§ 105. DISPOZITIVUL UNUI GENERATOR DE CC

Piesă fixă ​​în mașini curent continuu este inductiv, adică creează un câmp magnetic, iar partea rotativă este inductivă (armatură).

Partea fixă ​​a mașinii (Fig. 134, a) este formată din poli principali 1, poli suplimentari 2 și cadrul 3. Polul principal (Fig. 134, b) este un electromagnet care creează un flux magnetic. Este alcătuit dintr-un miez 4, o înfășurare de excitație 7 și o piesă polară 8. Stalpii sunt montați pe cadru 6 cu un șurub 5. Miezul stâlpului este turnat din oțel și are o secțiune transversală ovală. Pe miezul stâlpului este marcată bobina de excitație, înfășurată din fir izolat de cupru. Bobinele tuturor polilor sunt conectate în serie, formând o înfășurare de excitație. Curentul care curge prin înfășurarea de excitație creează un flux magnetic. Piesa de stâlp ține înfășurarea câmpului pe stâlp și asigură o distribuție uniformă camp magnetic sub stâlp. Piesa polară este astfel formată încât spațiul de aer dintre poli și armătură să fie același pe toată lungimea arcului de polar. Stâlpii suplimentari au, de asemenea, un miez și o înfășurare.

Stâlpi suplimentari sunt instalați la mijlocul dintre polii principali, iar numărul lor poate fi fie egal cu numărul de poli principali, fie jumătate. Stâlpi suplimentari sunt instalați în mașinile de mare putere și servesc la eliminarea scânteilor de sub perii. În mașinile de putere mică, de obicei nu există poli suplimentari.

Cadrul este turnat din oțel și reprezintă scheletul mașinii, stâlpii principali și suplimentari sunt atașați de cadru, precum și scuturi laterale cu rulmenți care susțin arborele mașinii pe părțile laterale. Cu ajutorul cadrului, mașina este atașată de fundație.

Partea rotativă a mașinii (ancoră) (Fig. 135, a) este formată dintr-un miez 1, o înfășurare 2 și un colector 3. Miezul armăturii este un cilindru asamblat din foi de oțel electric. Foile sunt izolate unele de altele cu lac sau hârtie pentru a reduce pierderile curenților turbionari. Tablele de oțel sunt ștanțate pe mașini după un șablon; au caneluri în care sunt aşezaţi conductoarele înfăşurării armăturii. Canalele de aer sunt realizate în corpul armăturii pentru a răci înfășurarea și miezul armăturii.

Înfășurarea armăturii este realizată din cupru fir izolat sau din tije de cupru cu secțiune transversală dreptunghiulară. Este format din secțiuni realizate pe șabloane speciale și așezate în canelurile miezului de ancorare. Secțiunea cu o singură tură constă din două fire active conectate între ele.

Secțiunile pot avea nu una, ci mai multe ture. Astfel de secțiuni se numesc multi-turn. Înfășurarea este izolată cu grijă de miez și fixată în caneluri cu pene de lemn. Conexiunile frontale sunt întărite cu bandaje de oțel. Toate secțiunile înfășurării plasate pe armătură sunt interconectate în serie, formând un circuit închis. Firele care leagă două secțiuni una după alta conform schemei de înfășurare sunt atașate de plăcile colectoare.

Colectorul este un cilindru format din plăci individuale. Plăcile colectoare sunt realizate din cupru tare și izolate între ele și de corp cu garnituri de micanit. Pentru montarea pe manșon, plăcile colectoare au formă de coadă de rândunică, care este prinsă între proeminența de pe manșon și șaibă, modelată pentru a se potrivi cu forma plăcii. Șaiba este prinsă cu șuruburi pe bucșă.

Colectorul este cel mai complex din punct de vedere al designului și cea mai critică parte a mașinii în funcțiune. Suprafața comutatorului trebuie să fie strict cilindrică pentru a evita baterea și scânteia periilor.

