גנרטורים DC

עקרון הפעולה של מחולל DC

המחולל מבוסס על השימוש ב חוק האינדוקציה האלקטרומגנטית, לפיו במוליך הנע בשדה מגנטי וחוצה את השטף המגנטי, מושרה על ידי ef.

אחד החלקים העיקריים של מכונת DC הוא המעגל המגנטי שדרכו נסגר השטף המגנטי. המעגל המגנטי של מכונת DC (איור 1) מורכב מחלק נייח - סטטור 1 וחלק מסתובב - רוטור 4. הסטטור הוא מארז פלדה שאליו מחוברים חלקים אחרים של המכונה, כולל קטבים מגנטיים 2. על הקטבים המגנטיים 3, מוצב סליל מרגש, המופעל באמצעות זרם ישר ויוצר את השטף המגנטי הראשי Ф0.

אורז. 1. מעגל מגנטי של מכונת DC בעלת ארבעה קוטבים

אורז. 2. יריעות שמהן מורכב המעגל המגנטי של הרוטור: א - עם תעלות פתוחות, ב - עם תעלות סגורות למחצה

הרוטור של המכונה מורכב מיריעות פלדה מוטבעות עם חריצים היקפיים וחורים עבור הפיר והאוורור (איור 2). בערוצים (5 באיור 1) של הרוטור מונחת סלילה העבודה של מכונת ה-DC, כלומר, הפיתול שבו הם מושרים על ידי השטף המגנטי הראשי. וכו ' עםפיתול זה נקרא פיתול אבזור (ולכן הרוטור של מכונת DC נקרא בדרך כלל ארמטור).

משמעות ה' וכו'. ג. מחולל DC ניתן למתג אך הקוטביות שלו נשארת קבועה. עקרון העבודה של מחולל DC מוצג באיור. 3.

הקטבים של מגנט קבוע יוצרים שטף מגנטי. תארו לעצמכם שפיתול האבזור מורכב מסיבוב אחד, שקצותיו מחוברים לחצי טבעות שונות, מבודדות זו מזו. חצאי הטבעות האלה להקים אספן, שמסתובב עם סיבוב הפיתול של האבזור. במקביל, המברשות הנייחות מחליקות לאורך הקולט.

כאשר הסליל מסתובב בשדה מגנטי, מושר בו EMF

כאשר B הוא האינדוקציה המגנטית, l הוא אורך החוט, v היא המהירות הליניארית שלו.

כאשר מישור הסליל חופף למישור קו המרכז של הקטבים (הסליל ממוקם אנכית), החוטים חוצים את השטף המגנטי המרבי והערך המרבי של e מושרה בהם. וכו ' ג.כאשר קו המתאר אופקי, למשל. וכו ' v. בחוטים הוא אפס.

כיוון ה' וכו'. p במוליך נקבע על ידי כלל יד ימין (באיור 3 מוצג בחצים). כאשר במהלך סיבוב הסליל החוט עובר מתחת לקוטב השני, הכיוון של e. וכו ' נ' הוא מומר. אבל מכיוון שהקולט מסתובב עם הסליל והמברשות נייחות, אז חוט שנמצא מתחת לקוטב הצפוני מחובר תמיד למברשת העליונה, למשל. וכו ' v. אשר מופנה הרחק מהמברשת. כתוצאה מכך, הקוטביות של המברשות נשארת ללא שינוי ולכן נשארת ללא שינוי בכיוון e. וכו ' על מברשות - egSCH (איור 4).

אורז. 3. מחולל DC הפשוט ביותר

אורז. 4. שינוי בזמן של כוח אלקטרו-מוטורי.מחולל DC הפשוט ביותר

אמנם ע' וכו'. ג. מחולל הזרם הישר הפשוט ביותר הוא קבוע בכיוון, ערכו משתנה, מסתובב פי שניים מהמקסימום ופעמיים מערכי האפס במהפכה אחת. DC עם אדווה כה גדולה אינו מתאים לרוב מקלטי DC ובמובן המחמיר של המילה לא יכול להיקרא קבוע.

כדי להפחית את האדוות, פיתול האבזור של מחולל DC עשוי ממספר רב של סיבובים (סלילים), והאספן עשוי ממספר רב של לוחות אספן מבודדים זה מזה.

