§ 105. DISPOSITIVO DE UN GENERADOR DC

Pieza fija en máquinas corriente continua es inductivo, es decir, crea un campo magnético, y la parte giratoria es inductiva (armadura).

La parte fija de la máquina (Fig. 134, a) consta de polos principales 1, polos adicionales 2 y marco 3. El polo principal (Fig. 134, b) es un electroimán que crea un flujo magnético. Consiste en un núcleo 4, un devanado de excitación 7 y una pieza polar 8. Los polos están montados en el marco 6 con un perno 5. El núcleo del polo es de acero fundido y tiene una sección transversal ovalada. En el núcleo del poste está marcada la bobina de excitación, enrollada con alambre de cobre aislado. Las bobinas de todos los polos están conectadas en serie, formando un devanado de excitación. La corriente que fluye a través del devanado de excitación crea un flujo magnético. La pieza polar sostiene el devanado de campo en el polo y asegura una distribución uniforme campo magnético debajo del poste. La pieza polar tiene una forma tal que el entrehierro entre los polos y la armadura es el mismo en toda la longitud del arco polar. Los polos adicionales también tienen un núcleo y un devanado.

Los postes adicionales se instalan en puntos medios entre los postes principales, y su número puede ser igual al número de postes principales o la mitad. Los polos adicionales se instalan en máquinas de alta potencia y sirven para eliminar chispas debajo de los cepillos. En las máquinas de baja potencia no suele haber polos adicionales.

El marco es de acero fundido y es el esqueleto de la máquina.Los postes principales y adicionales están unidos al marco, así como los protectores laterales con cojinetes que sujetan el eje de la máquina en los lados extremos. Con la ayuda del marco, la máquina se une a la base.

La parte giratoria de la máquina (ancla) (Fig. 135, a) consta de un núcleo 1, un devanado 2 y un colector 3. El núcleo de la armadura es un cilindro ensamblado a partir de láminas de acero eléctrico. Las láminas están aisladas entre sí con barniz o papel para reducir las pérdidas por corrientes de Foucault. Las láminas de acero se estampan en máquinas según una plantilla; tienen ranuras en las que se colocan los conductores del devanado del inducido. Se hacen canales de aire en el cuerpo del inducido para enfriar el devanado y el núcleo del inducido.

El devanado del inducido está hecho de cobre. Cable aislado o de varillas de cobre de sección transversal rectangular. Consiste en secciones hechas en plantillas especiales y colocadas en las ranuras del núcleo de anclaje. La sección de una sola vuelta consta de dos cables activos conectados entre sí.

Las secciones pueden tener no uno, sino muchos giros. Tales secciones se denominan multivueltas. El devanado se aísla cuidadosamente del núcleo y se fija en las ranuras con cuñas de madera. Las conexiones frontales están reforzadas con vendajes de acero. Todas las secciones del devanado colocadas en la armadura están interconectadas en serie, formando un circuito cerrado. Los cables que conectan dos secciones consecutivas según el esquema de bobinado están unidos a las placas colectoras.

El colector es un cilindro que consta de placas individuales. Las placas colectoras están hechas de cobre estirado y aisladas entre sí y del cuerpo con juntas de micanita. Para el montaje en el manguito, las placas colectoras tienen forma de cola de milano, que se sujeta entre el saliente del manguito y la arandela, conformada para que coincida con la forma de la placa. La arandela está atornillada al buje.

El colector es el más complejo en términos de diseño y la parte más crítica de la máquina en funcionamiento. La superficie del conmutador debe ser estrictamente cilíndrica para evitar golpes y chispas de las escobillas.

Para conectar el devanado del inducido al circuito externo, se colocan escobillas fijas sobre el colector, que pueden ser de grafito, carbón-grafito o bronce-grafito. En las máquinas de alta tensión se utilizan escobillas de grafito que tienen una gran resistencia de contacto entre la escobilla y el colector, en las máquinas de baja tensión se utilizan escobillas de bronce-grafito. Los cepillos se colocan en portaescobillas especiales (Fig. 135, b). La escobilla 4, colocada en el soporte del portaescobillas, es presionada contra el colector por el resorte 5. Cada portaescobillas puede tener varias escobillas conectadas en paralelo.

