Генератори

реферат з на тему:

Генератори

ГЕНЕРАТОРИ ПОСТІЙНОГО СТРУМУ. ЗАГАЛЬНА ІНФОРМАЦІЯ Генераторами електричної енергії називають електричні машини, що перетворять механічну енергію в електричну.

Розрізняють генератори постійний і перемінний токи. Перші призначені для харчування споживачів електричної енергії постійним струмом, а другі - перемінним.

Генератори постійного струму широко застосовуються в сучасній електротехніці. Наприклад, у техніку сильних струмів генератори постійного струму використовуються в трамвайній справі, на електричних залізницях і в інших спеціальних електротехнічних установках, де перемінний струм використовувати не можна.

У техніку зв’язку генератори постійного струму грають винятково велику роль. Наприклад, зарядні генератори постійного струму заряджають акумуляторні батареї, що обслуговують апаратуру провідної і беспроводной техніки зв’язкурадиогенераторы постійного струму безпосередньо харчують ланцюга розжарення й анодні ланцюги могутніх радіостанційумформери перетворять постійний струм низької напруги в постійний струм високої напруги для харчування спеціальних радіостанцій, наприклад автомобільного типу й ін.

Наша промисловість цілком освоїла серійне виробництво генераторів постійного струму, починаючи з машин дуже великої потужності, застосовуваних у техніку сильних струмів, і кінчаючи малопотужними генераторами, застосовуваними в спеціальних установках техніки зв’язку.

ПРИНЦИП ДІЇ ГЕНЕРАТОРІВ ПОСТІЙНОГО ТОКУ Робота генераторів постійного струму заснована на принципі електромагнітної індукції.

Допустимо, що контур abed обертається з рівномірною кутовою швидкістю в двополюсному магнітному полі (мал. 443) і в результаті цього в ньому индуктується синусоїдальна електрорушійна сила.

Кінці активних сторін ab і cd контуру приєднані відповідно до кілець 1 і 2, що разом з контуром обертаються навколо їхньої загальної осі 00. За допомогою щіток 3 і 4, накладених на кільця, контур з'єднаний зі споживачем електричної енергії, що має опір R.

Синусоїдальна електрорушійна сила, індуктивна в контурі, створює в споживачі перемінний синусоїдальний струм. Цей струм, проходячи через споживач, виділяє в його опорі R тепло за рахунок електричної енергії, переданої контуром цьому споживачу. У самому ж контурі електрична енергія створюється в результаті перетворення механічної енергії «первинного двигуна», що обертає цей контур у магнітному полі.

Розглянуте нами електричний пристрій, що складається з контуру, що обертається в зовнішнім магнітному полі, є принципово найпростішим генератором перемінного синусоїдального струму.

Щоб такий генератор міг давати в зовнішній ланцюг виправлену напруга, необхідно замінити в ньому систему контактних кілець особливим пристосуванням, що випрямляє - колектором.

Допустимо, що контур abed (мал. 444) обертається в магнітному полі й у ньому індукується синусоїдальна електрорушійна сила. Однак активні сторони ab і cd контуру тепер приєднані не до двох контактних кілець, а до двох півкілець 1 і 2. За допомогою щіток 3 і 4, накладених на ця півкільця, контур з'єднаний зі споживачем, що має опір R.

При обертанні контуру разом з ним обертаються і півкільця навколо їхньої загальної осі OO1. Тому що щітки нерухомі, то вони поперемінно стикаються те з одним, то з іншим півкільцем. Цей «обмін» півкільцями відбувається в момент, коли синусоїдальна електрорушійна сила в контурі переходить через своє нульове значення. У результаті кожна щітка всі.

час зберігає свою полярність незмінної: у даному випадку щітка 3 увесь час має позитивну полярність, а щітка 4 — негативну.

Отже, якщо на півкільцях 1 і 2 мається деяка синусоїдальна напруга, то на щітках 3 і 4 воно вже стає випрямленням і в даному випадку пульсуючим (мал. 445).

Отже, за допомогою найпростішого колектора, що складає з двох півкілець (двох колекторних пластин), можна на затисках (щітках) найпростішого генератора перемінного синусоїдального струму одержати випрямлену (пульсуюче) напругу. Щоб зменшити пульсацію випрямленої напруги, у генераторах постійного струму застосовують колектор з великим числом колекторних пластин, а одиночний контур заміняють сукупністю контурів. Чим більше має колектор пластин, тим більше наближається випрямлена пульсуюча напруга до постійного (мал. 446).

ОСНОВНІ ЧАСТИНИ ГЕНЕРАТОРА ПОСТІЙНОГО ТОКУ На мал. 447 представлена принципова схема чотирьох полюсного генератора постійного струму. Тут показані наступні основні частини генератора: ярмо 1, електромагніти 2 і якір 3.