הבה נבחן את תהליך החלקת הגלים, באמצעות דוגמה של פיתול אבזור עגול (איור 5), המורכב מארבע פיתולים (1, 2, 3, 4), שני סיבובים בכל אחד. האבזור מסתובב עם כיוון השעון בתדירות n ו-e מושרה בחוטי פיתול האבזור הממוקמים בצד החיצוני של האבזור. וכו ' (הכיוון מסומן בחצים).

פיתול האבזור הוא מעגל סגור המורכב מסיבובים המחוברים בסדרה. אבל מבחינת מברשות, פיתול האבזור הוא שני ענפים מקבילים. באיור. 5, וענף מקביל אחד מורכב מסליל 2, השני מורכב מסליל 4 (בסלילים 1 ו-3, EMF אינו מושרה והם מחוברים בשני הקצוות למברשת אחת). באיור. 5b, העוגן מוצג במיקום שהוא לוקח לאחר 1/8 של סיבוב. במצב זה, פיתול אבזור מקביל אחד מורכב מסלילים מחוברים בסדרה 1 ו-2, והשני מסלילים מחוברים בסדרה 3 ו-4.

אורז. 5. תכנית של גנרטור DC הפשוט ביותר עם אבזור טבעת

לכל סליל, כאשר האבזור מסתובב ביחס למברשות, יש קוטביות קבועה. שינוי כתובת וכו'. ג. פיתולים בזמן עם סיבוב האבזור מוצג באיור. 6, א. ד.ד.C. על מברשות שווה ל e. וכו ' v. כל ענף מקביל של מתפתל האבזור. תאנה. 5 מראה כי ה' וכו'. ג ענף מקביל שווה ל- או e. וכו ' ג סליל אחד או הכמות ה. וכו ' ג. שתי פיתולים צמודים:

כתוצאה מהפעימה הזו של ה. וכו ' ג. פיתולי האבזור מופחתים באופן משמעותי (איור 6, ב). על ידי הגדלת מספר הסיבובים ולוחות הקולטים, ניתן לקבל קרינה כמעט קבועה. וכו ' v. פיתולי אבזור.

עיצוב גנרטור DC

בתהליך ההתקדמות הטכנית בהנדסת חשמל, העיצוב של מכונות DC משתנה, אם כי הפרטים הבסיסיים נשארים זהים.

שקול התקן של אחד מסוגי מכונות DC המיוצרות על ידי התעשייה. כאמור, החלקים העיקריים של המכונה הם הסטטור והאבזור. סטטור 6 (איור 7), עשוי בצורת גליל פלדה, משמש הן לחיזוק חלקים אחרים והן להגנה מפני נזק מכני ומהווה חלק נייח מהמעגל המגנטי.

מוטות מגנטיים 4 מחוברים לסטטור, אשר יכול להיות מגנטים קבועים (עבור מכונות בהספק נמוך) או אלקטרומגנטים. במקרה האחרון, מונח סליל מרגש 5 על הקטבים, מסופק בזרם ישר ויוצר שטף מגנטי נייח ביחס לסטטור.

עם מספר רב של קטבים, הפיתולים שלהם מחוברים במקביל או בסדרה, אך כך שהקוטב הצפוני והדרומי מתחלפים (ראה איור 1). קטבים נוספים עם פיתולים משלהם ממוקמים בין הקטבים הראשיים. מגיני קצה 7 מחוברים לסטטור (איור 7).

האבזור 3 של מכונת ה-DC מורכב מפח פלדה (ראה איור 2) כדי להפחית את הפסדי הכוח מזרמי מערבולת. היריעות מבודדות זו מזו.האבזור הוא חלק נע (מסתובב) במעגל המגנטי של המכונה. סליל האבזור או סליל העבודה 9 ממוקם בתעלות האבזור.

אורז. 6. שינוי זמן של ה-EMF מהפיתולים ומפיתול אבזור הטבעת

מכונות מיוצרות כיום עם אבזור ותוף סוג של סלילה. לפיתול אבזור הטבעת שנחשב בעבר יש את החיסרון ש- e. וכו ' ג' מושרה רק במוליכים הממוקמים על פני השטח החיצוניים של האבזור. לכן, רק מחצית מהחוטים פעילים. בפיתול האבזור של התוף, כל החוטים פעילים, כלומר ליצור את אותו ה. כמו במכונת אבזור טבעת נדרשת כמעט מחצית מהחומר המוליך.

