Реферат на тему:
ЕЛЕКТРИЧНІ ГЕНЕРАТОРИ ПОСТІЙНОГО СТРУМУ
БУДОВА І ПРИНЦИП ДІЇ ГЕНЕРАТОРА ПОСТІЙНОГО СТРУМУ
Генератори постійного струму застосовують як збудники синхронних
генераторів, у зарядних пристроях, на автомобілях і т. ін.
Основними частинами генератора (рис. 1) є станина 1, осердя полюсів 8,
обмотка полюсів (обмотка збудження) 7, якір 5 (осердя з обмоткою),
колектор 2, підшипникові щити З і 9 (передній і задній), траверса 4 з
щіткотримачами та щітками. На валу якоря закріплено вентилятор б.
Станина 1— це литий або зварений циліндр, виготовлений з чавуну або
сталі з високою магнітною провідністю. Вона е магнітопроводом, а також
основою для кріплення головних і додаткових полюсів, підшипникових
щитів, вивідних затискачів на клемному щитку.
Підшипникові щити 3 і 9 прикріплюють болтами до торців станини. На
підшипниках, вставлених в отвори щитів, обертається вал якоря. Якір 5
складається з осердя, обмотки і колектора. Осердя якоря — ротора це
стальний циліндр, складений з окремих штампованих листів
електротехнічної сталі, ізольованих один від одного для зменшення
вихрових струмів. На поверхні осердя є пази, в які вкладають обмотку
якоря.
Колектор (рис. 2) складається з окремих пластин 4 клиновидної форми,
виготовлених з міді. Вони ізольовані одна від одної слюдою. До кожної
колекторної пластини прикріплюють відводи від обмотки якоря. Осердя
якоря з обмоткою і колектором закріплюють на валу ротора, ізолюючи їх
від вала.
Щіткотримач із щіткою показано на рис. 3. Щітка 3 — це
вугляно-графітова, графітова, мідно-графітова прямокутна призма. Кожна
щітка має свої технічні характеристики: твердість, допустиму густину
струму і т. ін. їх добирають, виходячи з потужності генератора,
швидкості обертання якоря і т. ін. Щітка притискається до колектора
пружиною 2. Щіткотримач 4 через хомутик з’єднується з пальцем щіткової
траверси, яка кріпиться на одному з підшипникових щитків. Щіткотримач із
щітками призначено для знімання струму з колектора генератора і
подавання його до споживача.
Принцип дії генератора постійного струму ґрунтується на законах
електромагнітної індукції та електромагнітних сил.
У провіднику, що рухається в магнітному полі генератора, постійний струм
виникнути не може. Постійна е. р. с. і струм можуть створюватися тільки
випрямленням змінної е. р. с., що виникає в обмотці генератора змінного
струму. До пластин колектора (рис. 4) приєднують кінці витка abed. Щітки
на колекторі встановлені нерухомо так, щоб вони при обертанні витка з
півкільцями переходили з одного півкільця на друге, коли індукована е.
р. с. у витку дорівнює нулю. Як видно з рис. 4, а, щітка А завжди в
контакті з тим півкільцем, провід від якого проходить під північним
полюсом, а щітка В —
Рис. 1. генератор постійного струму в розібраному вигляді
з тим, провід від якого проходить під південним полюсом. Тому в
зовнішньому колі струм проходить в одному напрямі — від щітки А до В.
Графік випрямленого струму показано на рис. 4, б. Як видно з рисунка,
випрямлений струм є пульсуючим, тобто значення е. р. с. і струму
збільшуються від нуля до максимуму і знову спадають до нуля. Для
зменшення пульсації е. р. с. і струму на роторі збільшують кількості
витків (які зсунуті між собою під певним кутом) і відповідно колекторних
пластин, до яких приєднують кінці витків.
Розглянемо найпростіші якірні обмотки машин постійного струму.
У машинах постійного струму найчастіше застосовують петльові й хвильові
обмотки. Секція (рис. 5) — це частина обмотки якоря, що складається з
одного або кількох витків і міститься між двома колекторними пластинами.
Активні сторони секції розміщують одну від одної на відстані полюсного
кроку т. Секції старанно ізолюють і просочують ізоляційним лаком. Перед
укладанням обмотки пази якоря також ізолюють. Укладання обмотки в пази
якоря показано на рис. 6. Укладену обмотку закріплюють у пазах
дерев’яними клинами. Кінці секцій припаюють до виступів колекторних
пластин, які називають півниками. На лобові частини обмотки для
закріплення останніх накладають бандажі.
Обмотка має відповідати таким вимогам: бути замкненою і розподіленою
щітками на парне число ділянок однакової довжини: е. р. с., які
індукуються в усіх провідниках однієї ділянки, повинні додаватися: е. р.
с. сусідніх ділянок мають бути однакові й напрямлені одна проти одної
так, щоб сумарна е. р. с. дорівнювала нулю і не утворювалися зрівняльні
струми.
Для наочності розглянемо дві секції петльової (паралельної) обмотки
(рис. 7). Активні провідники 1 і 2 перебувають під північним полюсом, а
3 і 4 — під південним. Тому індуковані е. р. с. у провідниках 1 і 2, 3 і
4 напрямлені протилежно. Щоб е. р. с. усіх чотирьох провідників можна
було скласти, треба з’єднати кінець першої секції з початком другої,
кінець другої — з початком наступної і т. ін., рухаючись петлеподібно.