Ярмо генератора 1 — це його остів. До ярма прикріплені сердечники електромагнітів і кришки з підшипниками, на яких спочиває вал генератора. Тому що ярмо входить у магнітний ланцюг генератора, то воно виготовляється з феромагнітного матеріалу, наприклад з литої сталі.

Електромагніти генератора (мал. 448) складаються із сердечників 1 з насадженими на них котушками 2 з мідним ізольованим дротом, називаними котушками порушення.

Сердечники електромагнітів виготовляються звичайно з листової електротехнічної сталі. Вони прикріплюються до ярма генератора болтами (мал. 448).

Щоб додати магнітним лініям у повітряних зазорах необхідний напрямок, сердечники електромагнітів забезпечуються наконечниками, називаними полюсними башмаками.

Електромагніти, що харчуються постійним струмом, створюють у генераторі магнітне поле, магнітні лінії якого показані на мал. 447 пунктирними лініями.

Кожна котушка електромагніта (котушка порушення) складається з витків мідного ізольованого чи дроту мідної стрічки, намотаних на каркас з жерсті, чи картону якого-небудь іншого матеріалу.

Обмотки котушок порушення з'єднані один з одним послідовно і спільно утворять обмотку збудження генератора. Постійний струм, що протікає по обмотках електромагнітів, має в них такий напрямок, що будь-які два сусідні сердечники електромагніта мають різнойменну полярність (див. мал. 447).

Якір генератора постійного струму (мал. 449) складається із сердечника з нанесеної на нього обмоткою.

Тому що якір генератора є одним з ділянок магнітного ланцюга, те його сердечник звичайно виготовляється з феромагнітного матеріалу, наприклад з електротехнічної сталі.

Щоб уникнути втрат на вихрові струми сердечник якоря збирається з окремих аркушів стали, що мають зубцювату форму (мал. 450.).

В западини зібраного сердечника якоря укладається якірна обмотка, виготовлена з ізольованого дроту (для малопотужних генераторів) чи з мідних смуг прямокутної форми, зроблених на спеціальних шаблонах (для генераторів щодо великої потужності).

Якірна обмотка міцно закріплюється на сердечнику якоря чи бандажами клинами, щоб вона не випадала з пазів сердечника під впливом відцентрової сили.

Колектор (мал. 451) являє собою сукупність колекторних пластин / із твердотягнутої міді.

Колекторні пластини ізольовані друг від друга пресованою слюдою 2 (міканітом), що має практично однакову зношуваність з міддю колекторних пластин при терті про їх щіток генератора.

У нижній своїй частині колекторні пластини мають обрису, що нагадує ласточки хвіст. Цією своєю частиною пластини поміщені у відповідні їхній формі вирізи колекторної втулки 3. Колекторні пластини ізольовані міканітом 4 від колекторної втулки 3, від натискної шайби 5 і від натискної гайки 6.

Зібраний колектор закріплений натискною гайкою 6, що нагвинчується на колекторну втулку 3.

Колектор насаджується на вал генератора, де його пластини з'єднуються з якірною обмоткою генератора (мал. 449).

Щітки, На колектор накладені вугільні чи металеві щітки, за допомогою яких генератор электрично з'єднується з зовнішнім ланцюгом.

Мінімальне число щіток, що може мати генератор постійного струму, дорівнює двом: одна служить позитивним полюсом генератора (позитивна щітка) інша — негативним (негативна щітка). У багатополюсних генераторах постійного струму число пара щіток звичайно дорівнює числу пара полюсів, що забезпечує кращу роботу генератора. Однойменні щітки генераторів мають однакові потенціали і зв’язані электрично один з одним сполучними провідниками.

Ширину щіток звичайно вибирають так, щоб щітка одночасно перекривала дві - три панелі колектора. Це необхідно для того, щоб по можливості запобігти іскріння на колектор під щітками при роботі машини.

Щітки, а закріплені в щіткотримачі б (мал. 452). За допомогою пружин щіткотримача щітки своєю увігнутою поверхнею щільно притискаються до циліндричної поверхні колектора. Щіткотримач своїм отвором посаджений на стрижень траверси, поворотом якої досягається необхідна установка щіток генератора на колекторі.

На мал. 453 показаний зовнішній вигляд генератора постійного струмутут можна бачити траверсу 1, щіткотримач 2, колектор 3, станину 4, підшипник 5 і маховик 6.