Pentru a conecta înfășurarea armăturii la circuitul extern, pe colector sunt amplasate perii fixe, care pot fi grafit, carbon-grafit sau bronz-grafit. La mașinile de înaltă tensiune se folosesc perii de grafit care au o rezistență mare de contact între perie și colector, la mașinile de joasă tensiune se folosesc perii de bronz-grafit. Periile sunt plasate în suporturi speciale pentru perii (Fig. 135, b). Peria 4, plasată în suportul suportului periei, este apăsată pe colector de arcul 5. Fiecare suport pentru perii poate avea mai multe perii conectate în paralel.

Suporturile pentru perii sunt montate pe șuruburi-perii, care, la rândul lor, sunt fixate pe traversă. Pentru fixarea pe degetul periei, suportul periei are un orificiu.

Degetele periei sunt izolate de traversă prin șaibe și bucșe izolatoare. Numărul de suporturi pentru perii este de obicei egal cu numărul de stâlpi.

Traversa este montată pe scut de rulment la mașinile de putere mică și medie sau atașată la cadru la mașinile de puteri mari. Traversa poate fi rotită și astfel se poate schimba poziția periilor față de stâlpi.

De obicei, traversa este instalată într-o poziție în care locația periilor în spațiu coincide cu locația punctelor medii ale stâlpilor principali.

Mașini electrice de curent continuu

Mașinile electrice DC în funcție de scopul lor sunt împărțite în generatoare electrice(sau doar generatoare) care se transformă energie mecanicăîn electricitate la tensiune constantă (generatoarele sunt surse de energie electrică) și motoare electrice(motoare electrice) care convertesc energie electrica curent continuu în energie mecanică. Această energie mecanică este utilizată pentru rotirea oricărui actuator (mașină, troliu, roți de tramvai, trenuri electrice etc.).

În plus, există unele tipuri speciale de mașini, cum ar fi mașinile concepute pentru a transforma electricitatea DC în electricitate. curent alternativ sau vice versa; micromașini utilizate în sisteme reglare automată, în dispozitivele de măsurare și calcul ca senzori (de exemplu, senzori de viteză), etc.

Industria electrică produce mașini...
curent continuu de diferite puteri și tensiuni. În mod convențional, ele pot fi împărțite în următoarele grupuri de putere:

1) micromașini, a căror putere este măsurată de la fracțiuni de watt la 500 W;

2) mașini de putere mică - 0,5 ÷ 10 kW;

3) mașini de putere medie - de la 10 la câteva sute de kilowați;

4) mașini de mare putere - peste câteva sute de kilowați.

Tensiunea mașinilor de curent continuu variază de la 6-12 V pentru cele utilizate în vehicule până la 30 kV pentru cele utilizate în instalațiile radio.

De mare folos sunt mașinile de curent continuu cu o putere de până la 200 kW pentru o tensiune de 110-440 V cu o viteză de rotație de 550-2870 rpm. Micromașinile au viteze de la câteva rotații până la 30.000 rpm.

În industrie, transport și agricultură cele mai utilizate motoare electrice. Generatoarele sunt folosite pentru alimentarea dispozitivelor de comunicații, instalațiilor radio etc. În ultimii ani, convertoarele semiconductoare statice mai economice și mai ușor de utilizat au fost folosite din ce în ce mai mult ca surse de curent continuu.

Funcționarea generatorului se bazează pe utilizarea legii inducției electromagnetice, conform căreia într-un conductor care se mișcă într-un câmp magnetic și traversând fluxul magnetic, este indus un EMF.

Una dintre părțile principale ale unei mașini de curent continuu este circuitul magnetic, prin care se închide fluxul magnetic. Circuitul magnetic al unei mașini de curent continuu este format dintr-o parte fixă ​​- stator 1și piesa rotativă rotorul 4. Statorul este o carcasă de oțel la care sunt atașate alte părți ale mașinii, inclusiv poli magnetici. 2. Pe polii magnetici este montată o înfășurare de excitație 3, alimentat de curent continuu și creând fluxul magnetic principal F 0 .

Rotorul mașinii este asamblat din foi de oțel ștanțate cu caneluri în jurul circumferinței și cu găuri pentru arbore și ventilație. . În caneluri 5 rotorul este așezat înfăşurare de lucru Mașini de curent continuu, adică o înfășurare în care un EMF este indus de fluxul magnetic principal. Această înfășurare se numește înfăşurarea armăturii(prin urmare, rotorul unei mașini de curent continuu este denumit în mod obișnuit armătură).

Polii unui magnet permanent creează un flux magnetic. Să ne imaginăm că înfășurarea armăturii constă dintr-o tură, ale cărei capete sunt atașate la diferite semi-inele izolate unele de altele. Aceste semicercuri se formează colector, care se roteşte cu bobina înfăşurării armăturii. În același timp, periile fixe alunecă de-a lungul colectorului.

Când o bobină se rotește într-un câmp magnetic, un e este indus în ea. d. s

Unde AT - inducție magnetică; l- lungimea conductorului; v- viteza liniei sale.

Când planul bobinei coincide cu planul liniei centrale a polilor (bobina este situată vertical), conductoarele traversează fluxul magnetic maxim și în ei este indusă valoarea maximă a EMF. Când bobina ocupă o poziție orizontală, EMF în conductori este zero.

Direcția EMF în conductor este determinată de regula mâinii drepte. Când, în timpul rotației bobinei, conductorul trece pe sub celălalt pol, direcția EMF în el se schimbă în sens opus. Dar, deoarece colectorul se rotește împreună cu bobina, iar periile sunt staționare, un conductor situat sub polul nord este întotdeauna conectat la peria superioară, a cărei EMF este îndreptată departe de perie. Ca urmare, polaritatea periilor rămâne neschimbată și, prin urmare, rămâne neschimbată în direcția EMF pe perii - UE.

Deși EMF-ul celui mai simplu generator de curent continuu este constant în direcție, se schimbă în valoare, luând de două ori valorile maxime și de două ori zero într-o tură a bobinei. EMF cu o ondulație atât de mare este nepotrivită pentru majoritatea receptoarelor DC și, în sensul strict al cuvântului, nu poate fi numit constant.

Pentru a reduce ondulațiile, înfășurarea armăturii generatorului de curent continuu este realizată dintr-un număr mare de spire (bobine), iar colectorul este realizat dintr-un număr mare de plăci colectoare izolate unele de altele. Ca urmare, ondulația EMF a înfășurării armăturii scade. Cu o creștere a numărului de spire și plăci colectoare, este posibil să se obțină un EMF aproape constant al înfășurării armăturii.

familiarizați-vă cu dispozitivul principiul de funcționare, principalele moduri de funcționare ale generatorului de curent continuu cu excitație independentă;

dobândiți abilități practice în pornirea, operarea și oprirea unui generator de curent continuu;

confirmați experimental informațiile teoretice despre caracteristicile generatorului de curent continuu.

Prevederi teoretice de bază

Mașinile electrice de curent continuu pot funcționa atât în ​​modul generator, cât și în modul motor, adică. au proprietatea de reversibilitate.

generator de curent continuu - este electric o mașină concepută pentru a transforma energia mecanică în energie electrică de curent continuu.

motor DC- o mașină electrică concepută pentru a transforma energia electrică de curent continuu în energie mecanică.

Forma generală mașină electrică DC este prezentat în fig. unu.

Dispozitivul mașinii electrice de curent continuu

Ca orice altă mașină electrică, o mașină de curent continuu constă dintr-o parte fixă ​​- stator și piesa rotativă - rotor 1, îndeplinind funcția ancore, deoarece EMF este indusă în înfășurările sale.

În statorul mașinii există o înfășurare de excitație care creează fluxul magnetic necesar F. Statorul este format dintr-un cadru cilindric 2 (oțel turnat, țeavă de oțel sau tablă de oțel sudată), la care sunt atașați cei 3 poli principali și 4 suplimentari cu înfășurări de excitație. De la capetele statorului sunt închise scuturile lagărelor 5. Rulmenții sunt presați în ele și traversarea periei cu periile 6 este întărită.

Armătura este formată dintr-un pachet cilindric (fabricat din foi de oțel electric lăcuit pentru a reduce curenții turbionari). O înfășurare este plasată în canelurile miezului armăturii, conectată la colector 7; toate acestea sunt fixate pe arborele armăturii.