Los portaescobillas están montados en pernos-pasadores de cepillos, que, a su vez, están fijados en el travesaño. Para la fijación en el dedo del cepillo, el portaescobillas tiene un orificio.

Los dedos del cepillo están aislados del travesaño mediante arandelas y casquillos aislantes. El número de portaescobillas suele ser igual al número de polos.

El travesaño va montado sobre un escudo de cojinete en máquinas de pequeña y mediana potencia o adosado al bastidor en máquinas de gran potencia. El travesaño se puede girar y, por lo tanto, cambiar la posición de los cepillos en relación con los polos.

Por lo general, el travesaño se instala en una posición en la que la ubicación de los cepillos en el espacio coincide con la ubicación de los puntos medios de los polos principales.

máquinas eléctricas de corriente continua

Las máquinas eléctricas de CC según su propósito se dividen en generadores electricos(o simplemente generadores) que transforman energía mecánica en eléctrica a tensión constante (los generadores son fuentes de energía eléctrica), y motor electrico(motores eléctricos) que convierten energía eléctrica corriente continua en energía mecánica. Esta energía mecánica se utiliza para hacer girar cualquier actuador (máquina, cabrestante, ruedas de tranvía, trenes eléctricos, etc.).

Además, existen algunos tipos especiales de máquinas, como las máquinas diseñadas para convertir la electricidad de CC en electricidad. corriente alterna o viceversa; micromáquinas utilizadas en sistemas regulación automática, en dispositivos de medición y cálculo como sensores (por ejemplo, sensores de velocidad), etc.

La industria eléctrica produce máquinas...
Corriente continua de varias potencias y voltajes. Convencionalmente, se pueden dividir en los siguientes grupos de poder:

1) micromáquinas, cuya potencia se mide desde fracciones de vatio hasta 500 W;

2) máquinas de baja potencia - 0,5 ÷ 10 kW;

3) máquinas de potencia media: de 10 a varios cientos de kilovatios;

4) máquinas de alta potencia: más de varios cientos de kilovatios.

El voltaje de las máquinas de CC varía de 6 a 12 V para las que se usan en vehículos a 30 kV para las que se usan en instalaciones de radio.

Las máquinas de CC con una potencia de hasta 200 kW para un voltaje de 110-440 V con una velocidad de rotación de 550-2870 rpm son de gran utilidad. Las micromáquinas tienen velocidades desde unas pocas revoluciones hasta 30.000 rpm.

En la industria, el transporte y agricultura Motores eléctricos más utilizados. Los generadores se utilizan para alimentar dispositivos de comunicación, instalaciones de radio, etc. En los últimos años, se han utilizado cada vez más convertidores de semiconductores estáticos más económicos y fáciles de usar como fuentes de CC.

El funcionamiento del generador se basa en el uso de la ley de inducción electromagnética, según la cual en un conductor que se mueve en un campo magnético y cruzando el flujo magnético, se induce un EMF.

Una de las partes principales de una máquina de CC es el circuito magnético, a través del cual se cierra el flujo magnético. El circuito magnético de una máquina de CC consta de una parte fija: estator 1 y pieza giratoria rotor 4. El estator es una caja de acero a la que se unen otras partes de la máquina, incluidos los polos magnéticos. 2. Un devanado de excitación está montado en los polos magnéticos. 3, alimentado por corriente continua y creando flujo magnético principal F 0 .

El rotor de la máquina está ensamblado a partir de láminas de acero estampado con ranuras alrededor de la circunferencia y con orificios para el eje y la ventilación. . en surcos 5 se coloca el rotor devanado de trabajo Máquinas de CC, es decir, un devanado en el que el flujo magnético principal induce una FEM. Este devanado se llama bobinado de armadura(por lo tanto, el rotor de una máquina de CC se denomina comúnmente armadura).

