§ 105. DEVICE NG ISANG DC GENERATOR

Nakapirming bahagi sa mga makina direktang kasalukuyang ay inductive, ibig sabihin, lumilikha ng magnetic field, at ang umiikot na bahagi ay inductive (armature).

Ang nakapirming bahagi ng makina (Larawan 134, a) ay binubuo ng mga pangunahing pole 1, karagdagang pole 2 at frame 3. Ang pangunahing poste (Larawan 134, b) ay isang electromagnet na lumilikha ng magnetic flux. Binubuo ito ng isang core 4, isang excitation winding 7 at isang poste piece 8. Ang mga pole ay naka-mount sa frame 6 na may bolt 5. Ang pole core ay cast mula sa bakal at may isang oval cross section. Sa core ng poste ay minarkahan ang excitation coil, sugat mula sa insulated copper wire. Ang mga coils ng lahat ng mga pole ay konektado sa serye, na bumubuo ng isang paikot-ikot na paggulo. Ang kasalukuyang dumadaloy sa paikot-ikot na paggulo ay lumilikha ng magnetic flux. Ang piraso ng poste ay humahawak sa paikot-ikot na patlang sa poste at tinitiyak ang pantay na pamamahagi magnetic field sa ibaba ng poste. Ang piraso ng poste ay hinuhubog sa paraang ang puwang ng hangin sa pagitan ng mga pole at ng armature ay pareho sa buong haba ng pole arc. Ang mga karagdagang pole ay mayroon ding core at paikot-ikot.

Ang mga karagdagang pole ay inilalagay sa mga midpoint sa pagitan ng mga pangunahing pole, at ang kanilang bilang ay maaaring katumbas ng bilang ng mga pangunahing pole, o kalahati ng mas marami. Ang mga karagdagang pole ay naka-install sa mga makina na may mataas na kapangyarihan, at nagsisilbi sila upang maalis ang mga spark sa ilalim ng mga brush. Sa mga makinang may mababang kapangyarihan, karaniwang walang karagdagang mga poste.

Ang frame ay cast mula sa bakal at ang balangkas ng makina. Ang pangunahing at karagdagang mga poste ay nakakabit sa frame, pati na rin ang mga side shield na may mga bearings na humahawak sa machine shaft sa mga dulong gilid. Sa tulong ng frame, ang makina ay nakakabit sa pundasyon.

Ang umiikot na bahagi ng makina (angkla) (Larawan 135, a) ay binubuo ng isang core 1, isang paikot-ikot na 2 at isang kolektor 3. Ang armature core ay isang silindro na binuo mula sa mga sheet ng electrical steel. Ang mga sheet ay insulated mula sa bawat isa na may barnis o papel upang mabawasan ang eddy kasalukuyang pagkalugi. Ang mga sheet ng bakal ay nakatatak sa mga makina ayon sa isang template; mayroon silang mga grooves kung saan inilalagay ang mga conductor ng armature winding. Ang mga air channel ay ginawa sa armature body upang palamig ang winding at ang armature core.

Ang armature winding ay gawa sa tanso insulated wire o mula sa mga tansong pamalo ng hugis-parihaba na cross section. Binubuo ito ng mga seksyon na ginawa sa mga espesyal na template at inilatag sa mga grooves ng anchor core. Ang single-turn section ay binubuo ng dalawang aktibong wire na konektado sa isa't isa.

Ang mga seksyon ay hindi maaaring magkaroon ng isa, ngunit maraming mga pagliko. Ang ganitong mga seksyon ay tinatawag na multi-turn. Ang paikot-ikot ay maingat na nakahiwalay mula sa core at naayos sa mga grooves na may mga kahoy na wedges. Ang mga pangharap na koneksyon ay pinalakas ng mga bendahe na bakal. Ang lahat ng mga seksyon ng paikot-ikot na inilagay sa armature ay magkakaugnay sa serye, na bumubuo ng isang closed circuit. Ang mga wire na nagkokonekta sa dalawang seksyon na sumusunod sa isa't isa ayon sa paikot-ikot na pamamaraan ay naka-attach sa mga plate ng kolektor.

Ang kolektor ay isang silindro na binubuo ng mga indibidwal na plato. Ang mga collector plate ay gawa sa hard-drawn na tanso at insulated sa pagitan ng mga ito at mula sa katawan na may micanite gasket. Para sa pag-mount sa manggas, ang mga plate ng kolektor ay hugis tulad ng isang dovetail, na naka-clamp sa pagitan ng protrusion sa manggas at ang washer, na hugis upang tumugma sa hugis ng plato. Ang washer ay naka-bolted sa bushing.

Ang kolektor ay ang pinaka-kumplikado sa mga tuntunin ng disenyo at ang pinaka-kritikal na bahagi ng makina na gumagana. Ang ibabaw ng commutator ay dapat na mahigpit na cylindrical upang maiwasan ang pagkatalo at pag-spark ng mga brush.

