ДЦ генератори

Принцип рада генератора једносмерне струје

Генератор се заснива на употреби закон електромагнетне индукције, према којој у проводнику који се креће у магнетном пољу и прелази магнетни флукс, индукује еф.

Један од главних делова ДЦ машине је магнетно коло кроз које се затвара магнетни флукс. Магнетно коло машине једносмерне струје (сл. 1) састоји се од стационарног дела — статора 1 и ротационог дела — ротора 4. Статор је челично кућиште за које су причвршћени остали делови машине укључујући магнетне полове 2. На магнетним половима 3 поставља се узбудљиви калем који се напаја једносмерном струјом и ствара главни магнетни флукс Ф0.

Пиринач. 1. Магнетно коло четворополне једносмерне машине

Пиринач. 2. Листови од којих је састављено магнетно коло ротора: а — са отвореним каналима, б — са полу-затвореним каналима

Ротор машине је састављен од штанцаних челичних лимова са ободним жлебовима и отворима за осовину и вентилацију (сл. 2). У каналима (5 на сл. 1) ротора положен је радни намотај машине једносмерне струје, односно намотај у коме се ем индукује главним магнетним флуксом. итд. саОвај намотај се назива намотај арматуре (отуда се ротор ДЦ машине обично назива арматура).

Значење е. итд. ц) ДЦ генератор се може пребацити, али његов поларитет остаје константан. Принцип рада ДЦ генератора приказан је на сл. 3.

Полови трајног магнета стварају магнетни флукс. Замислите да се намотај арматуре састоји од једног окрета, чији су крајеви причвршћени за различите полупрстенове, изоловане један од другог. Ови полупрстенови формирају колекционар, који се окреће са окретом намотаја арматуре. У исто време, стационарне четке клизе дуж колектора.

Када се калем ротира у магнетном пољу, у њему се индукује емф

где је Б магнетна индукција, л је дужина жице, в је њена линеарна брзина.

Када се раван завојнице поклопи са равнином средишње линије полова (намотај се налази вертикално), жице прелазе максимални магнетни флукс и у њима се индукује максимална вредност е. итд. ц. Када је контура хоризонтална, нпр. итд. в. у жицама је нула.

Правац е. итд. п у проводнику је одређено правилом десне руке (на сл. 3 је приказано стрелицама). Када током ротације намотаја жица прође испод другог пола, правац е. итд. в. он је преобраћен. Али пошто се колектор ротира са калемом и четкице мирују, онда је жица која се налази испод северног пола увек повезана са горњом четком, нпр. итд. в. који је усмерен даље од четке. Као резултат тога, поларитет четкица остаје непромењен и стога остаје непромењен у правцу е. итд. на четкама — нпр.СЦХ (слика 4).

Пиринач. 3. Најједноставнији генератор једносмерне струје

Пиринач. 4. Промена времена електромоторне силе.најједноставнији генератор једносмерне струје

Иако е. итд. ц. Најједноставнији генератор једносмерне струје је константног смера, његова вредност се мења, ротирајући двоструко максималне и двоструко нулте вредности у једном обртају. ДЦ са тако великим таласом је неприкладан за већину ДЦ пријемника и у строгом смислу речи не може се назвати константним.

Да би се смањило таласање, арматурни намотај ДЦ генератора је направљен од великог броја завоја (калемова), а колектор је направљен од великог броја колекторских плоча изолованих једна од друге.

Размотримо процес заглађивања таласа, користећи пример округлог намотаја арматуре (слика 5), који се састоји од четири намотаја (1, 2, 3, 4), по два намотаја у сваком. Арматура се ротира у смеру казаљке на сату са фреквенцијом н и е се индукује у жицама за намотавање арматуре које се налазе на спољашњој страни арматуре. итд. (правац је означен стрелицама).

Намотај арматуре је затворено коло које се састоји од серијски повезаних завоја. Али у погледу четкица, намотај арматуре је две паралелне гране. На сл. 5, а једну паралелну грану чини калем 2, другу калем 4 (код калемова 1 и 3 ЕМФ се не индукује и они су на оба краја повезани на једну четку). На сл. 5б, сидро је приказано у положају који заузима након 1/8 окрета. У овом положају један паралелни намотај арматуре састоји се од серијски повезаних калемова 1 и 2, а други од серијски повезаних калемова 3 и 4.

Пиринач. 5. Шема најједноставнијег генератора једносмерне струје са прстенастом арматуром

Сваки калем, када се арматура ротира у односу на четке, има константан поларитет. Промена адресе итд. ц.намотаји у времену са ротацијом арматуре приказан је на сл. 6, а. Д. д.Ц. на четкама је једнако е. итд. в. свака паралелна грана намотаја арматуре. Шипак. 5 показује да је е. итд. ц) паралелна грана је једнака или е. итд. ц) један калем или количину е. итд. ц) два суседна намотаја:

Као резултат ове пулсације е. итд. ц) намотаји арматуре су значајно смањени (слика 6, б). Повећањем броја завоја и колекторских плоча може се добити скоро константно зрачење. итд. в. намотаји арматуре.

