้างผลรวมหรือสนามผลลัพธ์ที่แสดงในรูปที่ 7, c ทิศทางของสนามแม่เหล็กของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าอันเป็นผลมาจากการกระทำของสนามกระดองจะเลื่อนไปทางการหมุนของกระดอง ความเป็นกลางทางกายภาพจะเปลี่ยนไปในทิศทางเดียวกันด้วย ซึ่งในกรณีนี้จะอยู่ในตำแหน่ง n1-n1
ผลกระทบของสนามแม่เหล็กของกระดองต่อสนามของขั้วเรียกว่าปฏิกิริยาของกระดอง ปฏิกิริยากระดองส่งผลเสียต่อการทำงานของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า แปรง เอ็ม-เอ็ม ไฟฟ้าต้องติดตั้งเครื่องจักรในทิศทางที่เป็นกลางทางกายภาพเสมอ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องเลื่อนแปรงกำเนิดที่สัมพันธ์กับความเป็นกลางทางเรขาคณิตด้วยมุม P (รูปที่ 7, c) เนื่องจากมิฉะนั้นจะเกิดประกายไฟที่รุนแรงระหว่างแปรงและตัวสับเปลี่ยน ประกายไฟทำให้เกิดรอยไหม้บนพื้นผิวของตัวสับเปลี่ยนและแปรงและปิดการใช้งาน ยิ่งกระแสเกราะมากเท่าไร ปฏิกิริยาของกระดองก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ยิ่งต้องขยับมุมแปรงมากขึ้นเท่านั้น ด้วยการเปลี่ยนแปลงบ่อยครั้งในการบรรทุกของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าหัวรถจักร ตำแหน่งของแปรงจะต้องเปลี่ยนเกือบอย่างต่อเนื่อง
ปฏิกิริยากระดองไม่เพียงแต่เปลี่ยนสนามแม่เหล็กของขั้วหลักเท่านั้น แต่ยังทำให้สนามแม่เหล็กอ่อนลงบางส่วนด้วย ซึ่งส่งผลให้การปล่อยก๊าซเรือนกระจกที่เกิดจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าลดลง d.s.
เพื่อทำให้ปฏิกิริยากระดองในเครื่องกำเนิดไฟฟ้าอ่อนลง จึงมีการติดตั้งขั้วเพิ่มเติมระหว่างขั้วหลัก และบางครั้งเพื่อจุดประสงค์เดียวกัน ขดลวดชดเชยจะถูกวางไว้ในส่วนขั้วของขั้วหลัก ขั้วเพิ่มเติมจะสร้างสนามแม่เหล็กเพิ่มเติม ซึ่งในบริเวณที่ติดตั้งแปรงจะหันไปทางสนามเกราะ ซึ่งส่งผลให้ผลกระทบของมันเป็นกลาง (รูปที่ 8)