Upang ikonekta ang armature winding sa panlabas na circuit, ang mga nakapirming brush ay inilalagay sa kolektor, na maaaring grapayt, carbon-graphite o bronze-graphite. Sa mga makina na may mataas na boltahe, ginagamit ang mga graphite brush, na may malaking paglaban sa pakikipag-ugnay sa pagitan ng brush at ng kolektor, sa mga makina na mababa ang boltahe, ginagamit ang mga brush na bronze-graphite. Ang mga brush ay inilalagay sa mga espesyal na may hawak ng brush (Larawan 135, b). Ang brush 4, na inilagay sa lalagyan ng brush holder, ay idiniin sa kolektor ng spring 5. Ang bawat may hawak ng brush ay maaaring magkaroon ng ilang mga brush na konektado sa parallel.

Ang mga may hawak ng brush ay naka-mount sa mga bolts-pin ng brush, na, naman, ay naayos sa traverse. Para sa pangkabit sa daliri ng brush, ang may hawak ng brush ay may butas.

Ang mga daliri ng brush ay nakahiwalay sa traverse sa pamamagitan ng insulating washers at bushings. Ang bilang ng mga may hawak ng brush ay karaniwang katumbas ng bilang ng mga pole.

Ang traverse ay naka-mount sa isang bearing shield sa mga makina ng maliit at katamtamang kapangyarihan o nakakabit sa frame sa mga makina ng malalaking kapangyarihan. Maaaring paikutin ang traverse at sa gayon ay baguhin ang posisyon ng mga brush na may kaugnayan sa mga pole.

Karaniwan ang traverse ay naka-install sa isang posisyon kung saan ang lokasyon ng mga brush sa espasyo ay tumutugma sa lokasyon ng mga midpoint ng mga pangunahing pole.

Mga de-koryenteng makina ng DC

Ang mga de-koryenteng makina ng DC ayon sa kanilang layunin ay nahahati sa mga de-koryenteng generator(o mga generator lang) na nagbabago mekanikal na enerhiya sa electrical sa pare-pareho ang boltahe (generators ay pinagmumulan ng elektrikal na enerhiya), at mga de-kuryenteng motor(mga de-koryenteng motor) na nagko-convert enerhiyang elektrikal direktang kasalukuyang sa mekanikal na enerhiya. Ang mekanikal na enerhiyang ito ay ginagamit upang paikutin ang anumang actuator (machine, winch, tram wheels, electric train, atbp.).

Bilang karagdagan, mayroong ilang mga espesyal na uri ng mga makina, tulad ng mga makina na idinisenyo upang i-convert ang DC na kuryente sa kuryente. alternating current o kabaliktaran; micromachine na ginagamit sa mga system awtomatikong regulasyon, sa pagsukat at pagkalkula ng mga device bilang mga sensor (halimbawa, mga speed sensor), atbp.

Ang industriya ng kuryente ay gumagawa ng mga makina ...
direktang kasalukuyang ng iba't ibang kapangyarihan at boltahe. Conventionally, maaari silang nahahati sa mga sumusunod na grupo ng kapangyarihan:

1) micromachines, ang kapangyarihan nito ay sinusukat mula sa mga fraction ng isang watt hanggang 500 W;

2) mababang kapangyarihan machine - 0.5 ÷ 10 kW;

3) mga makina ng katamtamang kapangyarihan - mula 10 hanggang ilang daang kilowatts;

4) mga makina ng mataas na kapangyarihan - higit sa ilang daang kilowatts.

Ang boltahe ng mga DC machine ay nag-iiba mula 6-12 V para sa mga ginagamit sa mga sasakyan hanggang 30 kV para sa mga ginagamit sa radio installations.

Ang mga DC machine na may lakas na hanggang 200 kW para sa boltahe na 110-440 V na may bilis ng pag-ikot na 550-2870 rpm ay may mahusay na paggamit. Ang mga micromachine ay may bilis mula sa ilang rebolusyon hanggang 30,000 rpm.

Sa industriya, transportasyon at agrikultura pinakamalawak na ginagamit na mga de-koryenteng motor. Ang mga generator ay ginagamit sa pagpapagana ng mga aparatong pangkomunikasyon, pag-install ng radyo, atbp. Sa mga nakalipas na taon, mas matipid at madaling gamitin ang mga static na semiconductor converter ay lalong ginagamit bilang DC source.

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

Ang isa sa mga pangunahing bahagi ng isang DC machine ay ang magnetic circuit, kung saan nagsasara ang magnetic flux. Ang magnetic circuit ng isang DC machine ay binubuo ng isang nakapirming bahagi - stator 1 at umiikot na bahagi rotor 4. Ang stator ay isang steel case kung saan nakakabit ang iba pang bahagi ng makina, kabilang ang mga magnetic pole. 2. Ang isang paikot-ikot na paggulo ay naka-mount sa mga magnetic pole 3, pinapagana ng direktang kasalukuyang at paglikha pangunahing magnetic flux F 0 .

Ang rotor ng makina ay binuo mula sa naselyohang mga sheet ng bakal na may mga grooves sa paligid ng circumference at may mga butas para sa baras at bentilasyon. . Sa mga uka 5 inilatag ang rotor gumaganang paikot-ikot Mga DC machine, ibig sabihin, isang paikot-ikot na kung saan ang isang EMF ay sapilitan ng pangunahing magnetic flux. Ang paikot-ikot na ito ay tinatawag armature winding(samakatuwid, ang rotor ng isang DC machine ay karaniwang tinatawag na armature).