Звідси і назва — петльова обмотка. Кінці секцій приєднують до сусідніх
колекторних пластин. Для виготовлення обмотки треба знати такі дані: у1
— перший частковий крок, відстань між початком і кінцем секції, тобто
ширину секції; у2 — другий частковий крок, відстань між кінцем однієї
секції і початком наступної; у — результуючий крок, відстань між
початками двох секцій, що йдуть одна за одною (усі кроки якірної обмотки
вимірюються числом пазів барабана); ук — крок обмотки по колектору,
відстань між початком і кінцем секції по колектору, що вимірюється
числом пропущених ізоляційних прошарків.
Розрахункові формули для простої петльової (паралельної) обмотки такі:
у = у1 – у2; (1)
ук = 1. (2)
Оскільки число активних сторін обмотки завжди в два рази більше від
числа колекторних пластин, то для рівномірного пересування
Рис. 8. Схема простої петльової обмотки, у якої у1 = 5; у2 = 3; у =
2; ук=1; 7, = 12; 2р = 2:
a – радіальна; б – розгорнута; в – спрощена схема обмотки з позначенням
е. р. с.
як по пазах якоря, так і по колектору треба, щоб
. (3)
Перший частковий крок у1 розраховують за формулою
(4)
, що дає деяку економію міді
у2 = у1 – у, (5)
z = 2s, (6)
де s — число секцій;
2р = 2а, (7)
де 2а — число паралельних віток в обмотці; їх є в петльовій обмотці
стільки, скільки полюсів
S = k, (8)
де k — число колекторних пластин.
Для прикладу накреслимо просту одношарову петльову обмотку за такими
даними: 2р = 2 = 6.
За (3) знаходимо у = 2ук = 2;
за (6) — z = 2s = 2 • 6 = 12;
за (8) — k = s = 6;
(укорочення на один паз);
за (1) — y2 = у1 – у = 5 – 2 = 3.
Починаємо виконувати обмотку з першої колекторної пластини (рис.8, а),
потім укладаємо її в перший паз.
Щоб визначити номер паза, в який треба укладати кінець секції, треба до
номера паза, в якому лежить початок секції, додати yl, отже, 1 + 5 = 6.
Кінець секції укладаємо в шостий паз і закінчуємо її на другій
колекторній пластині,
Рис. 9. Двошарова проста петльова обмотка, у якої Z =6; s = 6; 2p = 2;
y1 = 3; y2=2; yк = у = 1
оскільки ук = 1, тобто між початком і кінцем секції по колектору лежить
один ізоляційний прошарок.
Другу секцію починаємо з другої колекторної пластини. Щоб визначити
номер паза, в який треба укласти початок другої секції, до номера паза,
в якому лежить початок першої секції, додаємо у. Отже, 1 + у = 1 + 2 =
3. Початок другої секції укладаємо в третій паз.
Потім укладаємо обмотку аналогічно. Щоб полегшити виконання
обмотки, бажано скласти таблицю.
З рис. 8, б видно, що полярність на щітках різна. Якщо рухатися по двох
паралельних вітках обмотки, то помітно, що в першій вітці е. р. с.
(струм) мають один напрям (11,4, 1, 6, 3, 8), у другій вітці —
протилежний (2, 9, 12, 7, 10, 5). Отже, в обох паралельних вітках е. р.
с. однакові й протилежно напрямлені, тому струму в обмотці якоря, коли
немає зовнішнього кола, не буде. При наявності зовнішнього кола по
кожній паралельній вітці обмотки якоря проходитиме половина струму
зовнішнього кола (рис. 8, в). На практиці найчастіше застосовують
двошарові обмотки, тобто в кожний паз вкладають дві сторони двох різних
секцій. Якщо розглянуту обмотку намотаємо в два шари, то при s == 6
(шість секцій) нам потрібно буде лише 6 пазів. Оскільки число пазів у
два рази зменшується, то й результуючий крок по пазу у також у два рази
зменшиться і дорівнюватиме 1. Двошарову обмотку з z = 6, s = 6, 2p = 2,
ук= у = k зображено на рис. 9. Штриховими лініями показано нижні шари
обмотки.
Хвильова (послідовна) обмотка. Обмотку називають хвильовою тому, що
форма секції нагадує хвилю. На рис. 10, а показано секцію, а на рис. 10,
б — хвильову обмотку з її елементами. Якщо в петльовій обмотці спочатку
послідовно заповнюють пази однієї окремої пари полюсів, а потім
переходять до другої, то хвильову обмотку виконують відразу по всіх
полюсах, тобто по всьому колу якоря. Потім через точки а-а повертаються
до першого полюса з деяким зсувом відносно першого положення і знову
обходять по всьому колу і т. ін. Якщо в петльовій обмотці кількість
паралельних віток не може бути меншою за число пар полюсів, то при
простій хвильовій обмотці паралельних віток може бути тільки дві,
незалежно від
Рис. 10. Елемент хвильової обмотки:
а – секція; б – частина обмотки з позначенням кроків
числа пар полюсів; кількість послідовно сполучених витків збільшено для
збільшення е. р. с. Таку обмотку називають послідовною і застосовують
для генераторів з великою напругою.
Рис. 2. Колектор:
1 – гайка; 2 – натискний конус; 3 – міканітів конус; 4 – колекторні
пластинки; 5 – бандаж; 6 – втулка
Рис. 3. Щіткотримач з щіткою:
1 – провід; 2 – пружина; 3 – щітка; 4 – щіткотримач
Рис. 4. Схема роботи машин постійного струму:
а – схема генератора; б – випрямлений пульсуючий струм
Рис. 5. Секція обмотки якоря:
1 – активні провідники, що лежать у пазах; 2 – задня лобова частина; 3 –
передня лобова частина; 4 – колекторні пластинки;
а
б
Рис. 6. Укладання обмотки в пази
Рис. 7. Петльова обмотка
Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter
