Mga generator ng DC

Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng DC generator

Ang generator ay batay sa paggamit ng ang batas ng electromagnetic induction, ayon sa kung saan sa isang konduktor na gumagalaw sa isang magnetic field at tumatawid sa magnetic flux, ay sapilitan ng ef.

Ang isa sa mga pangunahing bahagi ng isang DC machine ay ang magnetic circuit kung saan ang magnetic flux ay sarado. Ang magnetic circuit ng isang DC machine (Fig. 1) ay binubuo ng isang nakatigil na bahagi - stator 1 at isang umiikot na bahagi - rotor 4. Ang stator ay isang steel case kung saan ang iba pang mga bahagi ng makina ay nakakabit, kabilang ang mga magnetic pole 2. Sa ang magnetic pole 3, isang kapana-panabik na coil ay inilalagay, na pinapagana ng direktang kasalukuyang at lumilikha ng pangunahing magnetic flux Ф0.

kanin. 1. Magnetic circuit ng four-pole DC machine

kanin. 2. Mga sheet mula sa kung saan ang magnetic circuit ng rotor ay binuo: a - na may bukas na mga channel, b - na may mga semi-closed na channel

Ang rotor ng makina ay binuo mula sa naselyohang mga sheet ng bakal na may mga circumferential grooves at mga butas para sa baras at bentilasyon (Larawan 2). Sa mga channel (5 sa Fig. 1) ng rotor ay inilatag ang gumaganang winding ng DC machine, iyon ay, ang winding kung saan em ay sapilitan ng pangunahing magnetic flux. atbp. kasamaAng winding na ito ay tinatawag na armature winding (kaya ang rotor ng isang DC machine ay karaniwang tinatawag na armature).

Ang kahulugan ng e. atbp. c. Ang DC generator ay maaaring ilipat ngunit ang polarity nito ay nananatiling pare-pareho. Ang prinsipyo ng pagtatrabaho ng DC generator ay ipinapakita sa fig. 3.

Ang mga pole ng isang permanenteng magnet ay lumikha ng isang magnetic flux. Isipin na ang armature winding ay binubuo ng isang pagliko, ang mga dulo nito ay nakakabit sa iba't ibang kalahating singsing, na nakahiwalay sa bawat isa. Ang mga kalahating singsing na ito bumuo ng isang kolektor, na umiikot sa pagliko ng armature winding. Kasabay nito, ang mga nakatigil na brush ay dumudulas kasama ang kolektor.

Kapag ang coil ay umiikot sa isang magnetic field, ang isang emf ay sapilitan dito

kung saan ang B ay ang magnetic induction, l ang haba ng wire, v ang linear velocity nito.

Kapag ang eroplano ng coil ay nag-tutugma sa eroplano ng gitnang linya ng mga pole (ang coil ay matatagpuan patayo), ang mga wire ay tumatawid sa maximum na magnetic flux at ang pinakamataas na halaga ng e ay sapilitan sa kanila. atbp. c. Kapag pahalang ang tabas, hal. atbp. v. sa mga wire ay zero.

Ang direksyon ng e., atbp. p sa konduktor ay tinutukoy ng kanang-kamay na panuntunan (sa Fig. 3 ay ipinapakita ng mga arrow). Kapag sa panahon ng pag-ikot ng coil ang wire ay dumadaan sa ilalim ng kabilang poste, ang direksyon ng e. atbp. v. siya ay napagbagong loob. Ngunit dahil ang kolektor ay umiikot sa coil at ang mga brush ay nakatigil, kung gayon ang isang wire na matatagpuan sa ibaba ng north pole ay palaging konektado sa itaas na brush, hal. atbp. v. na nakadirekta palayo sa brush. Bilang resulta, ang polarity ng mga brush ay nananatiling hindi nagbabago at samakatuwid ay nananatiling hindi nagbabago sa direksyong e. atbp. sa mga brush - egSCH (Larawan 4).

kanin. 3. Ang pinakasimpleng generator ng DC

kanin. 4. Pagbabago sa oras ng electromotive force.ang pinakasimpleng generator ng DC

Bagama't e. atbp. c. Ang pinakasimpleng direktang kasalukuyang generator ay pare-pareho sa direksyon, nagbabago ang halaga nito, umiikot nang dalawang beses sa maximum at dalawang beses ang mga zero na halaga sa isang rebolusyon. Ang isang DC na may tulad na isang malaking ripple ay hindi angkop para sa karamihan ng mga DC receiver at sa mahigpit na kahulugan ng salita ay hindi matatawag na pare-pareho.

Upang mabawasan ang ripple, ang armature winding ng DC generator ay ginawa ng isang malaking bilang ng mga liko (coils), at ang kolektor ay gawa sa isang malaking bilang ng mga plate ng kolektor na nakahiwalay sa bawat isa.