ข้าว. 8. วงจรเครื่องกำเนิดไฟฟ้าพร้อมขั้วเพิ่มเติม

อย่างไรก็ตาม นี่ไม่ได้จำกัดอยู่เพียงเท่านั้น อิทธิพลเชิงบวกเสาเพิ่มเติมสำหรับการทำงานของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า หลังจากผ่านความเป็นกลางของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแล้ว ทิศทางของกระแสในแต่ละรอบของขดลวด (ดูรูปที่ 7) จะเปลี่ยนไปในทางตรงกันข้ามอย่างรวดเร็ว ในความเป็นกลาง ขดลวดจะลัดวงจรด้วยแปรง การเลี้ยวดังกล่าวเรียกว่าการเดินทาง (การสับเปลี่ยนจากคำภาษาละตินการสับเปลี่ยน - การเปลี่ยนแปลงการเปลี่ยนแปลง) ในการสับเปลี่ยน (ส่วน) ของขดลวดกระดองเนื่องจากมาก การเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วทิศทางของกระแสจะเกิดแรงเคลื่อนไฟฟ้าค่อนข้างมาก การเหนี่ยวนำตนเองและการเหนี่ยวนำร่วมกันซึ่งเรียกว่าแรงเคลื่อนไฟฟ้าปฏิกิริยา ฉุกเฉินนี้ ในส่วนสวิตชิ่งจะได้รับการปรับปรุงโดยการกระทำของฟลักซ์แม่เหล็กของกระดองที่พวกมันตัดกัน การกระทำของแรงเคลื่อนไฟฟ้าปฏิกิริยา ทำให้เกิดประกายไฟที่รุนแรงของแปรง ขั้วเพิ่มเติมถูกคำนวณเพื่อให้ฟลักซ์แม่เหล็กมีค่ามากกว่าฟลักซ์แม่เหล็กของกระดองเล็กน้อย ด้วยเหตุนี้แรงเคลื่อนไฟฟ้าเพิ่มเติมจึงเกิดขึ้นในส่วนการสลับ ใหม่ มีทิศทางตรงกันข้ามกับแรงเคลื่อนไฟฟ้าปฏิกิริยาและดับลงป้องกันการเกิดประกายไฟที่รุนแรง
สนามแม่เหล็กของกระดองเปลี่ยนแปลงไปตามโหลด (กระแส) ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าดังนั้นเพื่อทำให้เป็นกลางจึงจำเป็นต้องเปลี่ยนสนาม อุปกรณ์ชดเชย- การพันขดลวดเสาเพิ่มเติมจะเชื่อมต่อแบบอนุกรมกับขดลวดกระดองและกระแสกระดองทั้งหมดจะไหลผ่าน เมื่อกระแสไฟฟ้าของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเพิ่มขึ้น ฟลักซ์แม่เหล็กของกระดองจะเพิ่มขึ้น แต่ในขณะเดียวกัน ฟลักซ์แม่เหล็กที่ชดเชยของขั้วเพิ่มเติมก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน
การขดลวดชดเชยทำให้สามารถปรับปรุงการกระจายตัวของฟลักซ์แม่เหล็กในเครื่องจักรไฟฟ้าได้ดียิ่งขึ้น ดังนั้นจากรูปที่ 7 จึงเห็นได้ง่ายว่าอันเป็นผลมาจากการกระทำของปฏิกิริยากระดองทำให้ฟลักซ์แม่เหล็กของขั้วหลักไม่เท่ากัน - ที่ด้านหนึ่งของขั้วจะมีกำลังแรงขึ้นและอีกด้านหนึ่งจะอ่อนตัวลง สิ่งนี้นำไปสู่การรับภาระที่ไม่สม่ำเสมอบนขดลวดกระดอง การหมุนบางส่วนจะโอเวอร์โหลดและสภาพการทำงานของแปรงจะแย่ลง
ขดลวดชดเชยที่อยู่บนขั้วหลักจะขจัดความผิดเพี้ยนของฟลักซ์แม่เหล็กที่อยู่ใต้ขั้วหลักโดยตรง อย่างไรก็ตามการใช้เสาเพิ่มเติมและการชดเชยการม้วนพร้อมกันทำให้การออกแบบเครื่องใช้ไฟฟ้ามีความซับซ้อนอย่างมาก หากเป็นไปได้ที่จะบรรลุการทำงานที่น่าพอใจของเครื่องใช้ไฟฟ้าโดยใช้เสาเพิ่มเติมก็จะพยายามไม่ใช้การชดเชยการพัน พบขดลวดชดเชย การประยุกต์ใช้จริงเฉพาะในเครื่องจักรไฟฟ้าที่ทรงพลังเท่านั้น

รูปภาพต่อไปนี้แสดงเครื่องกำเนิดไฟฟ้า G-21 ที่ 12 V, 0.22 kW, 1450 -7000 rpm

ทำความคุ้นเคยกับอุปกรณ์ หลักการทำงานโหมดการทำงานหลักของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงพร้อมการกระตุ้นแบบอิสระ

ได้รับทักษะการปฏิบัติในการสตาร์ท การใช้งาน และการหยุดเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรง

ยืนยันข้อมูลทางทฤษฎีเชิงทดลองเกี่ยวกับคุณลักษณะของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรง

หลักการทางทฤษฎีพื้นฐาน

เครื่องใช้ไฟฟ้ากระแสตรงสามารถทำงานได้ทั้งในโหมดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและโหมดมอเตอร์ เช่น มีคุณสมบัติพลิกกลับได้

เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรง - มันเป็นไฟฟ้า เครื่องจักรที่ออกแบบมาเพื่อแปลงพลังงานกลเป็นพลังงานไฟฟ้ากระแสตรง

มอเตอร์กระแสตรง- เครื่องจักรไฟฟ้าที่ออกแบบมาเพื่อแปลงพลังงานไฟฟ้ากระแสตรงเป็นพลังงานกล

มุมมองทั่วไปของเครื่องใช้ไฟฟ้ากระแสตรงแสดงไว้ในรูปที่ 1 1.

การออกแบบเครื่องไฟฟ้ากระแสตรง

เช่นเดียวกับเครื่องใช้ไฟฟ้าอื่นๆ เครื่อง DC ประกอบด้วยชิ้นส่วนที่อยู่กับที่ - สเตเตอร์ และส่วนที่หมุน - โรเตอร์ 1 ทำหน้าที่ จุดยึดเนื่องจาก EMF ถูกเหนี่ยวนำให้เกิดในขดลวด

สเตเตอร์ของเครื่องประกอบด้วยขดลวดกระตุ้นที่สร้างฟลักซ์แม่เหล็กที่จำเป็น เอฟ. สเตเตอร์ประกอบด้วยโครงทรงกระบอก 2 (การหล่อเหล็ก, ท่อเหล็กหรือเหล็กแผ่นเชื่อม) โดยยึดเสาหลัก 3 และ 4 เสาเพิ่มเติมพร้อมขดลวดสนาม ปลายสเตเตอร์ถูกหุ้มด้วยเกราะป้องกันแบริ่ง 5 แบริ่งถูกกดเข้าไปและเสริมความแข็งแกร่งของแขนแปรงด้วยแปรง 6

กระดองประกอบด้วยแพ็คเกจทรงกระบอก (ทำจากแผ่นเหล็กไฟฟ้าเคลือบเงาเพื่อลดกระแสลมหมุน) ขดลวดเชื่อมต่อกับ นักสะสม 7; ทั้งหมดนี้จับจ้องอยู่ที่เพลากระดอง

หลักการทำงาน

ที่ง่ายที่สุด รถยนต์ไฟฟ้าสามารถแสดงเป็นขดลวดที่หมุนในสนามแม่เหล็ก (รูปที่ 2, ก,ข- ปลายของคอยล์ถูกนำออกมาบนแผ่นสะสมสองแผ่น แปรงแบบคงที่จะถูกกดเข้ากับแผ่นสับเปลี่ยนซึ่งมีการเชื่อมต่อวงจรภายนอกอยู่

หลักการทำงานของเครื่องใช้ไฟฟ้านั้นขึ้นอยู่กับปรากฏการณ์การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า พิจารณาหลักการทำงานของเครื่องจักรไฟฟ้าในโหมดเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ปล่อยให้ขดลวดถูกขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์ขับเคลื่อนภายนอก (PD) ขดลวดข้ามสนามแม่เหล็กและตามกฎของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าจะมีการเหนี่ยวนำให้เกิดตัวแปรแรงเคลื่อนไฟฟ้าในนั้น , ทิศทางที่กำหนดโดยกฎมือขวา หากปิดวงจรภายนอกกระแสไฟฟ้าจะไหลผ่านโดยส่งจากแปรงด้านล่างไปยังผู้ใช้บริการและจากไปยังแปรงด้านบน แปรงด้านล่างกลายเป็นขั้วบวกของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า และแปรงด้านบนกลายเป็นขั้วลบ เมื่อหมุน 180 0 ตัวนำจากโซนของขั้วหนึ่งจะเคลื่อนไปยังโซนของขั้วอื่นและทิศทางของ EMF ในนั้นจะเปลี่ยนไปในทิศทางตรงกันข้าม ในเวลาเดียวกัน แผ่นสับเปลี่ยนด้านบนสัมผัสกับแปรงด้านล่าง และแผ่นด้านล่างสัมผัสกับแปรงด้านบน ทิศทางของกระแสในวงจรภายนอกจะไม่เปลี่ยนแปลง ดังนั้นแผ่นสะสมไม่เพียงแต่ให้การเชื่อมต่อระหว่างขดลวดหมุนกับวงจรภายนอกเท่านั้น แต่ยังทำหน้าที่เป็นอุปกรณ์สวิตชิ่งเช่น เป็นวงจรเรียงกระแสเชิงกลที่ง่ายที่สุด