Principiul de funcționare

Cea mai simplă mașină electrică poate fi reprezentată ca o bobină care se rotește într-un câmp magnetic (Fig. 2, A,b). Capetele bobinei sunt scoase pe două plăci colectoare. Periile fixe sunt presate pe plăcile colectoare, la care este conectat un circuit extern.

Principiul de funcționare al unei mașini electrice se bazează pe fenomenul de inducție electromagnetică. Luați în considerare principiul de funcționare a unei mașini electrice în modul generator. Lăsați bobina să fie antrenată de un motor de antrenare extern (PD). Bobina traversează câmpul magnetic și, conform legii inducției electromagnetice, în ea este indusă o EMF variabilă , a cărui direcție este determinată de regula mâinii drepte. Dacă circuitul extern este închis, atunci un curent va curge prin el, direcționat de la peria inferioară către consumator și de la aceasta către peria superioară. Peria de jos se dovedește a fi terminalul pozitiv al generatorului, iar peria de sus se dovedește a fi negativul. Când bobina este rotită cu 180 0, conductorii din zona unui pol trec în zona celuilalt pol și direcția EMF în ei se va schimba în opus. În același timp, placa de colectare superioară intră în contact cu peria inferioară, iar placa inferioară cu peria superioară, direcția curentului în circuitul extern nu se schimbă. Astfel, plăcile colectoare nu numai că asigură o conexiune între bobina rotativă și circuitul extern, ci acționează și ca un dispozitiv de comutare, de exemplu. sunt cel mai simplu redresor mecanic.

Pentru a reduce ondulațiile într-un generator de curent continuu, în loc de o bobină, în jurul circumferinței armăturii sunt plasate mai multe înfășurări uniform distanțate, care formează înfășurarea armăturii și sunt conectate la un colector format dintr-un număr mai mare de segmente pentru a schimba polaritatea EMF. . Prin urmare, EMF din circuitul dintre bornele periei nu pulsează atât de mult, adică. se dovedește a fi aproape constantă.

Pentru această CEM constantă, expresia este valabilă

E=Cu 1 Фn,

Unde Cu 1 - coeficient în funcție de elementele structurale ale armăturii și de numărul de poli ai mașinii electrice; F- flux magnetic; n- frecvenţa de rotaţie a armăturii.

Când mașina funcționează în modul generator, un curent trece printr-un circuit extern închis și o bobină a înfășurării armăturii i = eu i, a cărui direcție coincide cu direcția EMF (a se vedea Fig. 2, b). Conform legii lui Ampère, interacțiunea curentului iși câmp magnetic LA creează putere f, care este perpendicular pe LAși i. Direcția forței f este determinată de regula mâinii stângi: forța acționează asupra conductorului superior spre stânga, asupra celui inferior spre dreapta. Această pereche de forțe creează un cuplu M vr, îndreptată în acest caz în sens invers acelor de ceasornic și egală cu

M=Cu 2 Feu eu.

Acest cuplu contracarează cuplul de antrenare, adică. este momentul de frânare.

curent de armătură eu eu cauze în înfăşurarea armăturii cu rezistenţă R eu cadere de tensiune R eu eu eu , deci sub sarcină tensiunea U la concluziile pensulelor rezulta mai putin de EMF, și anume

U = E – R eu eu eu.

Generatoarele sunt mașini electrice care transformă energia mecanică în energie electrică. Principiul de funcționare al unui generator electric se bazează pe utilizarea fenomenului de inducție electromagnetică, care este după cum urmează. Dacă conductorul este deplasat în câmpul magnetic al unui magnet permanent astfel încât să traverseze fluxul magnetic, atunci a forta electromotoare(emf), numită inducție emf (Inducție din cuvântul latin inductio - îndrumare, motivație), sau emf indus. O forță electromotoare apare și atunci când conductorul rămâne staționar și magnetul se mișcă. Fenomenul de apariție a CEM induse. într-un conductor se numește inducție electromagnetică. Dacă conductorul în care este indusă fem este inclus într-un circuit închis circuit electric, apoi sub acţiunea emf. Un curent va curge prin circuit, numit curent indus.
S-a stabilit experimental că mărimea emf indusă care apare în conductor atunci când acesta se mișcă într-un câmp magnetic crește odată cu creșterea inducției câmpului magnetic, a lungimii conductorului și a vitezei de mișcare a acestuia. EMF indusă apare numai atunci când conductorul traversează câmpul magnetic. Când conductorul se deplasează de-a lungul magneticului linii de forță emf nu este indusă. Direcția emf indusă. iar curentul este cel mai ușor de determinat după regula mâinii drepte (Fig. 1): dacă palma mâinii drepte este ținută astfel încât să includă liniile câmpului magnetic ale câmpului, degetul mare îndoit ar arăta direcția de mișcare a conductorul, atunci degetele întinse rămase vor indica direcția de acțiune a e. d.s. indus. și direcția curentului în conductor. Liniile de câmp magnetic sunt direcționate de la polul nord al magnetului spre sud.