Los polos de un imán permanente crean un flujo magnético. Imaginemos que el devanado del inducido consta de una vuelta, cuyos extremos están unidos a varios semianillos aislados entre sí. Estos semicírculos forman coleccionista, que gira con la bobina del devanado del inducido. Al mismo tiempo, los cepillos fijos se deslizan a lo largo del colector.

Cuando una bobina gira en un campo magnético, se induce una e en ella. d. s

dónde A - inducción magnética; yo- longitud del conductor; v- su velocidad de línea.

Cuando el plano de la bobina coincide con el plano de la línea central de los polos (la bobina está ubicada verticalmente), los conductores cruzan el flujo magnético máximo y se induce el valor máximo de EMF en ellos. Cuando la bobina ocupa una posición horizontal, la FEM en los conductores es cero.

La dirección de la FEM en el conductor está determinada por la regla de la mano derecha. Cuando, durante la rotación de la bobina, el conductor pasa por debajo del otro polo, la dirección de la FEM en él cambia a la opuesta. Pero dado que el colector gira junto con la bobina y las escobillas están estacionarias, un conductor ubicado debajo del polo norte siempre está conectado a la escobilla superior, cuya FEM se aleja de la escobilla. Como resultado, la polaridad de los cepillos permanece sin cambios y, por lo tanto, permanece sin cambios en la dirección del EMF en los cepillos: UE.

Aunque la EMF del generador de CC más simple es constante en la dirección, cambia de valor, tomando dos veces el valor máximo y dos veces cero en una vuelta de la bobina. EMF con una ondulación tan grande no es adecuado para la mayoría de los receptores de CC y, en el sentido estricto de la palabra, no se puede llamar constante.

Para reducir las ondulaciones, el devanado del inducido del generador de CC está formado por un gran número de vueltas (bobinas) y el colector está formado por un gran número de placas colectoras aisladas entre sí. Como resultado de esto, la ondulación EMF del devanado del inducido disminuye. Con un aumento en el número de vueltas y placas colectoras, es posible obtener un EMF casi constante del devanado del inducido.

familiarícese con el dispositivo principio de operación, los principales modos de funcionamiento del generador de CC con excitación independiente;

adquirir habilidades prácticas para arrancar, operar y detener un generador de CC;

Confirme experimentalmente la información teórica sobre las características del generador de CC.

Disposiciones teóricas básicas

Las máquinas eléctricas de CC pueden funcionar tanto en modo generador como en modo motor, es decir, tienen la propiedad de reversibilidad.

generador de corriente continua - es electrico una máquina diseñada para convertir energía mecánica en energía eléctrica de corriente continua.

motor de corriente continua- una máquina eléctrica diseñada para convertir energía eléctrica de corriente continua en energía mecánica.

forma general máquina eléctrica DC se muestra en la fig. una.

El dispositivo de la máquina eléctrica DC.

Como cualquier otra máquina eléctrica, una máquina de CC consta de una parte fija: estator y pieza giratoria - rotor 1, realizando la función anclas, ya que EMF es inducido en sus devanados.

En el estator de la máquina hay un devanado de excitación que genera el flujo magnético necesario F. El estator consta de un marco cilíndrico 2 (fundición de acero, tubo de acero o chapa de acero soldado), a los que se unen los 3 polos principales y los 4 adicionales con devanados de excitación. Desde los extremos del estator, se cierran los escudos de cojinetes 5. Se presionan los cojinetes en ellos y se fortalece el cepillo transversal con cepillos 6.

La armadura consta de un paquete cilíndrico (hecho de láminas de acero eléctrico lacado para reducir las corrientes de Foucault). Se coloca un devanado en las ranuras del núcleo del inducido, conectado a coleccionista 7; todo esto está fijado en el eje del inducido.

Principio de operación

La máquina eléctrica más simple se puede representar como una bobina que gira en un campo magnético (Fig. 2, a,b). Los extremos de la bobina se llevan a dos placas colectoras. Los cepillos fijos se presionan contra las placas colectoras, a las que se conecta un circuito externo.