เพื่อลดการกระเพื่อมในเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรง แทนที่จะใช้ขดลวดหนึ่งม้วนรอบเส้นรอบวงของกระดอง ขดลวดที่มีระยะห่างเท่าๆ กันหลายขดลวดจะถูกวาง ซึ่งก่อให้เกิดขดลวดกระดอง และเชื่อมต่อเพื่อเปลี่ยนขั้วของแรงเคลื่อนไฟฟ้าไปเป็นตัวสะสมที่ประกอบด้วยเซ็กเมนต์จำนวนมากขึ้น . ดังนั้น EMF ในวงจรระหว่างขั้วแปรงจะไม่เต้นแรงอีกต่อไป เช่น ปรากฏว่าเกือบจะคงที่

สำหรับ EMF คงที่นี้ นิพจน์ต่อไปนี้ใช้ได้:

อี=กับ 1 ฟน,

ที่ไหน กับ 1 - ค่าสัมประสิทธิ์ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบโครงสร้างของกระดองและจำนวนขั้วของเครื่องจักรไฟฟ้า เอฟ- ฟลักซ์แม่เหล็ก n- ความถี่การหมุนของกระดอง

เมื่อเครื่องทำงานในโหมดเครื่องกำเนิดไฟฟ้า กระแสจะไหลผ่านวงจรภายนอกแบบปิดและการหมุนของขดลวดกระดอง ฉัน = ฉัน I ทิศทางที่สอดคล้องกับทิศทางของ EMF (ดูรูปที่ 2 ข- ตามกฎของแอมแปร์ ปฏิกิริยาระหว่างกระแส ฉันและสนามแม่เหล็ก ในสร้างความแข็งแกร่ง ฉซึ่งตั้งฉากกัน ในและ ฉัน- ทิศทางของแรง ฉถูกกำหนดโดยกฎมือซ้าย: แรงกระทำกับตัวนำด้านบนไปทางซ้ายบนตัวนำด้านล่าง - ไปทางขวา แรงคู่นี้สร้างแรงบิด ม วีอาร์ในกรณีนี้หมุนทวนเข็มนาฬิกาและเท่ากัน

ม=กับ 2 เอฟฉันฉัน.

ช่วงเวลานี้จะตอบโต้แรงบิดของไดรฟ์เช่น คือช่วงเบรก

กระดองปัจจุบัน ฉัน ฉันทำให้เกิดขดลวดกระดองที่มีความต้านทาน ร ฉันแรงดันไฟฟ้าตก ร ฉัน ฉัน ฉัน , ดังนั้นภายใต้โหลดแรงดันไฟฟ้า คุณบนสายแปรงมีน้อยกว่า แรงเคลื่อนไฟฟ้ากล่าวคือ

คุณ = อี – รฉัน ฉันฉัน.

§ 105. อุปกรณ์ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรง

ชิ้นส่วนที่อยู่นิ่งในเครื่อง DC เป็นแบบอุปนัย เช่น การสร้างสนามแม่เหล็ก และชิ้นส่วนที่หมุนถูกเหนี่ยวนำ (เกราะ)