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

Kapag ang isang coil ay umiikot sa isang magnetic field, ang isang e ay sapilitan dito. d. s

saan SA - magnetic induction; l- haba ng konduktor; v- bilis ng linya nito.

Kapag ang eroplano ng coil ay nag-tutugma sa eroplano ng gitnang linya ng mga pole (ang coil ay matatagpuan patayo), ang mga konduktor ay tumatawid sa pinakamataas na magnetic flux at ang pinakamataas na halaga ng EMF ay sapilitan sa kanila. Kapag ang coil ay sumasakop sa isang pahalang na posisyon, ang EMF sa mga konduktor ay zero.

Ang direksyon ng EMF sa konduktor ay tinutukoy ng panuntunan ng kanang kamay. Kapag, sa panahon ng pag-ikot ng coil, ang konduktor ay pumasa sa ilalim ng kabilang poste, ang direksyon ng EMF sa loob nito ay nagbabago sa kabaligtaran. Ngunit dahil ang kolektor ay umiikot kasama ang coil, at ang mga brush ay nakatigil, ang isang konduktor na matatagpuan sa ilalim ng north pole ay palaging konektado sa itaas na brush, ang EMF na kung saan ay nakadirekta palayo sa brush. Bilang isang resulta, ang polarity ng mga brush ay nananatiling hindi nagbabago, at samakatuwid ay nananatiling hindi nagbabago sa direksyon ng EMF sa mga brush - e u.

Kahit na ang EMF ng pinakasimpleng generator ng DC ay pare-pareho sa direksyon, nagbabago ito sa halaga, kumukuha ng dalawang beses ang maximum at dalawang beses na zero na mga halaga sa isang pagliko ng coil. Ang EMF 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 ito matatawag na pare-pareho.

Upang mabawasan ang mga ripples, 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. Bilang resulta nito, bumababa ang EMF ripple ng armature winding. Sa isang pagtaas sa bilang ng mga liko at mga plate ng kolektor, posible na makakuha ng halos pare-pareho na EMF ng armature winding.

pamilyar ka sa device prinsipyo ng pagpapatakbo, ang pangunahing mga mode ng pagpapatakbo ng DC generator na may independiyenteng paggulo;

makakuha ng mga praktikal na kasanayan sa pagsisimula, pagpapatakbo at pagpapahinto ng DC generator;

eksperimento na kumpirmahin ang teoretikal na impormasyon tungkol sa mga katangian ng generator ng DC.

Pangunahing teoretikal na probisyon

Ang mga DC electric machine ay maaaring gumana pareho sa generator mode at sa engine mode, i.e. magkaroon ng reversibility property.

DC generator - ito ay electric isang makina na idinisenyo upang i-convert ang mekanikal na enerhiya sa direktang kasalukuyang elektrikal na enerhiya.

DC motor- isang de-koryenteng makina na idinisenyo upang i-convert ang direktang kasalukuyang elektrikal na enerhiya sa mekanikal na enerhiya.

Pangkalahatang anyo de-koryenteng makina Ang DC ay ipinapakita sa fig. isa.

Ang aparato ng DC electric machine

Tulad ng anumang iba pang de-koryenteng makina, ang isang DC machine ay binubuo ng isang nakapirming bahagi - stator at umiikot na bahagi - rotor 1, gumaganap ng function mga anchor, dahil ang EMF ay na-induce sa mga windings nito.

Sa stator ng makina mayroong isang paikot-ikot na paggulo na lumilikha ng kinakailangang magnetic flux F. Ang stator ay binubuo ng isang cylindrical frame 2 (cast steel, steel pipe o welded sheet steel), kung saan ang pangunahing 3 at karagdagang 4 na pole na may mga windings ng paggulo ay nakakabit. Mula sa mga dulo ng stator, ang mga bearing shield 5 ay sarado. Ang mga bearings ay pinindot sa kanila at ang brush na tumatawid gamit ang mga brush 6 ay pinalakas.

Ang armature ay binubuo ng isang cylindrical na pakete (ginawa sa mga lacquered sheet ng electrical steel upang mabawasan ang eddy currents). Ang isang paikot-ikot ay inilalagay sa mga grooves ng armature core, na konektado sa kolektor 7; ang lahat ng ito ay naayos sa armature shaft.

Prinsipyo ng pagpapatakbo

Ang pinakasimpleng de-koryenteng makina ay maaaring ilarawan bilang isang likid na umiikot sa isang magnetic field (Larawan 2, a,b). Ang mga dulo ng coil ay dinadala sa dalawang plates ng kolektor. Ang mga nakapirming brush ay pinindot laban sa mga plate ng kolektor, kung saan nakakonekta ang isang panlabas na circuit.

Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng isang electric machine ay batay sa kababalaghan ng electromagnetic induction. Isaalang-alang ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng isang electric machine sa generator mode. Hayaang ang likid ay hinimok ng isang panlabas na drive motor (PD). Ang coil ay tumatawid sa magnetic field, at ayon sa batas ng electromagnetic induction, ang isang variable na EMF ay sapilitan dito. , ang direksyon kung saan ay tinutukoy ng panuntunan ng kanang kamay. Kung ang panlabas na circuit ay sarado, pagkatapos ay ang isang kasalukuyang ay dadaloy sa pamamagitan nito, na nakadirekta mula sa mas mababang brush sa consumer at mula dito sa itaas na brush. Ang ilalim na brush ay lumalabas na positibong terminal ng generator, at ang itaas na brush ay lumalabas na negatibo. Kapag ang coil ay pinaikot ng 180 0, ang mga conductor mula sa zone ng isang poste ay pumasa sa zone ng kabilang poste at ang direksyon ng EMF sa kanila ay magbabago sa kabaligtaran. Kasabay nito, ang itaas na plato ng kolektor ay nakikipag-ugnay sa mas mababang brush, at ang mas mababang plato na may itaas na brush, ang direksyon ng kasalukuyang sa panlabas na circuit ay hindi nagbabago. Kaya, ang mga plate ng kolektor ay hindi lamang nagbibigay ng koneksyon sa pagitan ng umiikot na likid at ng panlabas na circuit, ngunit kumikilos din bilang isang switching device, i.e. ay ang pinakasimpleng mechanical rectifier.

Upang mabawasan ang mga ripples sa isang generator ng DC, sa halip na isang coil, maraming pantay-pantay na spaced windings ang inilalagay sa paligid ng armature circumference, na bumubuo sa armature winding, at konektado sa isang collector na binubuo ng mas malaking bilang ng mga segment upang baguhin ang polarity ng EMF . Samakatuwid, ang EMF sa circuit sa pagitan ng mga terminal ng brush ay pulsates hindi gaanong, i.e. lumalabas na halos pare-pareho.

Para sa pare-parehong EMF na ito, wasto ang expression

E=Sa 1 Фn,

saan Sa 1 - koepisyent depende sa mga elemento ng istruktura ng armature at ang bilang ng mga pole ng electric machine; F- magnetic flux; n- dalas ng pag-ikot ng armature.

Kapag ang makina ay tumatakbo sa generator mode, ang isang kasalukuyang dumadaloy sa isang closed external circuit at isang coil ng armature winding ako = ako i, ang direksyon kung saan tumutugma sa direksyon ng EMF (tingnan ang Fig. 2, b). Ayon sa batas ni Ampère, ang interaksyon ng kasalukuyang i at magnetic field AT lumilikha ng lakas f, na patayo sa AT at i. Sapilitang direksyon f ay tinutukoy ng panuntunan ng kaliwang kamay: ang puwersa ay kumikilos sa itaas na konduktor sa kaliwa, sa ibabang isa sa kanan. Ang pares ng pwersang ito ay lumilikha ng isang metalikang kuwintas M vr, nakadirekta sa kasong ito counterclockwise at katumbas ng

M=Sa 2 Fako ako.

Ang metalikang kuwintas na ito ay sumasalungat sa drive torque, i.e. ay ang sandali ng pagpepreno.

kasalukuyang armature ako ako sanhi sa armature winding na may resistensya R ako pagbaba ng boltahe R ako ako ako , kaya sa ilalim ng load ang boltahe U sa mga konklusyon ng mga brush ay lumalabas na mas mababa sa EMF, ibig sabihin

U = E – R ako ako ako.

Ang mga generator ay mga de-koryenteng makina na nagko-convert ng mekanikal na enerhiya sa elektrikal na enerhiya. Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng isang electric generator ay batay sa paggamit ng phenomenon ng electromagnetic induction, na kung saan ay ang mga sumusunod. Kung ang konduktor ay inilipat sa magnetic field ng isang permanenteng magnet upang ito ay tumawid sa magnetic flux, pagkatapos ay a puwersang electromotive(emf), tinatawag na emf induction (Induction mula sa salitang Latin na inductio - guidance, motivation), o induced emf. Nagaganap din ang electromotive force kapag nananatiling nakatigil ang konduktor at gumagalaw ang magnet. Ang phenomenon ng paglitaw ng induced emf. sa isang konduktor ay tinatawag na electromagnetic induction. Kung ang konduktor kung saan ang emf ay sapilitan ay kasama sa isang sarado de-koryenteng circuit, pagkatapos ay sa ilalim ng pagkilos ng emf. Ang isang kasalukuyang ay dadaloy sa pamamagitan ng circuit, na tinatawag na sapilitan kasalukuyang.
Eksperimento na itinatag na ang magnitude ng sapilitan emf na nangyayari sa konduktor kapag ito ay gumagalaw sa isang magnetic field ay tumataas sa pagtaas ng magnetic field induction, ang haba ng konduktor at ang bilis ng paggalaw nito. Sapilitan emf nangyayari lamang kapag ang konduktor ay tumatawid sa magnetic field. Kapag gumagalaw ang konduktor kasama ang magnetic mga linya ng puwersa emf hindi ito sapilitan. Ang direksyon ng sapilitan na emf. at ang kasalukuyang ay pinakamadaling matukoy sa pamamagitan ng panuntunan ng kanang kamay (Larawan 1): kung ang palad ng kanang kamay ay nakahawak upang kasama nito ang mga linya ng magnetic field ng field, ang nakayukong hinlalaki ay magpapakita ng direksyon ng paggalaw ng ang konduktor, pagkatapos ay ang natitirang pinalawak na mga daliri ay magsasaad ng direksyon ng pagkilos ng sapilitan na e. d.s. at ang direksyon ng kasalukuyang sa konduktor. Ang mga linya ng magnetic field ay nakadirekta mula sa north pole ng magnet hanggang sa timog.