El principio de funcionamiento de una máquina eléctrica se basa en el fenómeno de la inducción electromagnética. Considere el principio de funcionamiento de una máquina eléctrica en modo generador. Deje que la bobina sea impulsada por un motor de accionamiento externo (PD). La bobina cruza el campo magnético y, de acuerdo con la ley de inducción electromagnética, se induce en ella una FEM variable. , cuya dirección está determinada por la regla de la mano derecha. Si el circuito externo está cerrado, entonces fluirá una corriente a través de él, dirigida desde el cepillo inferior al consumidor y desde este al cepillo superior. El cepillo inferior resulta ser el terminal positivo del generador y el cepillo superior resulta ser el negativo. Cuando la bobina gira 180 0, los conductores de la zona de un polo pasan a la zona del otro polo y la dirección de la FEM en ellos cambiará a la opuesta. Al mismo tiempo, la placa colectora superior entra en contacto con el cepillo inferior y la placa inferior con el cepillo superior, la dirección de la corriente en el circuito externo no cambia. Por lo tanto, las placas colectoras no solo proporcionan una conexión entre la bobina giratoria y el circuito externo, sino que también actúan como un dispositivo de conmutación, es decir, son el rectificador mecánico más simple.

Para reducir las ondas en un generador de CC, en lugar de una bobina, se colocan varios devanados espaciados uniformemente alrededor de la circunferencia del inducido, que forman el devanado del inducido, y están conectados a un colector que consta de una mayor cantidad de segmentos para cambiar la polaridad de la EMF. . Por lo tanto, el EMF en el circuito entre los terminales del cepillo no pulsa tanto, es decir, resulta ser casi constante.

Para esta EMF constante, la expresión es válida

mi=Con 1 n,

dónde Con 1 - coeficiente según los elementos estructurales de la armadura y el número de polos de la máquina eléctrica; F- flujo magnético; norte- frecuencia de rotación de la armadura.

Cuando la máquina está operando en modo generador, una corriente fluye a través de un circuito externo cerrado y una bobina del devanado del inducido. yo = yo i, cuya dirección coincide con la dirección del EMF (ver Fig. 2, b). Según la ley de Ampère, la interacción de la corriente i y campo magnético A crea fuerza F, que es perpendicular a A y i. dirección de la fuerza F está determinada por la regla de la mano izquierda: la fuerza actúa sobre el conductor superior a la izquierda, sobre el inferior a la derecha. Este par de fuerzas crea un par METRO realidad virtual, dirigida en este caso en sentido antihorario e igual a

METRO=Con 2 Fyo YO.

Este par contrarresta el par de accionamiento, es decir, es el momento de frenado.

corriente de armadura yo yo causas en el devanado del inducido con resistencia R yo caída de voltaje R yo yo yo , entonces bajo carga el voltaje tu en las conclusiones de los pinceles resulta menos que campos electromagnéticos, a saber

tu = mi – R yo yo YO.

Los generadores son máquinas eléctricas que convierten la energía mecánica en energía eléctrica. El principio de funcionamiento de un generador eléctrico se basa en la utilización del fenómeno de la inducción electromagnética, que es el siguiente. Si el conductor se mueve en el campo magnético de un imán permanente de modo que cruce el flujo magnético, entonces un fuerza electromotriz(emf), llamada inducción emf (Inducción de la palabra latina inductio - guía, motivación), o fem inducida. También se produce una fuerza electromotriz cuando el conductor permanece estacionario y el imán se mueve. El fenómeno de la aparición de fem inducida. en un conductor se llama inducción electromagnética. Si el conductor en el que se induce la fem está incluido en un circuito cerrado circuito eléctrico, luego bajo la acción de fem. Una corriente fluirá a través del circuito, llamada corriente inducida.
Se ha establecido experimentalmente que la magnitud de la fem inducida que se produce en el conductor cuando se mueve en un campo magnético aumenta con el aumento de la inducción del campo magnético, la longitud del conductor y la velocidad de su movimiento. fem inducida ocurre solo cuando el conductor cruza el campo magnético. Cuando el conductor se mueve a lo largo de la magnética lineas de fuerza fem no es inducido. La dirección de la fem inducida. y la corriente es más fácil de determinar por la regla de la mano derecha (Fig. 1): si la palma de la mano derecha se sostiene de modo que incluya las líneas del campo magnético del campo, el pulgar doblado mostraría la dirección del movimiento de el conductor, entonces los restantes dedos extendidos indicarán la dirección de acción de la e.d.s. inducida. y la dirección de la corriente en el conductor. Las líneas de campo magnético se dirigen desde el polo norte del imán hacia el sur.