Orez. 1. Determinarea direcției feme-ului indus. regula mana dreapta

Având o idee generală despre inducția electromagnetică, să luăm în considerare principiul de funcționare al celui mai simplu generator (Fig. 2). Conductorul sub formă de cadru din sârmă de cupru este fixat pe o axă și plasat într-un câmp magnetic. Capetele cadrului sunt atașate la două jumătăți (jumătăți inele) ale unui inel izolat unul de celălalt. Plăcile de contact (periile) alunecă pe acest inel. Un astfel de inel, format din jumătăți de inele izolate, se numește colector, iar fiecare jumătate de inel se numește placă colector. Periile de pe colector trebuie dispuse astfel încât, atunci când cadrul se rotește, să treacă simultan de la o jumătate de inel la altul tocmai în acele momente în care fem indus în fiecare parte a cadrului este zero, adică atunci când cadrul trece pozitia sa orizontala.

Orez. 2. Cel mai simplu generator de curent continuu

Cu ajutorul unui colector se redresează fem variabila indusă în buclă, iar în circuitul extern se creează un curent constant în direcție.
Prin conectarea la plăcile de contact a unui circuit extern cu un dispozitiv electric de măsurare care fixează mărimea curentului indus, ne vom asigura că dispozitivul considerat este într-adevăr un generator de curent continuu.
În orice moment t e.m.f. E (Fig. 3), care se ridică în partea de lucru L a cadrului, este opusă în direcția emf care iese în partea de lucru B. Direcția emf. pe fiecare parte a cadrului este ușor de determinat folosind regula mâinii drepte. FEM indusă de întregul cadru este egală cu suma FEM care apare în fiecare parte a sa de lucru. Valoarea emf din cadru se modifică continuu. În momentul în care cadrul se apropie de poziția sa verticală, numărul de linii de forță străbătute de conductori în 1 s va fi cel mai mare și se induce f.e. maximă în cadru. Când cadrul trece de poziția orizontală, părțile sale de lucru alunecă de-a lungul liniilor de forță fără a le traversa, iar emf. nu este indusă. În timpul mișcării laturii B a cadrului către polul sud al magnetului (Fig. 3, a, b), curentul din acesta este direcționat către noi. Acest curent trece prin jumătatea inelului, peria 2, Aparat de măsură la peria / la partea A a cadrului. În această parte a buclei, curentul este indus departe de noi. A lui cea mai mare valoare emf în cadru ajunge atunci când laturile sale sunt situate direct sub stâlpi (Fig. 3, b).