ชิ้นส่วนที่อยู่นิ่งของเครื่อง (รูปที่ 134, a) ประกอบด้วยขั้วหลัก 1, เสาเพิ่มเติม 2 และเฟรม 3 เสาหลัก (รูปที่ 134, b) เป็นแม่เหล็กไฟฟ้าที่สร้างฟลักซ์แม่เหล็ก ประกอบด้วยแกน 4 ขดลวดกระตุ้น 7 และชิ้นเสา 8 เสาติดตั้งอยู่บนโครง 6 โดยใช้สลักเกลียว 5 แกนของเสาหล่อจากเหล็กและมีหน้าตัดเป็นรูปวงรี แกนของขั้วถูกทำเครื่องหมายด้วยขดลวดกระตุ้นที่พันจากลวดทองแดงที่หุ้มฉนวน ขดลวดของขั้วทั้งหมดเชื่อมต่อกันแบบอนุกรม ทำให้เกิดขดลวดกระตุ้น กระแสที่ไหลผ่านขดลวดสนามจะสร้างฟลักซ์แม่เหล็ก ชิ้นส่วนเสายึดสนามแม่เหล็กที่คดเคี้ยวบนเสาและช่วยให้แน่ใจว่าสนามแม่เหล็กกระจายอยู่ใต้เสาอย่างสม่ำเสมอ ชิ้นส่วนเสามีรูปร่างในลักษณะที่ทำให้ช่องว่างอากาศระหว่างเสาและกระดองเท่ากันตลอดความยาวของส่วนโค้งของเสา เสาเพิ่มเติมยังมีแกนและขดลวดด้วย

มีการติดตั้งเสาเพิ่มเติมที่จุดกึ่งกลางระหว่างเสาหลัก และอาจมีหมายเลขเป็นอย่างใดอย่างหนึ่งก็ได้ จำนวนเท่ากันเสาหลักหรือครึ่งหนึ่ง มีการติดตั้งเสาเพิ่มเติมในเครื่องจักรกำลังสูงและทำหน้าที่ป้องกันประกายไฟใต้แปรง ในเครื่องที่ใช้พลังงานต่ำมักจะไม่มีขั้วเพิ่มเติม

โครงหล่อจากเหล็กและเป็นโครงกระดูกของตัวเครื่อง โดยยึดเสาหลักและเสาเพิ่มเติมไว้กับโครง ตลอดจนชีลด์ด้านข้างพร้อมลูกปืนที่ยึดเพลาเครื่องจักรที่ด้านท้าย เมื่อใช้เฟรม เครื่องจะติดตั้งบนฐานราก

ส่วนที่หมุนของเครื่อง (กระดอง) (รูปที่ 135, a) ประกอบด้วยแกน 1, ขดลวด 2 และตัวสะสม 3 แกนกระดองเป็นทรงกระบอกที่ประกอบจากแผ่นเหล็กไฟฟ้า แผ่นฉนวนจากกันด้วยสารเคลือบเงาหรือกระดาษเพื่อลดการสูญเสียจากกระแสไหลวน เหล็กแผ่นถูกประทับบนเครื่องจักรตามแม่แบบ พวกเขามีร่องที่วางตัวนำของขดลวดกระดอง ช่องอากาศถูกสร้างขึ้นในตัวของกระดองเพื่อระบายความร้อนให้กับขดลวดและแกนของกระดอง

ขดลวดกระดองทำจากทองแดง ลวดหุ้มฉนวนหรือจากแท่งทองแดงหน้าตัดสี่เหลี่ยม ประกอบด้วยส่วนต่างๆ ที่สร้างจากแม่แบบพิเศษและวางไว้ในร่องของแกนกระดอง ส่วนที่เลี้ยวครั้งเดียวประกอบด้วยสายไฟสองเส้นที่เชื่อมต่อถึงกัน

ส่วนต่างๆ ไม่สามารถมีได้เพียงอันเดียว แต่มีหลายเทิร์น ส่วนดังกล่าวเรียกว่าหลายเทิร์น ขดลวดได้รับการหุ้มฉนวนอย่างระมัดระวังจากแกนและยึดไว้ในร่องด้วยเวดจ์ไม้ ข้อต่อด้านหน้าเสริมด้วยแถบเหล็ก ส่วนที่คดเคี้ยวทั้งหมดที่วางอยู่บนกระดองจะเชื่อมต่อกันแบบอนุกรม ทำให้เกิดวงจรปิด สายไฟที่เชื่อมต่อทั้งสองส่วนต่อกันตามรูปแบบการม้วนจะเชื่อมต่อกับแผ่นสะสม