Arroz. 1. Determinación de la dirección de la fem inducida. regla de la mano derecha

Teniendo una idea general de la inducción electromagnética, consideremos el principio de funcionamiento del generador más simple (Fig. 2). El conductor en forma de marco hecho de alambre de cobre se fija sobre un eje y se coloca en un campo magnético. Los extremos del marco están unidos a dos mitades (medios anillos) de un anillo aislado entre sí. Las placas de contacto (cepillos) se deslizan sobre este anillo. Tal anillo, que consta de medios anillos aislados, se llama colector, y cada medio anillo se llama placa colectora. Las escobillas del colector deben estar dispuestas de forma que, cuando el marco gire, pasen simultáneamente de un semianillo a otro justo en los momentos en que la fem inducida en cada lado del marco es cero, es decir, cuando el marco pasa su posición horizontal.

Arroz. 2. El generador de CC más simple

Con la ayuda de un colector, se rectifica la fem variable inducida en el bucle y se crea una corriente de dirección constante en el circuito externo.
Al conectar a las placas de contacto un circuito externo con un dispositivo de medición eléctrica que fija la magnitud de la corriente inducida, nos aseguraremos de que el dispositivo considerado sea efectivamente un generador de CC.
En cualquier momento t e.m.f. E (Fig. 3), que surge en el lado de trabajo L del marco, es opuesta en la dirección de la fem que surge en el lado de trabajo B. La dirección de la fem. en cada lado del marco es fácil de determinar usando la regla de la mano derecha. La fem inducida por todo el marco es igual a la suma de las fem que se producen en cada uno de sus lados de trabajo. El valor de fem en el marco cambia continuamente. En el momento en que el marco se acerca a su posición vertical, el número de líneas de fuerza cruzadas por los conductores en 1 s será el mayor y se inducirá la fem máxima en el marco. Cuando el marco pasa la posición horizontal, sus lados de trabajo se deslizan a lo largo de las líneas de fuerza sin cruzarlas, y la fem. no es inducido. Durante el movimiento del lado B del marco hacia el polo sur del imán (Fig. 3, a, b), la corriente en él se dirige hacia nosotros. Esta corriente pasa por el medio anillo, escobilla 2, dispositivo de medición al cepillo / al lado A del marco. En este lado del bucle, la corriente se induce lejos de nosotros. Su el mayor valor fem en el marco alcanza cuando sus lados están ubicados directamente debajo de los postes (Fig. 3, b).

Arroz. 3. El esquema del generador de CC.

