VII. Машини постійного струму

7.1. Принцип дії машини постійного струму

Характерною особливістю машини постійного струму є наявність механічного випрямляча - колектора, який здійснює зв'язок обмотки якоря з зовнішнім колом, що підключається до машини. Колектор перетворює змінну е.р.с., що індукується в обмотці якоря, в постійну е.р.с., що діє між щітками А і В колектора, внаслідок чого у зовнішньому колі буде протікати постійний струм І_а.

П

Рис. 7.1. Принципова схема простого генератора постійного струму (а) і графік зміни е.р.с. за один оберт якоря (б)

ри обертанні витка в магнітному полі е.р.с., що індукується в ньому безперервно змінюється по величині і напряму. Змінюється відповідно і струм у зовнішньому колі. Для отримання у внутрішньому колі постійного за напрямком струму в такому генераторі виток приєднують не до двох кілець, а до одного кільця, розрізаного на дві ізольовані одна від іншої частини. Початок витка приєднують до однієї половини кільця, кінець до іншої (рис. 7.1, а). Таку конструкцію називають колектором, а окремі ізольовані частини його (в цьому випадку півкільця) колекторними пластинами.

Характер зміни напруги на щітках показаний на рис. 7.1, б. Напруга і струм є постійними за напрямком, але змінними по величині. Такий струм називається пульсуючим. Для згладжування пульсацій збільшують число витків і відповідно число колекторних пластин. Для кращого використання обмотки якоря окремі витки з'єднують між собою послідовно. До кожної колекторної пластини приєднують кінець попереднього і початок наступного витків. У результаті отримують замкнену обмотку (рис. 7.2). При обертанні якоря між будь-якими двома точками такої обмотки, наприклад між а і б, діє змінна е.р.с. Е_ав. Але між нерухомими контактними щітками А і В діє постійна за напрямком і величині е.р.с. Е, яка рівна сумі е.р.с., індукованих у всіх послідовно включених витках якоря, розміщених між цими щітками. Чим більше витків в обмотці якоря, тим менше пульсують е.р.с. і струм. Повністю звільнитися від пульсації н еможливо.

Д

Рис. 7.2. Схема обмотки якоря з колектором (а) і діаграма індукованих в ній е.р.с, (б)

ля більшої частини електричних споживачів ці пульсації не грають ніякої ролі і абсолютно не відбиваються на їх роботі. Однак є деякі пристрої (наприклад, радіоустановки), на роботу яких пульсації впливають помітний чином. У цьому випадку до щіток машини підключають конденсаторні фільтри, що забезпечують захист від радіопешкод.

У двигуні постійного струму колектор призначений для розподілу струму по провідниках обмотки якоря таким чином, щоб по всіх провідниках, розташованих під північним полюсом, струм проходив в одному напрямі, а по провідниках, розташованих під південним полюсом, в іншому. Коли ж при обертанні якоря провідники міняються місцями, тобто переходять під полюси іншої полярності, напрям струму в них також міняється на протилежний. Внаслідок цього обертаючий момент, що створюється всіма провідниками якоря, не буде залежати від його положення і весь час буде діяти в одному і тому ж напрямі.