43. Устройство машин постоянного тока.
Устройство статора.
Машина постоянного тока состоит из двух основных частей: неподвижной – статора и вращающейся – ротора, называемого в машинах постоянного тока якорем. Эскиз машины постоянного тока показан на рис. 1.1, а общий вид с разрезом — на рис.
1.2. Статор состоит из станины 1, главных полюсов 2, дополнительных полюсов 3, подшипниковых щитов 4 и щеточной траверсы со щетками 6.
Станина имеет кольцевую форму и изготовляется из стального литья или стального листового проката. Она составляет основу всей машины и, кроме того, выполняет функцию магнитопровода.
Главные полюсы служат для создания постоянного во времени и неподвижного в пространстве магнитного поля. С этой целью по обмотке полюсов пропускается постоянный ток, называемый током возбуждения (в машинах малой мощности в качестве полюсов могут использоваться постоянные магниты).
Дополнительные
полюсы устанавливаются между главными
и служат для улучшения условий
коммутации.
Подшипниковые
щиты закрывают статор с торцов. В
них впрессовываются подшипники и
укрепляется щеточная траверса, которая
с целью регулирования может поворачиваться.
На щеточной траверсе закреплены пальцы,
которые электрически изолированы от
траверсы. На пальцах установлены
щеткодержатели со щетками, изготовленными
из графита или смеси графита с медью.
Устройство якоря.
Вращающаяся часть машин – якорь 9 (рис. 1.1, 1.2, а, б) состоит из сердечника 7, обмотки 8 и коллектора 5.
Сердечник
имеет цилиндрическую форму. Он набирается
из колец или сегментов листовой
электротехнической стали, на внешней
поверхности которых выштампованы
пазы. В пазы сердечника укладываются
секции из медного провода. Концы секций,
которые выводятся на коллектор и
припаиваются к его пластинам, образуют
замкнутую обмотку якоря.
Коллектор
(рис. 1.3) набран из медных пластин
клинообразной формы, изолированных
друг от друга, и корпуса 3миканитовыми
прокладками 2, образующими
в сборе цилиндр, который крепится на
валу якоря.
44. Принцип действия генератора постоянного тока
Принцип действия генератора постоянного тока основан на явлении элекромагнитной индукции. Для расмотрения принципа действия воспользуемся упрощённой маделью коллекторной машины. Между двумя полюсами постоянного магнита расположена вращающаяся часть якорь. Вал якоря при помощи ременной передачи механически связан с приводным двигателем, в качестве которого может быть использован двигатель внутреннего сгорания или электродвигатель.
Под действием вращающего момента приводного двигателя, якорь генератора приводится во вращение. В двух подольных пазах цилиндра якоря расположена обмотка в виде витка проволоки конци которой присоедены к двум медным полукольцам изолированными друг от друга и остольного целиндра. Эти два полукольца образуют простейший коллектор. На его поверхность наложены щётки к которым присоедены внешняя цепь генератора и нагрузка. В процессе работы генератора якорь вращается и проводники его обмотки поочерёдно замыкают положение в магнитном поле с разными значениями могнитной индукции, а поэтому в обмотке якоря наводится переменное ЭДС. Если бы в машине небыло коллектора, то ток во внешней цепи генератора был бы переменным. Но по средствам коллектора и щёток, переменный ток в обмотке якоря преобразуется в пульсирующий, т.е ток не изменный по напровлению.
После того как якорь повернётся на 180 градусов напровление токав витке измениться на обратное, однако полярность щеток, а следовательно и направление тока во внешней части цепи остаются неизменными. Объясняется это тем, что в тот момент когда ток в витке меняя свое направление происходит смена коллекторных пластин под щётками. В результате полярность щеток в процессе работы генератора остаётся неизменным независимо от положения витка в магнитном поле, благодаря этому электрический ток во внешней цепи генератора становится неизменным по направлению.
Таким образом при помощи коллектора и щеток в генераторе постоянного тока происходит преобразование переменного тока в обмотке якоря в пульсирующий ток во внешнем участке цепи. Пульсации тока во внешней цепи генератора можно уменьшить если применить обмотку якоря из нескольких равномерно распределенных по якорю витков. Каждый из которых присоединён к соответствующей паре коллекторных пластин и уже при 16 витках в обмотке (16 коллекторных пластин) пульсация становиться не заметной и ток во внешной цепи генератора (нагрузки) можно считать постоянным не только по направлению, но и по величине.
44. Процесс самовозбуждения
Самовозбуждение генераторов постоянного тока заключается в том, что генератор не требует отдельного источника тока для питания обмотки возбуждения, как в случае машин с независимым возбуждением. Оно основано на явлении остаточного магнетизма. Для самовозбуждения генератора необходимо, чтобы ток, протекающий по обмотке возбуждения, усиливал поле остаточного магнетизма, и сопротивление цепи обмотки возбуждения было ниже некоторой критической величины.
Самовозбуждение генератора будет происходить лишь при определенных условиях, которые сводятся к следующим: 1. >Наличие потока остаточного магнетизма. При отсутствия этого потока не будет создаваться э. д. с. Е0, под действием котором в обмотке возбуждения начинает протекать ток, так что возбуждение генератора будет невозможным. Если машина размагничена и не имеет остаточного намагничивания, то по обмотке возбуждения надо пропустить постоянный ток от какого-либо постороннего источника электрической энергии. После отключения обмотки возбуждения машина будет иметь вновь остаточный магнитный поток. 2. Обмотка возбуждения должна быть включена согласно с потоком остаточного магнетизма, т. е. так, чтобы намагничивающая сила этой обмотки увеличивала поток остаточного магнетизма. При встречном включении обмотки возбуждения ее намагничивающая сила будет уменьшать остаточный магнитный поток и при длительной работе может полностью размагнитить машину. Если обмотка возбуждения оказалась включенной встречно, то необходимо изменить направление тока в ней, т. е. поменять местами провода, подходящие к зажимам этой обмотки. 3. Сопротивление цепи обмотки возбуждения должно быть чрезмерно большим, при очень большом сопротивлении цепи возбуждения самовозбуждение генератора невозможно. 4. Сопротивление внешней нагрузки должно быть велико, так как при малом сопротивлении ток возбуждения будет также мал и самовозбуждения не произойдет.