Con más rotación del marco, la fem disminuye en él y después de un cuarto de vuelta se vuelve igual a cero (Fig. 3, c). En este momento, los cepillos se mueven de un medio anillo a otro. Así, durante la primera media vuelta del bastidor, cada semianillo del conmutador estaba en contacto con una sola escobilla. La corriente pasó a través del circuito externo en una dirección desde el cepillo 2 al cepillo 1. Continuaremos girando el marco. La fuerza electromotriz en el marco comienza a aumentar nuevamente, ya que sus lados de trabajo cruzarán las líneas de fuerza magnéticas. Sin embargo, la dirección de la fem se invierte porque los conductores atraviesan el flujo magnético en la dirección opuesta. La corriente inducida en el lado A del marco ahora se dirige hacia nosotros. Pero debido al hecho de que el marco gira junto con el colector, el semianillo conectado al lado A del marco ahora entra en contacto no con el cepillo 1, sino con el cepillo 2 (Fig. 3, d) y pasa una corriente a través el circuito externo en la misma dirección que en el tiempo de la primera mitad de la revolución. Por tanto, el colector rectifica la corriente, es decir, asegura el paso de la corriente inducida en el circuito exterior en un sentido. Al final del último cuarto de vuelta (Fig. 3, e), el marco vuelve a su posición original (ver Fig. 3, a), después de lo cual se repite todo el proceso de cambio de corriente en el circuito.
Por lo tanto, una fem constante actúa entre las escobillas 2 y 1, y la corriente a través del circuito externo siempre fluye en una dirección: de la escobilla 2 a la escobilla 1. Aunque esta corriente permanece constante en la dirección, varía en magnitud, es decir, pulsa. Tal corriente es prácticamente difícil de usar.
Considere cómo puede obtener una corriente con una pequeña ondulación, es decir, una corriente cuyo valor cambia poco durante la operación del generador. Imagine un generador que consta de dos bobinas ubicadas perpendicularmente entre sí (Fig. 4). El comienzo y el final de cada vuelta están conectados a un colector, que ahora consta de cuatro placas colectoras.

Figura 4. Generador DC de dos vueltas

Cuando estos giros giran en un campo magnético, surge en ellos una fem. Sin embargo, las fem inducidas en cada vuelta alcanzan sus valores cero y máximo no al mismo tiempo, sino después entre sí durante un tiempo correspondiente a la rotación de las vueltas en un cuarto de vuelta completa, es decir, en 90 °. En la posición que se muestra en la Fig. 4, en la bobina 1, surge la fem máxima, igual a Emach. En la bobina 2 e. ds no es inducida, ya que sus lados activos se deslizan a lo largo de las líneas de fuerza magnéticas sin cruzarlas. Los valores de fem de las vueltas se muestran en la Fig.5. A medida que giran las bobinas, la fem de la bobina 1 disminuye. Cuando las vueltas dan 1/8 de vuelta, la fem. el turno 1 será igual a Emin. En este momento, las escobillas se mueven hacia el segundo par de placas colectoras conectadas a la bobina 2. La bobina 2 ya ha girado 1/8 de vuelta, cruza las líneas de fuerza magnéticas y se induce una fem del mismo valor Emach en eso. Con una vuelta más de las vueltas, la fem el turno 2 aumenta al valor máximo Emakh. Así, las escobillas siempre están conectadas a las bobinas, en las que se induce la fem con un valor de Emin a Emax.

Figura 5. Curvas de pulsación de la fuerza electromotriz de un generador de dos vueltas