kanin. 1. Pagtukoy sa direksyon ng sapilitan na emf. panuntunan ng kanang kamay

Ang pagkakaroon ng pangkalahatang ideya ng electromagnetic induction, isaalang-alang natin ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng pinakasimpleng generator (Larawan 2). Ang konduktor sa anyo ng isang frame na gawa sa tansong wire ay naayos sa isang axis at inilagay sa isang magnetic field. Ang mga dulo ng frame ay nakakabit sa dalawang halves (kalahating singsing) ng isang singsing na nakahiwalay sa isa't isa. Ang mga contact plate (brushes) ay dumudulas sa singsing na ito. Ang nasabing singsing, na binubuo ng mga nakahiwalay na kalahating singsing, ay tinatawag na kolektor, at ang bawat kalahating singsing ay tinatawag na collector plate. Ang mga brush sa kolektor ay dapat na ayusin sa paraang, kapag ang frame ay umiikot, sila ay sabay-sabay na pumasa mula sa isang kalahating singsing patungo sa isa pa lamang sa mga sandaling iyon kapag ang emf na sapilitan sa bawat panig ng frame ay zero, ibig sabihin, kapag ang frame ay pumasa. pahalang na posisyon nito.

kanin. 2. Ang pinakasimpleng generator ng DC

Sa tulong ng isang kolektor, ang variable na emf na sapilitan sa loop ay naituwid, at isang kasalukuyang na pare-pareho sa direksyon ay nilikha sa panlabas na circuit.
Sa pamamagitan ng pagkonekta sa mga contact plate sa isang panlabas na circuit na may isang de-koryenteng aparato sa pagsukat na nag-aayos sa magnitude ng sapilitan na kasalukuyang, titiyakin namin na ang isinasaalang-alang na aparato ay talagang isang generator ng DC.
Sa anumang oras t e.m.f. Ang E (Larawan 3), na nagmumula sa nagtatrabaho bahagi L ng frame, ay kabaligtaran sa direksyon ng emf na nagmumula sa nagtatrabaho bahagi B. Ang direksyon ng emf. sa bawat gilid ng frame ay madaling matukoy gamit ang panuntunan sa kanang kamay. Ang emf na na-induce ng buong frame ay katumbas ng kabuuan ng emf na nangyayari sa bawat bahagi ng gumagana nito. Ang halaga ng emf sa frame ay patuloy na nagbabago. Sa oras na ang frame ay lumalapit sa patayong posisyon nito, ang bilang ng mga linya ng puwersa na tinawid ng mga konduktor sa loob ng 1 s ang magiging pinakamalaki at ang maximum na emf ay naiimpluwensyahan sa frame. Kapag ang frame ay pumasa sa pahalang na posisyon, ang mga gumaganang panig nito ay dumudulas sa mga linya ng puwersa nang hindi tumatawid sa kanila, at ang emf. ay hindi sapilitan. Sa panahon ng paggalaw ng gilid B ng frame sa timog na poste ng magnet (Larawan 3, a, b), ang kasalukuyang nasa loob nito ay nakadirekta patungo sa amin. Ang kasalukuyang ito ay dumadaan sa kalahating singsing, brush 2, kagamitan sa pagsukat sa brush / sa gilid A ng frame. Sa bahaging ito ng loop, ang kasalukuyang ay sapilitan palayo sa amin. Ang kanyang ang pinakamalaking halaga emf sa frame ay umaabot kapag ang mga gilid nito ay matatagpuan nang direkta sa ilalim ng mga pole (Larawan 3, b).

kanin. 3. Ang scheme ng DC generator

Sa karagdagang pag-ikot ng frame, ang emf bumababa sa loob nito at pagkatapos ng isang-kapat ng isang pagliko ay magiging katumbas ng zero (Larawan 3, c). Sa oras na ito, ang mga brush ay lumipat mula sa isang kalahating singsing patungo sa isa pa. Kaya, sa unang kalahating pagliko ng frame, ang bawat kalahating singsing ng commutator ay nakikipag-ugnayan sa isang brush lamang. Ang kasalukuyang dumaan sa panlabas na circuit sa isang direksyon mula sa brush 2 hanggang brush 1. Patuloy naming iikot ang frame. Ang puwersa ng electromotive sa frame ay nagsisimulang tumaas muli, dahil ang mga gumaganang panig nito ay tatawid sa mga magnetic na linya ng puwersa. Gayunpaman, ang direksyon ng emf bumabaligtad dahil ang mga konduktor ay bumabagtas sa magnetic flux sa kabaligtaran na direksyon. Ang kasalukuyang induce sa gilid A ng frame ay nakadirekta na ngayon sa amin. Ngunit dahil sa ang katunayan na ang frame ay umiikot kasama ang kolektor, ang semi-ring na konektado sa gilid A ng frame ngayon ay nakikipag-ugnayan hindi sa brush 1, ngunit sa brush 2 (Larawan 3, d) at isang kasalukuyang dumadaan. ang panlabas na circuit sa parehong direksyon tulad ng sa panahon ng unang kalahati ng rebolusyon. Samakatuwid, itinutuwid ng kolektor ang kasalukuyang, ibig sabihin, tinitiyak ang pagpasa ng sapilitan na kasalukuyang sa panlabas na circuit sa isang direksyon. Sa pagtatapos ng huling quarter ng isang pagliko (Larawan 3, e), ang frame ay bumalik sa orihinal na posisyon nito (tingnan ang Fig. 3, a), pagkatapos kung saan ang buong proseso ng pagbabago ng kasalukuyang sa circuit ay paulit-ulit.
Kaya, ang isang pare-parehong emf ay kumikilos sa pagitan ng mga brush 2 at 1, at ang kasalukuyang sa pamamagitan ng panlabas na circuit ay laging dumadaloy sa isang direksyon - mula sa brush 2 hanggang brush 1. Bagaman ang kasalukuyang ito ay nananatiling pare-pareho sa direksyon, ito ay nag-iiba sa magnitude, t e pulsates. Ang ganitong agos ay halos mahirap gamitin.
Isaalang-alang kung paano ka makakakuha ng isang kasalukuyang na may isang maliit na ripple, iyon ay, isang kasalukuyang na ang halaga ay nagbabago nang kaunti sa panahon ng pagpapatakbo ng generator. Isipin ang isang generator na binubuo ng dalawang coils na matatagpuan patayo sa isa't isa (Fig. 4). Ang simula at dulo ng bawat pagliko ay konektado sa isang kolektor, na ngayon ay binubuo ng apat na plate ng kolektor.

