Розділ 1 машини постійного струму Частина 1. Принцип дії і будова машини постійного струму.

1.1 Принцип, дії. Машини постійного струму. Електричні градуси.

Характерною ознакою машини постійного струму (за винятком особливих уніполярних машин) є наявність у нихколектора - механічного перетворювача змінного струму в постійний і навпаки. Найпростіший колектор, що складається здвохпластин, показаний на рис. В.3. З його допомогою у зовнішньому колі генератора тече струм одного напрямку, що змінюється від нуля о максимального значення, а потім знову до нуля (див. рис. В.4,б). Звичайно, це ще не «справжній» постійний струм.

Уявімо собі, що на якорі генератора вкладено два витка під кутом 90^оодин до одного; тоді колектор буде складатися з чотирьох пластин. Тепер вигляд кривої випрямленого струму у зовнішньому колі,на відміну від рис. 4.б буде виглядати так, як на рис. 1.1 товстою лінією. Як бачимо, струм у зовнішньому колі тепер хоча і змінюється за значенням (пульсує), але не до нуля, а лише дещо відрізняється від м:аксимуму. Отже, якщоїй якорі буде багато витків, а на колекторі багато пластин, пульсація струму буде невелика. Можна показати, що при восьми пластинах, які приходиться на один полюс, пульсація не перевищує 1%, тобто стає непомітною, а струм - практично постійним.

В електричній машині може бути багато полюсів, але основою у вивченні теорії роботи є машина двополюсна, бо пара полюсів - північний і південний - неподільна. Тому говорять, що машина маєр пар полюсів. Очевидно у двополюсної машини полюси протилежної полярності розміщені під кутом: 180° по відношенню один до одного. А якщо полюсів2р, то як визначити кут між ними? Який видмали б криві випрямленого струму на рис. 1.1., якщо в машині було б дві пари полюсів, тобто p=2 або 2р=4 (чотириполюсна машина)?

Картина на рис, 1.1. не змінилася б справа в тому, що кут повороту якоря у такому вигадку потрібно вираховувати в електричних градусах, Що ж таке електричний градус?

Рис. 1.1, криві ЕРС і струму у зовнішньому колі найпростішого генератора постійного струму з двома витками на якорі.

У кривій ЕРС і струму на рис. В.4.а повний період відповідає 360° повороту якоря. Він відповідає подвійній полюсній поділці 2τ.Але, якщо2р=4, то один оберт відповідає 4 τ. Таким чином, якщо машина має2р=2полюси, то число електричних градусів відповідає числу електричних градусів; за один оберт будуть пройдені 360° ел. Якщо ж2р=4, то за один оберт (360° геометричних) будуть пройдені 720° ел. Відповідноодин градус геометричний відповідає р електричним.

Магнітний потік машини постійного струму (рис. 1.2.) створюється обмотками збудження 1, розміщеними на полюсах 2 статора. На роторі розміщена обмотка, в якій індукується ЕРС. Таким чином, індуктор машини постійного струму розташований на статорі а якір 3 і його обмотка 4 - на роторі.

Як видно з рис. 1.2. у всіх провідниках, розміщених під одним полюсом, напрямок. ЕРС однаковий і зберігається таким незалежно від частоти обертів. Отже. ЕРС провідників, що лежать вище геометричної нейтралі завжди напрямлена в одну сторону, а ЕРСпровідників, що лежать нижче геометричної нейтралі - в інший бік.

Рис. 1.2. Електромагнітна схема машини постійного струму.

При обертанні якоря: індукована в провідниках ЕРС змінює знак, коли провідники переміщуються від одного полюса до іншого. Оскільки кількість провідників, з’єднаних відповідним чином і розміщених під одним: полюсом, залишається незмінною,їх сумарна

ЕРС також - незмінна. Ці ЕРС знімається з обмотки якоря за допомогою щіток 5, встановлених на колекторі, до якого під'єднані, привідники якоря.

Якщо щітки не замкнені на зовнішнє коло, то струм по обмотці якоря не проходить, так як ЕРС індуковані у різних частинах обмотки, взаємно компенсуються. Очевидно ЕРС Е на щітках буде найбільшою, якщо щітки розміщені так, що дотикаються з провідниками, розміщеними на лінії геометричної нейтралі.

Якщо до щіток, під'єднати навантажувальний резистор, то по тому потече струм: І_д, напрям: якоговідповідатиме напрямку ЕРС Е. В обмотці якоря цей струм розгалужується і проходить в даному конкретному випадку по двох паралельних витках.