Isaalang-alang natin ang proseso ng smoothing waves, gamit ang halimbawa ng isang round armature winding (Fig. 5), na binubuo ng apat na windings (1, 2, 3, 4), dalawang liko sa bawat isa. Ang armature ay umiikot pakanan na may dalas na n at e ay sapilitan sa armature winding wires na matatagpuan sa labas ng armature. atbp. (ang direksyon ay ipinahiwatig ng mga arrow).

Ang armature winding ay isang closed circuit na binubuo ng series-connected turns. Ngunit sa mga tuntunin ng mga brush, ang armature winding ay dalawang parallel na sanga. Sa fig. 5, at isang parallel branch ay binubuo ng coil 2, ang pangalawa ay binubuo ng coil 4 (sa coils 1 at 3, EMF ay hindi sapilitan at sila ay konektado sa magkabilang dulo sa isang brush). Sa fig. 5b, ang anchor ay ipinapakita sa posisyon na aabutin pagkatapos ng 1/8 ng isang pagliko. Sa posisyong ito, ang isang parallel armature winding ay binubuo ng series-connected coils 1 at 2, at ang pangalawa ng series-connected coils 3 at 4.

kanin. 5. Scheme ng pinakasimpleng DC generator na may ring armature

Ang bawat likid, kapag ang armature ay umiikot na may paggalang sa mga brush, ay may pare-parehong polarity. Pagbabago ng address, atbp. c. windings sa oras na may pag-ikot ng armature ay ipinapakita sa fig. 6, a. DD.C. sa mga brush ay katumbas ng e. atbp. v. bawat parallel na sangay ng armature winding. Fig. 5 ay nagpapakita na e. atbp. c.parallel branch ay katumbas ng o e. atbp. c.isang coil o ang dami e. atbp. c. dalawang magkatabing paikot-ikot:

Bilang resulta ng pulsation na ito ng e. atbp. c. ang armature windings ay makabuluhang nabawasan (Larawan 6, b). Sa pamamagitan ng pagtaas ng bilang ng mga pagliko at mga plate ng kolektor, isang halos pare-pareho ang radiation ay maaaring makuha. atbp. v. armature windings.

Disenyo ng DC Generator

Sa proseso ng teknikal na pag-unlad sa electrical engineering, nagbabago ang disenyo ng mga DC machine, kahit na ang mga pangunahing detalye ay nananatiling pareho.

Isaalang-alang ang isang aparato ng isa sa mga uri ng DC machine na ginawa ng industriya. Tulad ng nakasaad, ang mga pangunahing bahagi ng makina ay ang stator at ang armature. Ang Stator 6 (Larawan 7), na ginawa sa anyo ng isang silindro ng bakal, ay nagsisilbing parehong upang i-fasten ang iba pang mga bahagi at upang maprotektahan laban sa mekanikal na pinsala at ito ay isang nakatigil na bahagi ng magnetic circuit.

Ang mga magnetic pole 4 ay nakakabit sa stator, na maaaring permanenteng magneto (para sa mga makinang mababa ang kapangyarihan) o mga electromagnet. Sa huling kaso, ang isang kapana-panabik na coil 5 ay inilalagay sa mga pole, na ibinibigay ng direktang kasalukuyang at lumilikha ng isang nakatigil na magnetic flux na may kaugnayan sa stator.

Sa isang malaking bilang ng mga pole, ang kanilang mga windings ay konektado sa parallel o sa serye, ngunit upang ang hilaga at timog pole ay kahalili (tingnan ang Fig. 1). Ang mga karagdagang pole na may sariling paikot-ikot ay matatagpuan sa pagitan ng mga pangunahing pole. Ang mga end shield 7 ay nakakabit sa stator (Larawan 7).

Ang armature 3 ng DC machine ay binuo mula sa sheet steel (tingnan ang Fig. 2) upang mabawasan ang pagkawala ng kuryente mula sa eddy currents. Ang mga sheet ay insulated mula sa bawat isa.Ang armature ay isang movable (umiikot) na bahagi ng magnetic circuit ng makina. Ang armature coil o working coil 9 ay inilalagay sa mga armature channel.

kanin. 6. Oras ng pagkakaiba-iba ng EMF mula sa windings at ang winding ng ring armature

Ang mga makina ay kasalukuyang ginawa gamit ang isang armature at drum na uri ng winding. Ang ring armature winding na dati nang isinasaalang-alang ay may disadvantage na e. atbp. c. ay sapilitan lamang sa mga konduktor na matatagpuan sa panlabas na ibabaw ng armature. Samakatuwid, kalahati lamang ng mga wire ang aktibo. Sa armature winding ng drum, ang lahat ng mga wire ay aktibo, iyon ay, upang lumikha ng parehong e. tulad ng isang ring-armature machine halos kalahati ng conductive material ay kinakailangan.