Orez. 3. Schema generatorului de curent continuu

Odată cu rotirea în continuare a cadrului, emf scade în ea și după un sfert de tură devine egală cu zero (Fig. 3, c). În acest moment, periile se deplasează de la o jumătate de inel la alta. Astfel, în timpul primei jumătăți de tură a cadrului, fiecare jumătate de inel al comutatorului a fost în contact cu o singură perie. Curentul a trecut prin circuitul extern într-o direcție de la peria 2 la peria 1. Vom continua să rotim cadrul. Forța electromotoare din cadru începe să crească din nou, deoarece părțile sale de lucru vor traversa liniile de forță magnetice. Cu toate acestea, direcția emf se inversează deoarece conductoarele traversează fluxul magnetic în sens opus. Curentul indus în partea A a cadrului este acum îndreptat către noi. Dar datorită faptului că cadrul se rotește împreună cu colectorul, semi-inelul conectat la partea A a cadrului intră acum în contact nu cu peria 1, ci cu peria 2 (Fig. 3, d) și trece un curent prin circuitul exterior în aceeași direcție ca în timpul primei jumătăți a revoluției. Prin urmare, colectorul redresează curentul, adică asigură trecerea curentului indus în circuitul extern într-o singură direcție. Până la sfârșitul ultimului sfert de tură (Fig. 3, e), cadrul revine la poziția inițială (vezi Fig. 3, a), după care se repetă întregul proces de schimbare a curentului din circuit.
Astfel, între periile 2 și 1 acționează o fem constantă, iar curentul prin circuitul extern curge întotdeauna într-o singură direcție - de la peria 2 la peria 1. Deși acest curent rămâne constant în direcție, variază ca mărime, t e. pulsează. Un astfel de curent este practic dificil de utilizat.
Luați în considerare cum puteți obține un curent cu o ondulație mică, adică un curent a cărui valoare se modifică puțin în timpul funcționării generatorului. Imaginează-ți un generator format din două bobine situate perpendicular una pe cealaltă (Fig. 4). Începutul și sfârșitul fiecărei ture sunt conectate la un colector, care acum este format din patru plăci colectoare.

Fig.4. Generator de curent continuu cu două ture

Când aceste ture se rotesc într-un câmp magnetic, în ele apare o fem. Cu toate acestea, emf-urile induse în fiecare viraj își ating valorile zero și maxime nu în același timp, ci mai târziu unul pe celălalt pentru un timp corespunzător rotației spirelor cu un sfert de tură completă, adică cu 90 °. În poziția prezentată în Fig. 4, în bobina 1, apare f.e.m. maximă, egală cu Emach. În bobina 2 e. d.s. nu este indusă, deoarece părțile sale de lucru alunecă de-a lungul liniilor magnetice de forță fără a le traversa. Valorile emf ale spirelor sunt prezentate în Fig.5. Pe măsură ce bobinele se rotesc, fem-ul bobinei 1 scade. Când virajele se rotesc 1/8 dintr-o tură, emf. rândul 1 va deveni egal cu Emin. În acest moment, periile se deplasează la a doua pereche de plăci colectoare conectate la bobina 2. Bobina 2 s-a rotit deja 1/8 de tură, traversează liniile magnetice de forță și este indusă o fem egală cu aceeași valoare Emach în aceasta. Cu o nouă întorsătură a virajelor, emf tura 2 crește la valoarea maximă Emakh. Astfel, periile sunt întotdeauna conectate la bobine, în care f.e.m. este indusă cu o valoare de la Emin la Emax.

Fig.5. Curbele de pulsație ale forței electromotoare ale unui generator cu două ture