ตัวสะสมเป็นทรงกระบอกที่ประกอบด้วยแผ่นแต่ละแผ่น แผ่นสะสมทำจากทองแดงดึงแข็งและมีฉนวนระหว่างกันและจากตัวเครื่องด้วยปะเก็นไมคาไนต์ ในการติดเข้ากับบุชชิ่ง แผ่นสับเปลี่ยนจะมีรูปร่างเป็นหางประกบกัน ซึ่งจะถูกยึดไว้ระหว่างส่วนที่ยื่นออกมาบนบุชชิ่งและแหวนรองที่มีรูปทรงเพื่อให้เข้ากับรูปร่างของเพลท แหวนรองติดอยู่กับบุชชิ่งด้วยสลักเกลียว

ตัวรวบรวมเป็นส่วนที่มีโครงสร้างซับซ้อนที่สุดและเป็นส่วนที่สำคัญที่สุดของเครื่องจักร พื้นผิวของตัวสับเปลี่ยนจะต้องเป็นทรงกระบอกอย่างเคร่งครัดเพื่อหลีกเลี่ยงการกระแทกและประกายไฟของแปรง

ในการเชื่อมต่อขดลวดกระดองกับวงจรภายนอก จะมีการวางแปรงคงที่บนตัวสับเปลี่ยนซึ่งอาจเป็นกราไฟท์ คาร์บอนกราไฟท์ หรือบรอนซ์กราไฟท์ ในเครื่องจักรไฟฟ้าแรงสูง มีการใช้แปรงกราไฟท์ซึ่งมีความต้านทานการสัมผัสสูงระหว่างแปรงและตัวสับเปลี่ยนในเครื่องจักร แรงดันไฟฟ้าต่ำ- แปรงสีบรอนซ์กราไฟท์ วางแปรงไว้ในที่วางแปรงพิเศษ (รูปที่ 135, b) แปรง 4 ซึ่งวางอยู่ในกรงที่วางแปรง ถูกสปริง 5 กดไปที่ตัวสับเปลี่ยน ที่วางแปรงแต่ละอันสามารถมีแปรงหลายอันเชื่อมต่อแบบขนานได้

ที่วางแปรงติดตั้งอยู่บนสลักเกลียวของแปรงซึ่งจะยึดเข้ากับการเคลื่อนที่ ที่วางแปรงมีรูสำหรับยึดเข้ากับหมุดแปรง

นิ้วแปรงถูกแยกออกจากการเคลื่อนที่ด้วยแหวนรองและบุชชิ่งที่เป็นฉนวน จำนวนที่วางแปรงมักจะเท่ากับจำนวนเสา

มีการติดตั้งทราเวิร์สบนแผงบังลูกปืนขนาดเล็กและ กำลังปานกลางหรือติดเข้ากับเฟรมในเครื่องจักรกำลังสูง การเคลื่อนที่สามารถหมุนได้ และจะทำให้ตำแหน่งของแปรงสัมพันธ์กับเสาจะเปลี่ยน

โดยปกติแล้วการเคลื่อนที่จะถูกติดตั้งในตำแหน่งที่ตำแหน่งของแปรงในอวกาศเกิดขึ้นพร้อมกับตำแหน่งของจุดกึ่งกลางของเสาหลัก

มาดูกันดีกว่า หลักการทำงานของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงเรามาทำความรู้จักกับเขากันดีกว่า คุณสมบัติการออกแบบและหลักการทำงาน

มันทำงานตามกฎของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า ตามกฎหมายนี้ แรงเคลื่อนไฟฟ้าถูกเหนี่ยวนำให้เกิดในตัวนำที่เคลื่อนที่ในสนามแม่เหล็กและตัดผ่านฟลักซ์แม่เหล็ก

วงจรแม่เหล็กที่ฟลักซ์แม่เหล็กปิดเป็นหนึ่งในวงจรหลัก ชิ้นส่วนเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ดี.ซี.

