обратимы, т. е. если в магнитном поле вращать виток, то в нем будет индуктироваться э. д. с., а если пропускать по витку ток, то виток будет вращаться в магнитном поле.

§ 2. Принцип действия генератора постоянного тока

Рассмотрим принцип действия простейшего генератора, выполненного из одного витка, вращаемого по часовой стрелке в магнитном поле. Между двумя полюсами помес-

тим виток, намотанный на стальной цилиндр (рис. 7). Концы витка присоедине- ны к двум кольцам, на которых установлены не- подвижные щетки А п Б. Силовые линии направле- ны радиально по отноше- нию к стальному цилинд- ру, причем полюса имеют такую форму, что магнит- ная индукция в воздуш- ном зазоре между полюса- ми и стальным цилиндром распределена синусои- дально. Зазор между по-

Рис. 7. Принцип действия прос- люсами и цилиндром нс- тейпгего генератора переменного одинаков: между середи- тока. ной полюса и цилиндром

зазор меньше, чем между краями полюсов и цилиндром. При такой конструкции направление движения проводника везде перпендику- лярно к направлению магнитных силовых линий.

При вращении витка в нем индуктируется э. д. с., си- нусоидальная по форме кривой, так как магнитная индук- ция в зазоре синусоидальна. Когда виток абвг расположен горизонтально, индуктируемая в нем э. д. с. равна нулю, так как стороны витка движутся в пространстве, где магнитная индукция равна нулю. При вертикальном положении витка его стороны движутся в поле с макси- мальной магнитной индукцией, поэтому и э. д. с. имеет максимальное значение. Когда провод аб проходит под северным полюсом, э. д. с. в этом проводе направлена

10

от нас; если провод аб проходит под южным полюсом, то э. д. с. в проводе изменяет свое направление, таким образом, в витке индуктируется переменный ток.

Для выпрямления тока применяют коллектор. Простей- ший коллектор — это два изолированных полукольца, к которым присоединяют концы витка (рис. 8). Щетки на

коллекторе устанавли- вают так, чтобы они пе- реходили с одного по- лукольца на другое, когда индуктируемая

э. д. с. в витке равна нулю.

Щетка А соприка- сается всегда с тем по- лукольцом, провод от которого проходит под северным полюсом, а щетка Б с полуколь- цом, провод от которо- го проходит под юж- ным полюсом. Поэтому во внешней цепи ток течет в одном направле- нии от щетки Б к щет- ке А. Щетка, с которой

ток стекает в сеть, имеет знак плюс (+), а к которой ток притекает, — знак минус (—).

Выпрямленный ток пульсирует. При одном витке величины э. д. с. и тока изменяются от нуля до максимума. Для уменьшения пульсации на барабан наматывают большое число витков. Рассмотрим простейший генератор с двумя витками, намотанными на стальное кольцо (рис. 9, а), каждый виток присоединяют к паре коллекторных пластин так, чтобы цепь обмотки была замкнутой. Оба витка как источники э. д. с. оказываются включенными параллельно, и э. д. с. на щетках определяется величиной э. д. с. одного витка, ток же в цепи нагрузки может быть в 2 раза больше, чем при одном витке. Кривая выпрямленного тока и э. д. с. имеет такой же вид, как и при одном витке (рис. 8).

Если на стальном кольце расположить четыре витка, увеличив число коллекторных пластин до четырех так,

Рис. 8. Принцип действия генератора постоянного тока.

11

чтобы цепь обмотки была замкнутой системой (рис. 9, б), то кривые э. д. с. витков 1 и 2 будут сдвинуты по фазе на 90° (рис. 10).

Стальное кольцо с намотанными на него витками называют кольцевым якорем.

Рис. 9 Генератор постоянного тока с кольце- вым якорем:

а — с двумя витками, б — с четырьмя витками.

По правилу правой руки, э. д. с. в витках 3 ж 4 направлена к нам. Так как витки 3 и 4 сдвинуты на 90°, то и э. д. с. этих витков е₃ и е₄ сдвинуты по фазе на 90°. Кривые э. д. с. витков 3 ж 4 имеют такой же характер, как и у витков 1 и 2, но противоположны им по направлению. Например, кривая э. д. с. е₁ противоположна по направлению кривой э. д. с. е₃, а кривая э. д. с. е₂ противоположна по направлению кривой э. д. с. е₄.

12

Рис. 10. Кривые индуктируемых в

вом якоре с четырьмя вит- ками:

э. д. с.,

кольце-

а — до выпрямления коллекто- ром, б — после выпрямления коллектором.

Так как величина э. д. с. на щетках кольцевого якоря определяется величиной э. д. с. в одной ветви с витками

1 и 2, то для получения сум- марной э. д. с. на щетках сло- жим мгновенные значения

э. д. с. витков 1 и 2. На рисун- ке 10, а показаны кривые

э. д. с. витков 1 и 2 до выпрям- ления их коллектором, а на рисунке 10, б — после выпрям- ления. Жирной линией на ри- сунке 10, б показана суммарная э. д. с. на щетках машины.

Суммарная э. д. с. кольце-' вого якоря с четырьмя витками имеет меньшую пульсацию, чем э. д. с. кольцевого якоря с двумя витками. Для получе- ния э. д. с. с очень малой пуль- сацией на якорь наматывают

большое число витков, а коллектор делают из большого числа пластин. Так, например, при коллекторе из 16 пла-

стинок при двух полюсах пуль- сация э. д. с. составит менее 1 %.

Существуют и бесколлек- торные машины постоянного тока, например униполярные.

Если в магнитном поле с по- мощью рукоятки вращать ме- таллический диск, в нем будет индуктироваться э. д. с. (рис. И). Применив правило правой руки, можно убедиться, что при вращении рукоятки по часовой стрелке э. д. с. будет направ- лена от оси диска к его пери- ферии. Если к щеткам, установ- ленным на оси и по окружности диска, присоединить нагрузку, то в цепи пойдет ток от плюса к минусу.

В настоящее время имеются униполярные машины на сравнительно небольшое напряжение (3—7 е), но на

Рис. 11. Принципиальная схема униполярной машины постоянного тока.

13