Curentul din circuitul extern al generatorului ia naștere ca urmare a acțiunii FEM total. Prin urmare, curge continuu și doar într-o singură direcție. Curentul, ca și înainte, va fi pulsatoriu, dar ondulația este mult mai mică decât cu o singură rotație, de la emf. generatorul nu scade la zero.
Prin creșterea numărului de conductori (spire) ale generatorului și, în consecință, a numărului de plăci colectoare, este posibil să se facă ondulațiile de curent foarte mici, adică curentul va deveni aproape constant în mărime. De exemplu, deja cu 20 de plăci colectoare, fluctuațiile fem generatorul nu va depăși 1% din medie. În circuitul extern, obținem un curent care este practic constant în mărime.
În același timp, este ușor de observat că generatorul prezentat în Fig. 4 are și un dezavantaj foarte semnificativ. În orice moment, circuitul extern este conectat prin intermediul periilor la o singură tură a generatorului. A doua rundă în același timp nu este folosită deloc. Forța electromotoare indusă într-o tură este foarte mică, ceea ce înseamnă că și puterea generatorului va fi mică.
Pentru utilizarea continuă a tuturor turelor, acestea sunt conectate între ele în serie. În același scop, numărul plăcilor colectoare se reduce la numărul de spire de înfășurare. Sfârșitul uneia și începutul următoarei ture a înfășurării sunt atașate fiecărei plăci colectoare. Turnurile în acest caz sunt surse conectate în serie curent electricși formează înfășurarea armăturii generatorului. Acum forța electromotoare a generatorului este egală cu suma EMF indusă în spirele conectate între perii. Pe lângă seriale, există și alte scheme pentru conectarea spirelor de înfășurare. Numărul de spire este luat suficient de mare pentru a obține valoarea emf necesară. generator. Prin urmare, colectoarele mașinilor electrice diesel sunt obținute cu un număr mare de plăci.
Astfel, datorită numărului mare de spire ale înfășurării, este posibilă nu numai netezirea ondulațiilor de tensiune și curent, ci și creșterea valorii fem-ului indus de generator.
Mai sus s-a luat în considerare un generator electric, format din magneți permanenți și una sau mai multe spire în care se produce curent. În scopuri practice, astfel de generatoare sunt nepotrivite, deoarece este imposibil să se obțină putere mare de la ele. Acest lucru se explică prin faptul că fluxul magnetic creat de magnetul permanent este foarte mic. În plus, spațiul dintre poli creează o rezistență semnificativă la fluxul magnetic. Fluxul magnetic este și mai slăbit. Prin urmare, în generatoarele puternice, care includ pe cele diesel, se folosesc electromagneți care creează un flux puternic de excitație magnetică (Fig. 6). Pentru a reduce rezistența magnetică a circuitului magnetic al generatorului, spirele înfășurării sunt plasate pe un cilindru de oțel, care umple aproape întreg spațiul dintre poli.
Acest cilindru cu o înfășurare și un colector plasat pe el se numește armătura generatorului.

Orez. 6. Schema unui generator cu un sistem de excitație electromagnetică și o ancoră masivă din oțel

Înfășurarea de excitație a generatorului este situată pe miezurile polilor principali. Când trece curentul prin el, se creează un câmp magnetic, numit câmp al polilor principali. Cu un circuit extern deschis al generatorului, liniile de câmp magnetic sunt situate în poli și armătură simetric față de axa verticală (Fig. 7, a). Pentru a înțelege caracteristicile funcționării unei mașini electrice, introducem conceptele de neutri geometrici și fizici.
Un neutru geometric este o linie trasată prin centrul armăturii perpendicular pe axa polilor opuși (linia orizontală 01-01). Neutrul fizic este o linie condiționată care separă zonele de influență ale polilor nord și sud de pe înfășurarea armăturii și rulează perpendicular pe direcția fluxului magnetic al mașinii electrice.
În conductorul de înfășurare, care, atunci când armătura se rotește, trece prin neutrul fizic, emf. nu este indusă, deoarece un astfel de conductor alunecă de-a lungul liniilor câmpului magnetic fără a le traversa. În absenţa curentului în armătură (vezi Fig. 7, a) fizicul neutru n-n coincide cu neutrul geometric.

Fig.7. reacție de ancorare.
a este fluxul magnetic al polilor principali; b - flux magnetic creat de înfăşurarea armăturii; c este fluxul magnetic total al generatorului încărcat