המוליכים של מתפתל האבזור, הממוקמים בחריצים, מחוברים זה לזה על ידי החלקים הקדמיים של הסיבובים. כל חריץ מכיל בדרך כלל מספר חוטים. המוליכים של חריץ אחד מחוברים למוליכים של החריץ השני ליצירת חיבור סדרתי הנקרא סליל או חתך.הקטעים מחוברים בסדרה ויוצרים מעגל סגור. רצף החיבור צריך להיות כזה ש- e. וכו ' v. בחוטים הכלולים בענף מקביל אחד היה אותו כיוון.

באיור. 8 מציג את פיתול אבזור התוף הפשוט ביותר של מכונה דו-קוטבית. הקווים המוצקים מציגים את חיבור הקטעים זה לזה בצד הקולט, והקווים המקווקוים מראים את חיבורי הקצה של החוטים בצד הנגדי. רצועות עשויות מנקודות החיבור של החתכים ללוחות האספנים. כיוון ה' וכו'. עמ' בחוטי הסליל מוצג באיור: «+» - כיוון מהקורא, «•» - כיוון לקורא.

לסלילה של אבזור כזה יש גם שני ענפים מקבילים: הראשון נוצר על ידי חוטי החריצים 1, 6, 3, 8, השני - על ידי חוטי החריצים 4, 7, 2, 5. כאשר האבזור מסתובב , השילוב של החריצים שהחוטים שלהם יוצרים ענף מקביל, משתנה כל הזמן, אבל תמיד הענף המקביל נוצר על ידי החוטים של ארבע הערוצים, אשר תופסים מיקום קבוע במרחב.

אורז. 7. סידור מכונת האבזור DC מסוג תוף

אורז. 8. הפיתול הפשוט ביותר

למכונות המיוצרות על ידי המפעלים יש עשרות או מאות חריצים לאורך היקף האבזור של התוף ומספר לוחות הקולטים השווה למספר הקטעים של פיתול האבזור.

אספן 1 (ראה איור 7) מורכב מלוחות נחושת, מבודדים זה מזה, המחוברים לנקודות החיבור של קטעי פיתול האבזור ומשמשים להמרת המשתנה e. וכו ' v בחוטי האבזור המתפתלים בקבוע e. וכו ' ג על המברשות 2 של הגנרטור או המרה של זרם ישר המסופק למברשות המנוע מהרשת לזרם חילופין בחוטים של פיתול האבזור של המנוע. האספן מסתובב עם האבזור.

כאשר האבזור מסתובב, מברשות קבועות 2 מחליקות לאורך הקולט.המברשות הן גרפיט ונחושת-גרפיט. הם מותקנים במחזיקי מברשות שניתן לסובב בזווית מסוימת. לעוגן מחובר אימפלר 8 לאוורור.

סיווג ופרמטרים של גנרטורים DC

הסיווג של גנרטורים DC מבוסס על סוג מקור הכוח של סליל העירור. לְהַבחִין:

1.גנרטורים מתרגשים מעצמם, שסליל העירור שלהם מופעל על ידי מקור חיצוני (סוללה או מקור זרם ישר אחר). בגנרטורים בעלי הספק נמוך (עשרות וואט), השטף המגנטי העיקרי יכול להיווצר על ידי מגנטים קבועים,

2. גנרטורים מעוררים עצמיים, שסליל העירור שלהם מופעל על ידי הגנרטור עצמו. לפי סכימת החיבור של פיתולי האבזור והעירור ביחס למעגל החיצוני, קיימים: גנרטורים לעירור מקבילים, בהם פיתול הגירוי מחובר במקביל לליפוף האבזור (מחוללי shunt), גנרטורים לעירור סדרתיים, בהם אלו פיתולים מחוברים בסדרה (גנרטורים סדרתיים), גנרטורים עם עירור מעורב, בהם פיתול מרגש אחד מחובר במקביל לליפוף האבזור, והשני בסדרה (גנרטורים משולבים).

המצב המדורג של מחולל ה-DC נקבע על פי ההספק המדורג - ההספק שהגנרטור נותן למקלט, המתח הנקוב במסופים של פיתול האבזור, הזרם הנקוב של האבזור, זרם העירור, התדר הנקוב של סיבוב של האבזור. ערכים אלה מצוינים בדרך כלל בדרכון של המחולל.