ОБМОТКИ ГЕНЕРАТОРІВ ПОСТІЙНОГО ТОКУ Якірна обмотка генератора покладена в пази сердечника якоря. У залежності від потужності генератора обмотку якоря чи виконують у виді мідних ізольованих стрижнів, з'єднаних послідовно один з одним у тім чи іншому порядку, чи з окремих готових котушок, виготовлених по шаблоні і покладених у пази сердечника якоря, чи ж шляхом намотування вручну ізольованим мідним дротом.

Обмотка наноситься на сердечник якоря так, що кожні ДЕЙ 'активних провідника, з'єднаних безпосередньо і послідовно один з одним, лежать під різними магнітними полюсами. Відстань між цими провідниками по поверхні якоря може бути різним і в окремому випадку може бути рівним полюсному розподілу, т. e. відстані між серединами двох сусідніх різнойменних полюсів по окружності якоря.

Обмотка називається хвильовий, якщо вона наноситься на сердечник якоря так, що провід проходить по черзі під усіма полюсами машини і повертається до вихідного полюса. На мал. 454 схематично показаний чотирьохполюсний генератор із хвильовою обмоткою, розрізаною площиною креслення перпендикулярно осі якоря. Тут ми бачимо 12 пазів у якорі, у яких покладене 24 активні проводи якірної обмотки. Передні (звернені до нас) кінці активних провідників за допомогою сполучних проводів (суцільні лінії на малюнку) приєднані до ламелям колектора: провідник 3 — до ламелі 2, провідник 5 — до ламелі 3 і т.д. Інші кінці (задні) активних провідників з'єднані один з одним попарно (пунктирні лінії на малюнку): провідник 1 -з провідником 8, провідник 7 — із провідником 14 і т.д. Якщо, наприклад, почати рух по обмотці від провідника 2, що знаходиться під південним полюсом, розташованим угорі, те звідси через ламель 5 колектора потрапимо в провідник 9, що знаходиться під північним полюсом, розташованим праворуч, відтіля по сполучному проводі - у провідник 16, що знаходиться під нижнім південним полюсом, потім через ламель 12 колектора до провідника 23, що знаходиться під лівим північним полюсом, далі по сполучному проводі - до провідника 6, що знаходиться під верхнім південної полюсом, і т.д. Обходячи в такий спосіб послідовно всю обмотку, прийдемо до вихідного провідника 2. По числу полюсів у машині маються щітки, під якими по черзі набігають одна за інший ламели колектора при обертанні якоря. Позитивні і негативні щітки розташовані по черзі по окружності колектора. На мал. 455 дана схема цієї ж хвильової обмотки в розгорнутому виді. Якір показаний розрізаним по одній з утворюючих його циліндричних поверхонь і потім розгорнутим на площині. Активні провідники зображені у виді ряду паралельно розташованих ліній, пронумерованих від 1 до 24. Колектор показаний на мал. 455 внизу у виді довгої вузької стрічки, розділеної на 12 ламелей.

Ламелі 1 і 7 контактують з позитивними щітками, а ламели 4 і 10 — з негативними. Це значить, що в наступний момент часу позитивні щітки будуть контактувати з ламелями 12 і 6, а негативні - з ламелями 3 і 9 і т.д. Позитивні щітки встановлюються з таким розрахунком, щоб струм з якірної обмотки увесь час надходив через них у.

зовнішній ланцюг і через негативні щітки повертався в якірну обмотку. На мал. 455 показана схема зовнішнього ланцюга, підключеної до щіток генератора {група паралельно з'єднаних електричних лампочок).

Обмотка називається петлевою, якщо вона на сердечник якоря наноситься так, що провід, пройшовши, наприклад, під північним полюсом, а потім і під сусіднім південним полюсом, повертається під колишній північний полюс. На мал. 456 приведена схема чотирьох полюсного генератора з петлею обмоткою, розрізаною площиною креслення, перпендикулярної осі якоря. Якщо, наприклад, почати обхід обмотки з провідника 1, розташованого під.

верхнім південним полюсом, то від нього по сполучному проводі (пунктирна лінія) потрапимо в провідник 8, що знаходиться під правим північним полюсом, звідси через ламель 2 колектори до провідника 3, що знаходиться під верхнім південним полюсом, а від нього по сполучному проводі до провідника 10, що знаходиться під правим північним полюсом, і т.д. На мал. 457 показана схема петлевої обмотки в розгорнутому виді.

У нашу задачу не входить докладний розгляд усіх типів обмоток, їхнього конструктивного виконання і розрахунку, а тому ми обмежимося вищевикладеним коротким описом найбільш типових форм обмоток — хвильової і петлевої. Докладний виклад теорії обмоток можна знайти в спеціальних підручниках по теорії електричних генераторів постійного струму.