Fig.4. DC generator na may dalawang liko

Kapag ang mga pagliko na ito ay umiikot sa isang magnetic field, isang emf ang lumitaw sa kanila. Gayunpaman, ang mga emf ay naiimpluwensyahan sa bawat pagliko maabot ang kanilang mga zero at maximum na mga halaga hindi sa parehong oras, ngunit sa ibang pagkakataon ang isa't isa para sa isang oras na tumutugma sa pag-ikot ng mga liko sa pamamagitan ng isang-kapat ng isang buong pagliko, i.e. sa pamamagitan ng 90 °. Sa posisyon na ipinapakita sa Fig. 4, sa coil 1, ang pinakamataas na emf ay lumitaw, katumbas ng Emach. Sa coil 2 e. d.s. ay hindi sapilitan, dahil ang mga gumaganang panig nito ay dumudulas sa mga magnetic na linya ng puwersa nang hindi tumatawid sa kanila. Ang mga halaga ng emf ng mga pagliko ay ipinapakita sa Fig.5. Habang umiikot ang mga coil, bumababa ang emf ng coil 1. Kapag ang mga pagliko ay naging 1/8 ng isang pagliko, ang emf. ang turn 1 ay magiging katumbas ni Emin. Sa sandaling ito, ang mga brush ay lumipat sa pangalawang pares ng mga plate ng kolektor na konektado sa coil 2. Ang Coil 2 ay nakabukas na ng 1/8 ng isang pagliko, tumatawid sa mga magnetic na linya ng puwersa, at isang emf na katumbas ng parehong halaga ay na-induce si Emach sa ito. Sa isang karagdagang pagliko ng mga pagliko, ang emf turn 2 ay tumataas sa pinakamataas na halaga ng Emakh. Kaya, ang mga brush ay palaging konektado sa mga coils, kung saan ang emf ay sapilitan na may halaga mula sa Emin hanggang Emax.

Fig.5. Pulsation curves ng electromotive force ng isang two-turn generator

Ang kasalukuyang sa panlabas na circuit ng generator ay lumitaw bilang isang resulta ng pagkilos ng kabuuang emf. Samakatuwid, ito ay patuloy na dumadaloy at sa isang direksyon lamang. Ang kasalukuyang, tulad ng dati, ay magiging pulsating, ngunit ang ripple ay mas mababa kaysa sa isang pagliko, dahil ang emf. generator ay hindi bumaba sa zero.
Sa pamamagitan ng pagtaas ng bilang ng mga konduktor (pagliko) ng generator at, nang naaayon, ang bilang ng mga plate ng kolektor, posible na gawing napakaliit ang kasalukuyang mga ripple, ibig sabihin, ang kasalukuyang ay magiging halos pare-pareho sa magnitude. Halimbawa, mayroon nang 20 collector plates, ang emf fluctuations generator ay hindi lalampas sa 1% ng average. Sa panlabas na circuit, nakakakuha kami ng isang kasalukuyang na halos pare-pareho sa magnitude.
Kasabay nito, madaling makita na ang generator na ipinapakita sa Fig. 4 ay mayroon ding isang napaka makabuluhang disbentaha. Sa anumang naibigay na sandali sa oras, ang panlabas na circuit ay konektado sa pamamagitan ng mga brush sa isang pagliko lamang ng generator. Ang ikalawang round sa parehong oras ay hindi ginagamit sa lahat. Napakaliit ng electromotive force sa isang pagliko, na nangangahulugan na magiging maliit din ang generator power.
Para sa patuloy na paggamit ng lahat ng mga pagliko, sila ay konektado sa bawat isa sa serye. Para sa parehong layunin, ang bilang ng mga plate ng kolektor ay nabawasan sa bilang ng mga paikot-ikot na pagliko. Ang dulo ng isa at ang simula ng susunod na pagliko ng paikot-ikot ay naka-attach sa bawat plate ng kolektor. Ang mga liko sa kasong ito ay mga pinagmumulan na konektado sa serye agos ng kuryente at bumuo ng armature winding ng generator. Ngayon ang electromotive force ng generator ay katumbas ng kabuuan ng mga emf na sapilitan sa mga liko na konektado sa pagitan ng mga brush. Bilang karagdagan sa serial, may iba pang mga scheme para sa pagkonekta ng mga paikot-ikot na liko. Ang bilang ng mga pagliko ay kinukuha nang sapat upang makuha ang kinakailangang halaga ng emf. generator. Samakatuwid, ang mga kolektor ng diesel electric machine ay nakuha na may malaking bilang ng mga plato.
Kaya, dahil sa malaking bilang ng mga pagliko ng paikot-ikot, posible hindi lamang upang pakinisin ang boltahe at kasalukuyang mga ripples, kundi pati na rin upang madagdagan ang halaga ng emf na sapilitan ng generator.
Sa itaas, ang isang electric generator ay isinasaalang-alang, na binubuo ng mga permanenteng magnet at isa o higit pang mga pagliko kung saan nangyayari ang kasalukuyang. Para sa mga praktikal na layunin, ang mga naturang generator ay hindi angkop, dahil imposibleng makakuha ng malaking kapangyarihan mula sa kanila. Ito ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng katotohanan na ang magnetic flux na nilikha ng permanenteng magnet ay napakaliit. Bilang karagdagan, ang puwang sa pagitan ng mga pole ay lumilikha ng isang makabuluhang pagtutol sa magnetic flux. Ang magnetic flux ay lalong humina. Samakatuwid, sa mga makapangyarihang generator, na kinabibilangan ng mga diesel, ginagamit ang mga electromagnet na lumikha ng isang malakas na magnetic excitation flux (Larawan 6). Upang mabawasan ang magnetic resistance ng magnetic circuit ng generator, ang mga liko ng winding ay inilalagay sa isang silindro ng bakal, na pumupuno sa halos buong espasyo sa pagitan ng mga pole.
Ang silindro na ito na may paikot-ikot at isang kolektor na nakalagay dito ay tinatawag na generator armature.

kanin. 6. Scheme ng generator na may electromagnetic excitation system at napakalaking steel anchor

Ang paikot-ikot na paggulo ng generator ay matatagpuan sa mga core ng pangunahing pole. Kapag ang kasalukuyang dumadaan dito, ang isang magnetic field ay nilikha, na tinatawag na field ng mga pangunahing pole. Sa isang bukas na panlabas na circuit ng generator, ang mga linya ng magnetic field ay matatagpuan sa mga pole at armature na simetriko sa vertical axis (Larawan 7, a). Upang maunawaan ang mga tampok ng pagpapatakbo ng isang de-koryenteng makina, ipinakilala namin ang mga konsepto ng geometric at pisikal na mga neutral.
Ang geometric na neutral ay isang linya na iginuhit sa gitna ng armature na patayo sa axis ng magkasalungat na pole (pahalang na linya 01-01). Ang pisikal na neutral ay isang kondisyonal na linya na naghihiwalay sa mga zone ng impluwensya ng hilaga at timog na mga pole sa armature winding at tumatakbo nang patayo sa direksyon ng magnetic flux ng electric machine.
Sa paikot-ikot na konduktor, na, kapag umiikot ang armature, ay dumadaan sa pisikal na neutral, emf. ay hindi sapilitan, dahil ang naturang konduktor ay dumudulas sa mga linya ng magnetic field nang hindi tumatawid sa kanila. Sa kawalan ng kasalukuyang sa armature (tingnan ang Fig. 7, a) ang pisikal neutral n-n coincides sa geometric neutral.

Fig.7. anchor reaksyon.
a ay ang magnetic flux ng mga pangunahing pole; b - magnetic flux na nilikha ng armature winding; c ay ang kabuuang magnetic flux ng load generator