แม่เหล็ก วงจรเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรง(แสดงในรูปที่ 1) ประกอบด้วยส่วนที่อยู่กับที่ - สเตเตอร์ (1) และส่วนที่หมุน - โรเตอร์ (4)

สเตเตอร์เป็นโครงเหล็กสำหรับติดชิ้นส่วนอื่นๆ ของเครื่องจักรด้วย ขั้วแม่เหล็ก(2) ขดลวดกระตุ้น (3) ติดตั้งอยู่บนขั้วแม่เหล็กซึ่งขับเคลื่อนด้วยกระแสตรงและสร้างฟลักซ์แม่เหล็กหลัก Ф0

วงจรแม่เหล็กของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงสี่ขั้ว

แผ่นที่ใช้ประกอบวงจรแม่เหล็กของโรเตอร์: a - มีร่องเปิด, b - มีร่องกึ่งปิด

โรเตอร์ของเครื่องจักรประกอบจากการประทับตรา เหล็กแผ่นมีร่องรอบเส้นรอบวงและมีรูสำหรับปล่องและระบายอากาศ การทำงานของขดลวดของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงสอดเข้าไปในร่องของโรเตอร์ (5 ในภาพที่ 1) ขดลวดนี้เกิดจากแรงเคลื่อนไฟฟ้าจากฟลักซ์แม่เหล็กหลัก ขดลวดเรียกอีกอย่างว่าขดลวดกระดองเช่นกัน โรเตอร์เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงมักเรียกว่าสมอ

ความหมาย เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแรงเคลื่อนไฟฟ้าดี.ซีอาจเปลี่ยนแปลงได้ แต่ขั้วของมันยังคงไม่เปลี่ยนแปลง หลักการทำงานของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงแสดงในรูปที่ 3

ฟลักซ์แม่เหล็กถูกสร้างขึ้นโดยขั้วของแม่เหล็กถาวร สมมติว่าขดลวดกระดองประกอบด้วยหนึ่งรอบซึ่งปลายเชื่อมต่อกับวงแหวนครึ่งต่าง ๆ ที่หุ้มฉนวนจากกัน จากวงแหวนครึ่งวงเหล่านี้ จะเกิดตัวสะสมที่หมุนไปพร้อมกับการหมุนของขดลวดกระดอง ในเวลาเดียวกันแปรงที่อยู่กับที่ก็เคลื่อนที่ไปตามตัวสับเปลี่ยน

เมื่อขดลวดหมุนในสนามแม่เหล็ก จะเกิดแรงเคลื่อนไฟฟ้าในสนามแม่เหล็ก: อี = B*ล*วี

• โดยที่ B คือการเหนี่ยวนำแม่เหล็ก l คือความยาวของตัวนำ v คือความเร็วเชิงเส้น

เมื่อระนาบของคอยล์เกิดขึ้นพร้อมกับระนาบของเส้นกึ่งกลางของเสา (คอยล์อยู่ในแนวตั้ง) ตัวนำจะข้ามฟลักซ์แม่เหล็กสูงสุด ในเวลานี้ EMF สูงสุดจะเกิดขึ้นในตัวพวกเขา ในกรณีที่ขดลวดอยู่ในตำแหน่งแนวนอน แรงเคลื่อนไฟฟ้าในตัวนำจะเป็นศูนย์

ในตัวนำ ทิศทางของ EMF จะถูกกำหนดโดยกฎมือขวา (ในรูปที่ 3 จะแสดงเป็นลูกศร) เมื่อตัวนำผ่านใต้ขั้วอีกขั้วหนึ่งในระหว่างการหมุนของขดลวด ทิศทางของ EMF ในนั้นจะเปลี่ยนไปในทิศทางตรงกันข้าม แต่เนื่องจากตัวสับเปลี่ยนหมุนด้วยขดลวดและแปรงอยู่กับที่ ตัวนำจึงเชื่อมต่อกับแปรงด้านบนเสมอซึ่งอยู่ใต้ขั้วโลกเหนือ โดยมีแรงเคลื่อนไฟฟ้าพุ่งจากแปรง เป็นผลให้ขั้วของแปรงยังคงไม่เปลี่ยนแปลงดังนั้นจึงยังคงไม่เปลี่ยนแปลงในทิศทางของ EMF บนแปรง - e (รูปที่ 4)

เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงที่ง่ายที่สุดก.