Când circuitul extern al mașinii electrice este închis, curentul va curge și prin înfășurarea armăturii. Întreaga armătură în acest caz va fi un electromagnet puternic, constând dintr-un miez de oțel și o înfășurare prin care curge curentul. Prin urmare, pe lângă fluxul de pol, există un al doilea flux magnetic în generatorul încărcat, numit flux de armătură (Fig. 7, b). Fluxul magnetic al armăturii este direcționat perpendicular pe fluxul polilor principali. Ambele fluxuri magnetice sunt suprapuse unul peste altul și formează un câmp total, sau rezultat, prezentat în Fig. 7, c. Direcția câmpului magnetic al generatorului ca urmare a acțiunii câmpului armăturii este deplasată în sensul de rotație a armăturii. Neutrul fizic este de asemenea deplasat în aceeași direcție, care în acest caz ocupă poziția n1-n1.
Influența câmpului magnetic al armăturii asupra câmpului polilor se numește reacția armăturii. Reacția armăturii afectează negativ funcționarea generatorului. Perii M-M al mașinii electrice trebuie întotdeauna instalat în direcția neutrului fizic. Prin urmare, este necesară deplasarea periilor generatorului față de neutrul geometric cu un anumit unghi P (Fig. 7, c), deoarece în caz contrar apar scântei puternice între perii și colector. Scânteile provoacă arderea suprafeței comutatorului și a periilor și le dezactivează. Cu cât curentul armăturii este mai mare, cu atât reacția armăturii este mai puternică, cu atât este mai mare unghiul necesar pentru deplasarea periilor. Cu modificări frecvente ale sarcinii unui generator diesel, poziția periilor acestuia ar trebui schimbată aproape continuu.
Reacția armăturii nu numai că deplasează câmpul magnetic al polilor principali, dar îl și slăbește parțial, ceea ce duce la o scădere a e-ului indus de generator. d.s.
Pentru a slăbi reacția armăturii în generatoare, se instalează poli suplimentari între polii principali și, uneori, în același scop, se așează o înfășurare de compensare în piesele polare ale stâlpilor principali. Polii suplimentari creează un câmp magnetic suplimentar, care este îndreptat către câmpul armăturii în zonele de instalare a periei, drept urmare efectul acestuia este neutralizat (Fig. 8).

Orez. 8. Circuit generator cu poli suplimentari

Cu toate acestea, efectul pozitiv al stâlpilor suplimentari asupra funcționării generatorului nu se limitează la aceasta. După trecerea prin neutrul generatorului, direcția curentului în fiecare tură a înfășurării (vezi Fig. 7) se schimbă foarte repede în invers. În neutru, bobina este scurtcircuitată de perii. O astfel de întoarcere se numește navetă (Comutația din cuvântul latin commutatio - schimbare, schimbare). În spirele (secțiunile) de comutare ale înfășurării armăturii, datorită unei schimbări foarte rapide a direcției curentului, apare o f.e.m. destul de mare. auto-inducție și inducție reciprocă, care se numește fem reactivă. Acest emf în secțiunile de comutare este sporită de acțiunea fluxului magnetic al armăturii, pe care o traversează. Acțiunea EMF reactivă. duce la scântei puternice ale periilor. Polii suplimentari sunt calculați astfel încât fluxul lor magnetic să fie ceva mai mare decât fluxul magnetic al armăturii. Datorită acestui fapt, în secțiunile de comutare este indusă o FEM suplimentară. Emf nou are o direcție opusă femei reactive și o stinge, prevenind scântei intense.
Câmpul magnetic al armăturii se modifică odată cu modificarea sarcinii (curentului) generatorului, prin urmare, pentru a-l neutraliza, este necesară modificarea câmpului dispozitivelor de compensare. Înfășurarea polilor suplimentari este conectată în serie cu înfășurarea armăturii, iar întregul curent de armătură trece prin aceasta. Odată cu creșterea curentului generatorului, fluxul magnetic al armăturii crește, dar, în același timp, crește și fluxul magnetic al polilor suplimentari care îl compensează.
Înfășurarea de compensare face posibilă îmbunătățirea în continuare a distribuției fluxului magnetic în mașina electrică. Deci, din Fig. 7 este ușor de observat că, ca urmare a acțiunii reacției armăturii, fluxul magnetic al polilor principali devine neuniform - pe o parte a polului crește, iar pe cealaltă se slăbește. Acest lucru duce la o sarcină neuniformă a înfășurării armăturii, unele dintre spire vor fi suprasolicitate, iar condițiile de funcționare ale periilor se deteriorează.
Prin intermediul unei înfășurări compensatoare situate pe polii principali se elimină distorsiunea fluxului magnetic direct sub polii principali. Cu toate acestea, utilizarea simultană a polilor suplimentari și a înfășurării de compensare complică foarte mult proiectarea mașinilor electrice. Dacă este posibil să se efectueze o funcționare satisfăcătoare a unei mașini electrice prin utilizarea unor stâlpi suplimentari, atunci încearcă să nu folosească o înfășurare de compensare. S-au găsit înfășurări de compensare uz practic numai în mașini electrice puternice.

Următoarele cifre arată generatorul G-21 pentru 12 V, 0,22 kW, 1450 -7000 rpm.