Kapag ang panlabas na circuit ng electric machine ay sarado, ang kasalukuyang ay dadaloy din sa armature winding. Ang buong armature sa kasong ito ay magiging isang malakas na electromagnet, na binubuo ng isang bakal na core at isang paikot-ikot na kung saan ang kasalukuyang pumasa. Samakatuwid, bilang karagdagan sa pole flux, mayroong pangalawang magnetic flux sa load generator, na tinatawag na armature flux (Fig. 7, b). Ang magnetic flux ng armature ay nakadirekta patayo sa flux ng mga pangunahing pole. Ang parehong mga magnetic flux ay nakapatong sa isa't isa at bumubuo ng isang kabuuang, o nagreresulta, patlang, na ipinapakita sa Fig. 7, c. Ang direksyon ng magnetic field ng generator bilang resulta ng pagkilos ng armature field ay inilipat sa direksyon ng pag-ikot ng armature. Ang pisikal na neutral ay inilipat din sa parehong direksyon, na sa kasong ito ay sumasakop sa posisyon n1-n1.
Ang impluwensya ng magnetic field ng armature sa field ng mga pole ay tinatawag na armature reaction. Ang reaksyon ng armature ay negatibong nakakaapekto sa pagpapatakbo ng generator. Mga brush M-M ng de-koryenteng makina ay dapat palaging naka-install sa direksyon ng pisikal na neutral. Samakatuwid, kinakailangan na ilipat ang mga brush ng generator na may paggalang sa geometric na neutral sa pamamagitan ng isang tiyak na anggulo P (Larawan 7, c), dahil kung hindi man malakas na sparking ay nangyayari sa pagitan ng mga brush at ng kolektor. Ang pag-spark ay nagdudulot ng pagkasunog sa ibabaw ng commutator at mga brush at hindi pinagana ang mga ito. Kung mas malaki ang kasalukuyang armature, mas malakas ang reaksyon ng armature, mas malaki ang anggulo na kinakailangan upang ilipat ang mga brush. Sa madalas na pagbabago sa pagkarga ng isang diesel generator, ang posisyon ng mga brush nito ay kailangang baguhin halos tuloy-tuloy.
Ang reaksyon ng armature ay hindi lamang nagbabago sa magnetic field ng mga pangunahing pole, ngunit bahagyang nagpapahina din nito, na humahantong sa isang pagbawas sa e sapilitan ng generator. d.s.
Upang pahinain ang reaksyon ng armature sa mga generator, ang mga karagdagang pole ay naka-install sa pagitan ng mga pangunahing pole, at kung minsan, para sa parehong layunin, ang isang paikot-ikot na kompensasyon ay inilalagay sa mga piraso ng poste ng mga pangunahing pole. Ang mga karagdagang pole ay lumikha ng isang karagdagang magnetic field, na nakadirekta patungo sa armature field sa mga lugar ng pag-install ng brush, bilang isang resulta kung saan ang epekto nito ay neutralized (Fig. 8).

kanin. 8. Generator circuit na may mga karagdagang pole

Gayunpaman, ang positibong epekto ng karagdagang mga poste sa pagpapatakbo ng generator ay hindi limitado dito. Pagkatapos na dumaan sa neutral ng generator, ang direksyon ng kasalukuyang sa bawat pagliko ng paikot-ikot (tingnan ang Fig. 7) ay napakabilis na nagbabago sa kabaligtaran. Sa neutral, ang coil ay short-circuited ng mga brush. Ang ganitong pagliko ay tinatawag na commuting (Commutation mula sa salitang Latin na commutatio - change, change). Sa paglipat ng mga liko (mga seksyon) ng armature winding, dahil sa isang napakabilis na pagbabago sa direksyon ng kasalukuyang, isang medyo malaking emf ang lumitaw. self-induction at mutual induction, na tinatawag na reactive emf. Itong emf sa paglipat ng mga seksyon ay pinahusay ng pagkilos ng magnetic flux ng armature, na kanilang tinatawid. Ang pagkilos ng reactive emf. humahantong sa malakas na sparking ng mga brush. Ang mga karagdagang pole ay kinakalkula upang ang kanilang magnetic flux ay medyo mas malaki kaysa sa magnetic flux ng armature. Dahil dito, may karagdagang emf na na-induce sa mga switching section. Bagong emf ay may direksyon na kabaligtaran sa reaktibong emf, at pinapatay ito, na pinipigilan ang matinding sparking.
Ang magnetic field ng armature ay nagbabago sa isang pagbabago sa load (kasalukuyang) ng generator, samakatuwid, upang neutralisahin ito, kinakailangan upang baguhin ang larangan ng mga aparato ng kompensasyon. Ang paikot-ikot ng mga karagdagang pole ay konektado sa serye sa armature winding, at ang buong armature current ay dumadaan dito. Sa pagtaas ng kasalukuyang generator, ang magnetic flux ng armature ay tumataas, ngunit sa parehong oras, ang magnetic flux ng mga karagdagang pole na nagbabayad para dito ay tumataas din.
Ginagawang posible ng compensation winding na higit pang mapabuti ang pamamahagi ng magnetic flux sa electric machine. Kaya, mula sa Fig. 7 madaling makita na bilang isang resulta ng pagkilos ng reaksyon ng armature, ang magnetic flux ng mga pangunahing pole ay nagiging hindi pantay - sa isang gilid ng poste ito ay tumataas, at sa kabilang banda ito ay humina. Ito ay humahantong sa isang hindi pantay na pagkarga ng armature winding, ang ilan sa mga pagliko ay ma-overload, at ang mga kondisyon ng pagpapatakbo ng mga brush ay lumalala.
Sa pamamagitan ng isang compensating winding na matatagpuan sa mga pangunahing pole, ang pagbaluktot ng magnetic flux nang direkta sa ibaba ng mga pangunahing pole ay inalis. Gayunpaman, ang sabay-sabay na paggamit ng mga karagdagang pole at compensation winding ay lubos na nagpapalubha sa disenyo ng mga de-koryenteng makina. Kung posible na magsagawa ng isang kasiya-siyang operasyon ng isang de-koryenteng makina sa pamamagitan ng paggamit ng mga karagdagang pole, pagkatapos ay sinubukan nilang huwag gumamit ng isang paikot-ikot na kompensasyon. May nakitang compensation windings praktikal na gamit lamang sa makapangyarihang mga de-koryenteng makina.

Ang mga sumusunod na figure ay nagpapakita ng G-21 generator para sa 12 V, 0.22 kW, 1450 -7000 rpm.