Ang mga conductor ng armature winding, na matatagpuan sa mga grooves, ay magkakaugnay sa mga harap na bahagi ng mga liko. Ang bawat puwang ay karaniwang naglalaman ng ilang mga wire. Ang mga conductor ng isang slot ay konektado sa mga conductor ng isa pang slot upang bumuo ng isang serye na koneksyon na tinatawag na isang coil o seksyon. Ang mga seksyon ay konektado sa serye at bumubuo ng isang closed circuit. Ang pagkakasunud-sunod ng pagbubuklod ay dapat na ganoon e. atbp. v. sa mga wire na kasama sa isang parallel branch ay may parehong direksyon.

Sa fig. Ipinapakita ng 8 ang pinakasimpleng drum armature winding ng isang two-pole machine. Ang mga solidong linya ay nagpapakita ng koneksyon ng mga seksyon sa isa't isa sa gilid ng kolektor, at ang mga putol-putol na linya ay nagpapakita ng mga dulo ng koneksyon ng mga wire sa kabaligtaran. Ang mga strip ay ginawa mula sa mga punto ng koneksyon ng mga seksyon sa mga plate ng kolektor. Ang direksyon ng e., atbp. p. sa mga wire ng coil ay ipinapakita sa figure: «+» — direksyon mula sa mambabasa, «•» — direksyon sa mambabasa.

Ang paikot-ikot ng naturang armature ay mayroon ding dalawang parallel na sanga: ang unang nabuo sa pamamagitan ng mga wire ng mga puwang 1, 6, 3, 8, ang pangalawa - sa pamamagitan ng mga wire ng mga puwang 4, 7, 2, 5. Kapag umiikot ang armature , ang kumbinasyon ng mga puwang na ang mga wire ay bumubuo ng isang parallel na sangay, ay nagbabago sa lahat ng oras, ngunit palaging ang parallel na sangay ay nabuo ng mga wire ng apat na channel, na sumasakop sa isang pare-parehong posisyon sa espasyo.

kanin. 7. Ang pag-aayos ng drum-type armature DC machine

kanin. 8. Ang pinakasimpleng paikot-ikot

Ang mga makina na ginawa ng mga pabrika ay may sampu o daan-daang mga grooves sa kahabaan ng circumference ng armature ng drum at ang bilang ng mga collector plate na katumbas ng bilang ng mga seksyon ng armature winding.

Ang kolektor 1 (tingnan ang Fig. 7) ay binubuo ng mga plate na tanso, na nakahiwalay sa isa't isa, na konektado sa mga punto ng koneksyon ng mga seksyon ng armature winding at nagsisilbing i-convert ang variable e. atbp. v. sa mga wire ng armature paikot-ikot sa pare-pareho e. atbp. c. sa mga brush 2 ng generator o conversion ng direktang kasalukuyang ibinibigay sa mga brush ng motor mula sa network patungo sa alternating current sa mga wire ng armature winding ng motor. Ang kolektor ay umiikot gamit ang armature.

Kapag umiikot ang armature, ang mga fixed brush 2 ay dumudulas sa collector. Ang mga brush ay graphite at copper-graphite. Ang mga ito ay naka-mount sa mga may hawak ng brush na maaaring paikutin sa isang tiyak na anggulo. Ang isang impeller 8 para sa bentilasyon ay konektado sa anchor.

Pag-uuri at mga parameter ng mga generator ng DC

Ang pag-uuri ng mga generator ng DC ay batay sa uri ng pinagmumulan ng kapangyarihan ng excitation coil. Makilala:

1.self-excited generators, ang excitation coil na pinapagana ng panlabas na pinagmulan (baterya o iba pang direktang kasalukuyang pinagmulan). Sa mga low-power generators (sampu-sampung watts), ang pangunahing magnetic flux ay maaaring malikha ng mga permanenteng magnet,

2. Self-excited generators, ang excitation coil na pinapagana ng generator mismo. Ayon sa scheme ng koneksyon ng armature at excitation windings na may kaugnayan sa panlabas na circuit, mayroong: parallel excitation generators, kung saan ang excitation winding ay konektado sa parallel sa armature winding (shunt generators), series excitation generators, kung saan ang mga ito Ang mga paikot-ikot ay konektado sa serye (mga generator ng serye), mga generator na may halo-halong paggulo, kung saan ang isang kapana-panabik na paikot-ikot ay konektado kahanay sa armature winding, at ang pangalawa sa serye (pinagsamang mga generator).

Ang rate na mode ng DC generator ay tinutukoy ng rate na kapangyarihan - ang kapangyarihan na ibinibigay ng generator sa receiver, ang rate ng boltahe sa mga terminal ng armature winding, ang rate na kasalukuyang ng armature, ang kasalukuyang paggulo, ang rate ng dalas ng pag-ikot ng armature. Ang mga halagang ito ay karaniwang ipinahiwatig sa pasaporte ng generator.