La corriente en el circuito externo del generador surge como resultado de la acción de la fem total. Por lo tanto, fluye continuamente y solo en una dirección. La corriente, como antes, será pulsante, pero la ondulación es mucho menor que con una vuelta, ya que la fem. generador no cae a cero.
Al aumentar el número de conductores (vueltas) del generador y, en consecuencia, el número de placas colectoras, es posible hacer que las ondas de corriente sean muy pequeñas, es decir, la corriente se volverá casi constante en magnitud. Por ejemplo, ya con 20 placas colectoras, las fluctuaciones fem generador no superará el 1% de la media. En el circuito externo obtenemos una corriente que es prácticamente constante en magnitud.
Al mismo tiempo, es fácil ver que el generador que se muestra en la Fig. 4 también tiene un inconveniente muy significativo. En un momento dado, el circuito externo se conecta mediante escobillas a una sola vuelta del generador. La segunda ronda al mismo tiempo no se usa en absoluto. La fuerza electromotriz inducida en una vuelta es muy pequeña, lo que significa que la potencia del generador también será pequeña.
Para el uso continuo de todos los giros, se conectan entre sí en serie. Con el mismo propósito, el número de placas colectoras se reduce al número de vueltas de bobinado. El final de una y el comienzo de la siguiente vuelta del devanado están unidos a cada placa colectora. Los giros en este caso son fuentes conectadas en serie. corriente eléctrica y forman el devanado del inducido del generador. Ahora la fuerza electromotriz del generador es igual a la suma de las fem inducidas en las espiras conectadas entre las escobillas. Además de la serie, existen otros esquemas para conectar vueltas de bobinado. El número de vueltas se toma lo suficientemente grande como para obtener el valor de fem requerido. generador. Por tanto, los colectores de las máquinas eléctricas diésel se obtienen con un gran número de placas.
Por lo tanto, debido a la gran cantidad de vueltas del devanado, es posible no solo suavizar las ondas de voltaje y corriente, sino también aumentar el valor de la fem inducida por el generador.
Arriba, se consideró un generador eléctrico, que consta de imanes permanentes y una o más vueltas en las que se produce la corriente. Para fines prácticos, dichos generadores no son adecuados, ya que es imposible obtener una gran potencia de ellos. Esto se explica por el hecho de que el flujo magnético creado por el imán permanente es muy pequeño. Además, el espacio entre los polos crea una importante resistencia al flujo magnético. El flujo magnético se debilita aún más. Por lo tanto, en los generadores potentes, que incluyen los diésel, se utilizan electroimanes que crean un fuerte flujo de excitación magnética (Fig. 6). Para reducir la resistencia magnética del circuito magnético del generador, las vueltas del devanado se colocan en un cilindro de acero, que llena casi todo el espacio entre los polos.
Este cilindro con un devanado y un colector colocados sobre él se llama armadura del generador.

Arroz. 6. Esquema de un generador con un sistema de excitación electromagnética y un ancla de acero masivo

El devanado de excitación del generador se encuentra en los núcleos de los polos principales. Cuando la corriente pasa a través de él, se crea un campo magnético, llamado campo de los polos principales. Con un circuito externo abierto del generador, las líneas del campo magnético se ubican en los polos y la armadura simétricamente al eje vertical (Fig. 7, a). Para comprender las características del funcionamiento de una máquina eléctrica, introducimos los conceptos de neutro geométrico y físico.
Un neutro geométrico es una línea trazada a través del centro de la armadura perpendicular al eje de los polos opuestos (línea horizontal 01-01). El neutro físico es una línea condicional que separa las zonas de influencia de los polos norte y sur sobre el devanado del inducido y discurre perpendicular a la dirección del flujo magnético de la máquina eléctrica.
En el conductor del devanado, que, cuando gira la armadura, pasa por el neutro físico, fem. no es inducido, ya que tal conductor se desliza a lo largo de las líneas del campo magnético sin cruzarlas. En ausencia de corriente en la armadura (ver Fig. 7, a) la física neutral n-n coincide con el neutro geométrico.

Figura 7. reacción de anclaje.
a es el flujo magnético de los polos principales; b - flujo magnético creado por el devanado del inducido; c es el flujo magnético total del generador cargado

Cuando se cierra el circuito externo de la máquina eléctrica, la corriente también fluirá a través del devanado del inducido. Toda la armadura en este caso será un poderoso electroimán, que consta de un núcleo de acero y un devanado a través del cual pasa la corriente. Por lo tanto, además del flujo del polo, hay un segundo flujo magnético en el generador cargado, llamado flujo de armadura (Fig. 7, b). El flujo magnético de la armadura se dirige perpendicularmente al flujo de los polos principales. Ambos flujos magnéticos se superponen entre sí y forman un campo total o resultante, que se muestra en la Fig. 7, c. La dirección del campo magnético del generador como resultado de la acción del campo de la armadura se desplaza en la dirección de rotación de la armadura. El neutro físico también se desplaza en la misma dirección, que en este caso ocupa la posición n1-n1.
La influencia del campo magnético del inducido sobre el campo de los polos se denomina reacción del inducido. La reacción del inducido afecta negativamente al funcionamiento del generador. Cepillos M-M de la máquina eléctrica siempre debe instalarse en la dirección del neutro físico. Por lo tanto, es necesario desplazar las escobillas del generador con respecto al neutro geométrico en un cierto ángulo P (Fig. 7, c), ya que de lo contrario se producen fuertes chispas entre las escobillas y el colector. Las chispas provocan la quema de la superficie del conmutador y las escobillas y las desactiva. Cuanto mayor sea la corriente de armadura, más fuerte será la reacción de armadura, mayor será el ángulo necesario para cambiar las escobillas. Con cambios frecuentes en la carga de un generador diesel, la posición de sus escobillas tendría que cambiarse casi continuamente.
La reacción del inducido no solo desplaza el campo magnético de los polos principales, sino que también lo debilita parcialmente, lo que conduce a una disminución de la e inducida por el generador. ds
Para debilitar la reacción de armadura en los generadores, se instalan polos adicionales entre los polos principales y, a veces, con el mismo propósito, se coloca un devanado de compensación en las piezas polares de los polos principales. Los polos adicionales crean un campo magnético adicional, que se dirige hacia el campo del inducido en las áreas de instalación de las escobillas, como resultado de lo cual se neutraliza su efecto (Fig. 8).

Arroz. 8. Circuito generador con polos adicionales

Sin embargo, el efecto positivo de los polos adicionales sobre el funcionamiento del generador no se limita a esto. Después de pasar por el neutro del generador, la dirección de la corriente en cada vuelta del devanado (ver Fig. 7) cambia muy rápidamente a la opuesta. En neutro, las escobillas cortocircuitan la bobina. Tal giro se llama conmutación (Conmutación de la palabra latina commutatio - cambio, cambio). En las vueltas de conmutación (secciones) del devanado del inducido, debido a un cambio muy rápido en la dirección de la corriente, surge una fem bastante grande. autoinducción e inducción mutua, que se llama fem reactiva. esta fem en las secciones de conmutación se ve reforzada por la acción del flujo magnético de la armadura, que cruzan. La acción de la fem reactiva. conduce a fuertes chispas de los cepillos. Los polos adicionales se calculan de modo que su flujo magnético sea algo mayor que el flujo magnético de la armadura. Debido a esto, se induce una fem adicional en las secciones de conmutación. nueva fem tiene una dirección opuesta a la fem reactiva, y la extingue, evitando chispas intensas.
El campo magnético de la armadura cambia con un cambio en la carga (corriente) del generador, por lo tanto, para neutralizarlo, es necesario cambiar el campo de los dispositivos de compensación. El devanado de los polos adicionales está conectado en serie con el devanado del inducido y toda la corriente del inducido pasa a través de él. Con un aumento en la corriente del generador, el flujo magnético de la armadura aumenta, pero al mismo tiempo, también aumenta el flujo magnético de los polos adicionales que lo compensan.
El devanado de compensación permite mejorar aún más la distribución del flujo magnético en la máquina eléctrica. Entonces, de la Fig. 7 es fácil ver que, como resultado de la acción de la reacción de la armadura, el flujo magnético de los polos principales se vuelve desigual: en un lado del polo aumenta y en el otro se debilita. Esto conduce a una carga desigual del devanado del inducido, algunas de las vueltas se sobrecargarán y las condiciones de funcionamiento de las escobillas se deteriorarán.
Por medio de un devanado de compensación ubicado en los polos principales, se elimina la distorsión del flujo magnético directamente debajo de los polos principales. Sin embargo, el uso simultáneo de polos adicionales y bobinados de compensación complica enormemente el diseño de máquinas eléctricas. Si es posible realizar un funcionamiento satisfactorio de una máquina eléctrica mediante el uso de polos adicionales, entonces se intenta no utilizar un devanado de compensación. Devanados de compensación encontrados uso práctico sólo en potentes máquinas eléctricas.

Las siguientes figuras muestran el generador G-21 para 12 V, 0,22 kW, 1450 -7000 rpm.