Дизајн генератора једносмерне струје

У процесу техничког напретка у електротехници, дизајн машина једносмерне струје се мења, иако основни детаљи остају исти.

Размотрите уређај једне од врста ДЦ машина које производи индустрија. Као што је наведено, главни делови машине су статор и арматура. Статор 6 (слика 7), направљен у облику челичног цилиндра, служи и за причвршћивање других делова и за заштиту од механичких оштећења и представља стационарни део магнетног кола.

За статор су причвршћени магнетни полови 4 који могу бити трајни магнети (за машине мале снаге) или електромагнети. У последњем случају, на полове се поставља узбудљиви калем 5, који се напаја једносмерном струјом и ствара стационарни магнетни ток у односу на статор.

Код великог броја полова, њихови намотаји су повезани паралелно или серијски, али тако да се северни и јужни пол смењују (видети сл. 1). Додатни стубови са сопственим намотајима налазе се између главних полова. Крајњи штитови 7 су причвршћени за статор (слика 7).

Арматура 3 ДЦ машине је састављена од челичног лима (види слику 2) да би се смањили губици снаге од вртложних струја. Листови су изоловани један од другог.Арматура је покретни (ротирајући) део магнетног кола машине. Намотај арматуре или радни калем 9 се поставља у канале арматуре.

Пиринач. 6. Временска варијација ЕМФ од намотаја и намотаја прстенасте арматуре

Машине се тренутно производе са намотајем типа арматуре и бубња. Претходно разматрани намотај прстенасте арматуре има недостатак што је нпр. итд. ц.индукује се само у проводницима који се налазе на спољној површини арматуре. Дакле, само половина жица је активна. У арматурном намотају бубња све жице су активне, односно да се створи исти е. као и код машине са прстенастом арматуром потребно је скоро половина проводног материјала.

Проводници намотаја арматуре, који се налазе у жљебовима, међусобно су повезани предњим деловима завоја. Сваки слот обично садржи неколико жица. Проводници једног утора су повезани са проводницима другог утора да би се формирала серијска веза која се назива калем или пресек. Секције су повезане у серију и чине затворено коло. Редослед везивања треба да буде такав да нпр. итд. в. у жицама укљученим у једну паралелну грану имале су исти правац.

На сл. 8 приказан је најједноставнији намотај арматуре бубња двополне машине. Пуне линије показују међусобно повезивање секција на страни колектора, а испрекидане линије показују крајње везе жица на супротној страни. Траке се израђују од спојних места секција до колекторских плоча. Правац е. итд. стр у жицама калема је приказано на слици: «+» — смер од читача, «•» — смер ка читачу.

Намотај такве арматуре такође има две паралелне гране: прву формирају жице прореза 1, 6, 3, 8, другу — жице прореза 4, 7, 2, 5. Када се арматура окреће , комбинација прореза чије жице чине паралелну грану, стално се мења, али увек паралелну грану чине жице четири канала, који заузимају константан положај у простору.

Пиринач. 7. Распоред ДЦ машине са арматуром бубња

Пиринач. 8. Најједноставнији намотај

Машине које производе фабрике имају десетине или стотине жлебова по ободу арматуре бубња и број колекторских плоча једнак броју секција намотаја арматуре.

Колектор 1 (види слику 7) састоји се од бакарних плоча, изолованих једна од друге, које су повезане са прикључним тачкама секција намотаја арматуре и служи за претварање променљиве е. итд. в. у жицама намотаја арматуре у константном е. итд. ц.на четкицама 2 генератора или претварање једносмерне струје која се доводи до четкица мотора из мреже у наизменичну струју у жицама арматурног намотаја мотора. Колектор се ротира са арматуром.

Када се арматура окреће дуж колектора клизе фиксне четке 2. Четке су графитне и бакар-графитне. Монтирају се у држаче четкица који се могу ротирати под одређеним углом. На анкер је спојено радно коло 8 за вентилацију.

Класификација и параметри генератора једносмерне струје

Класификација генератора једносмерне струје заснива се на типу извора енергије побудног намотаја. разликовати:

1.самопобуђени генератори, чији се побудни калем напаја екстерним извором (батерија или други извор једносмерне струје). У генераторима мале снаге (десетине вати), главни магнетни флукс могу створити трајни магнети,

2. Самопобудни генератори, чији побудни калем напаја сам генератор. Према шеми повезивања намотаја арматуре и побуде у односу на спољашње коло разликују се: генератори паралелне побуде, код којих је побудни намотај повезан паралелно са намотајем арматуре (шант генератори), серијски генератори побуде, код којих се ови намотаји су повезани серијски (серијски генератори), генератори са мешовитом побудом, код којих је један узбудљиви намотај повезан паралелно са намотајем арматуре, а други серијски (комбиновани генератори).

Називни режим рада генератора једносмерне струје одређен је називном снагом - снагом коју генератор даје пријемнику, називним напоном на прикључцима намотаја арматуре, називном струјом арматуре, струјом побуде, називном фреквенцијом ротација арматуре. Ове вредности су обично назначене у пасошу генератора.