การเปลี่ยนแปลงเวลา EMF ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงที่ง่ายที่สุด

แม้ว่า EMF ก็ตาม เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงที่ง่ายที่สุดมีทิศทางคงที่ แต่มีค่าแปรผัน เนื่องจากสำหรับการปฏิวัติหนึ่งครั้ง EMF จะใช้เวลา 2 เท่าของค่าเท่ากับศูนย์และ 2 เท่าของค่าสูงสุด สำหรับเครื่องรับ DC ส่วนใหญ่ EMF ที่มีระลอกคลื่นขนาดใหญ่นั้นไม่เหมาะสม และพูดอย่างเคร่งครัด ไม่สามารถเรียกว่าคงที่ได้

เพื่อลดระลอกคลื่น ขดลวดกระดองของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงจึงถูกสร้างขึ้น จำนวนมากหมุน (คอยล์) และตัวสะสมทำจากแผ่นสะสมจำนวนมากที่แยกออกจากกัน

เพื่อพิจารณารายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับกระบวนการทำให้เรียบ ให้เรายกตัวอย่างการพันของอาร์เมเจอร์วงแหวน (รูปที่ 5) ประกอบด้วยขดลวดสี่ขดลวด (1, 2, 3, 4) แต่ละขดลวดมีสองรอบ กระดองเคลื่อนที่ในทิศทางตามเข็มนาฬิกาด้วยความถี่ n และในตัวนำของขดลวดกระดองซึ่งตั้งอยู่บน ข้างนอกเกราะ, EMF ถูกเหนี่ยวนำ (ทิศทางของการเคลื่อนไหวถูกระบุด้วยลูกศร)

ขดลวดกระดองเป็นวงจรปิดที่ประกอบด้วยการหมุนที่เชื่อมต่อเป็นอนุกรม ในกรณีนี้ ขดลวดกระดองที่สัมพันธ์กับแปรงแสดงถึงกิ่งก้านที่ขนานกันสองกิ่ง ในรูปที่ 5a สาขาขนานหนึ่งสาขาประกอบด้วยคอยล์ 2 ส่วนที่สองจากคอยล์ 4 (ในคอยล์ 1 และ 3 ไม่มีการกระตุ้น EMF และเชื่อมต่อที่ปลายทั้งสองข้างด้วยแปรงเดียว) ในรูปที่ 5b พุกจะแสดงในตำแหน่งที่ยึดหลังจากผ่านไป 1/8 รอบ ในตำแหน่งนี้ ขดลวดกระดองขนานหนึ่งกิ่งประกอบด้วยขดลวดที่เชื่อมต่อแบบอนุกรม 1 และ 2 และขดลวดที่สองของขดลวดที่เชื่อมต่ออนุกรม 3 และ 4

โครงการเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงที่ง่ายที่สุดพร้อมเกราะวงแหวน

เมื่อกระดองหมุนสัมพันธ์กับแปรง คอยล์แต่ละอันจะมีขั้วคงที่

รูปที่ 6a แสดงให้เห็นว่า EMF ของขดลวดเปลี่ยนแปลงอย่างไรเมื่อเวลาผ่านไปเมื่อกระดองหมุน EMF บนแปรงมีค่าเท่ากับ EMF ของกิ่งขนานแต่ละกิ่งของขดลวดกระดอง

จากรูปที่ 5 จะเห็นได้ว่าแรงเคลื่อนไฟฟ้าของกิ่งขนานมีค่าเท่ากับผลรวมของแรงเคลื่อนไฟฟ้าของขดลวดสองเส้นที่อยู่ติดกันหรือแรงเคลื่อนไฟฟ้าของขดลวดหนึ่ง:

ด้วยเหตุนี้ การเต้นเป็นจังหวะ EMF ของขดลวดกระดองจะลดลงอย่างเห็นได้ชัด (รูปที่ 6b) ซึ่งหมายความว่าโดยการเพิ่มจำนวนรอบและแผ่นสะสม คุณจะได้รับ EMF ของขดลวดกระดองเกือบคงที่

การเปลี่ยนแปลงเวลาของ EMF ของขดลวดและการพันของกระดองแหวน