ТЕМА 7.6 - ЕЛЕКТРИЧНІ МАШИНИ ПОСТІЙНОГО СТРУМУ.
Найпростішим генератором є виток, що обертається в магнітному полі полюсів N і S. У такому витку індукується змінна у часі ЕРС. Тому при з'єднанні кінців витка з контактними кільцями, що обертаються разом з витком, у навантаженні через нерухомі щітки протікає змінний струм, тобто така машина буде генератором змінного струму.
Для перетворення змінного струму в постійний застосовують колектор, принцип дії якого полягає ось у чому. Кінці витка 1 приєднуються до двох мідних напівкілець (сегментів), що називаються колекторними пластинами 4. Пластини жорстко закріплені на валу машини й ізольовані одна від одної та від вала. На пластинах розміщені нерухомі щітки 2 і 3, електрично з'єднані з приймачем енергії.
Якщо розмістити на якорі два витки під кутом 90° один до одного і кінці цих витків з'єднати з чотирма колекторними пластинами, то пульсація ЕРС і сили струму у зовнішньому колі значно зменшаться. Зі збільшенням кількості колекторних пластин пульсація швидко зменшується і при великій кількості колекторних пластин ЕРС і сила струму практично сталі.
На попередньому малюнку, б показано загальний вигляд машини постійного струму, її нерухома частина - індукуюча, тобто вона утворює магнітне поле, а обертова частина - індукована (якір).
Додаткові полюси розміщені між головними полюсами і кількість їх може або дорівнювати кількості головних полюсів, або бути вдвічі меншою. Додаткові полюси встановлюють у машинах великих потужностей; вони служать для усунення іскріння під щітками. У машинах малих потужностей додаткових полюсів немає.
Станину, яка є остовом машини, виливають зі сталі. На ній закріплюють головні й додаткові полюси, а на торцевих боках її - бічні щити з підшипниками, які утримують вал машини. За допомогою станини машину закріплюють на фундаменті.
Для з'єднання якірної обмотки з зовнішнім колом на колекторі розміщують нерухомі щітки, які можуть бути графітними, вугільно-графітними або бронзо-графітними. У машинах високої напруги застосовують графітні щітки з великим перехідним опором між щіткою й колектором, у машинах низької напруги - бронзо-графітні щітки. Щітки розміщують у особливих щіткотримачах. Щітка 4, розміщена в обоймі щіткотримача, притискується пружиною 5 до колектора. На кожному щіткотримачі може знаходитися кілька щіток, приєднаних паралельно.
Щіткотримачі закріплюють на щіткових болтах-пальцях, які в свою чергу закріплені на траверсі. Для закріплення на щітковому пальці у щіткотримача є отвір. Щіткові пальці ізолюють від траверси ізоляційними шайбами та втулками. Кількість щіткотримачів дорівнює кількості полюсів. Траверсу встановлюють на підшипниковому щиті в машинах малої й середньої потужності або прикріплюють до станини — у машинах великої потужності. Траверсу можна повертати і цим міняти положення щіток відносно полюсів. Траверсу встановлюють у такому положенні, за якого розміщення щіток у просторі збігається з розміщенням осей головних полюсів.
В машинах постійного струму виведені назовні кінці обмоток маркують буквами: Я - обмотка якоря, К - компенсаційна обмотка, Д - обмотка додаткових полюсів, С - послідовна обмотка збудження, Ш - паралельна обмотка збудження, Н - незалежна обмотка збудження, П - пускова обмотка, В - зрівняльний провід і зрівняльна обмотка. До літерних позначень додаються цифри: 1 - початок обмотки, 2 - кінець обмотки; наприклад, Я1 - початок обмотки якоря, Я2 - її кінець.
Колектор - це найскладніша у конструктивному відношенні і найвідповідальніша в роботі частина машини. Поверхня колектора має бути строго циліндричною, щоб уникнути биття та іскріння щіток.
![]() |
Робота машини постійного струму в режимах генератора і двигуна. |
Генератори постійного струму можуть бути виконані з магнітним та електромагнітним збудженням. Для утворення магнітного потоку в генераторах першого типу використовують постійні магніти, а в генераторах другого типу - електромагніти.
Постійні магніти застосовують лише в машинах дуже малих потужностей. Отже, електромагнітне збудження є найширше використовуваним способом утворення магнітного потоку. За цього способу збудження магнітний потік утворюється струмом, що протікає в обмотці збудження.
У генераторів паралельного збудження сила струму збудження низька (кілька процентів номінальної сили струму в якорі) і обмотка збудження має велику кількість витків. За послідовного збудження сила струму збудження дорівнює силі струму в якорі і обмотка збудження має малу кількість витків. У разі змішаного збудження на полюсах генератора розміщують дві обмотки збудження - паралельну і послідовну.
Процес самозбудження генераторів постійного струму протікає однаково за будь-якої схеми збудження. Наприклад, у генераторах паралельного збудження, які набули найширшого застосування, процес самозбудження протікає таким чином. Первинний двигун обертає якір генератора, магнітне коло (ярмо й осердя полюсів) якого має невеликий залишковий магнітний потік Ф. Цей магнітний потік в обмотці якоря, що обертається, індукує ЕРС Е0, яка становить кілька процентів номінальної напруги машини. Під дією ЕРС Е0 в замкненому колі, що складається з якоря й обмотки збудження, протікає струм силою Із. Магніторушійна сила обмотки збудження ωІз (ω - кількість витків) спрямована узгоджено з потоком залишкового магнетизму, збільшуючи магнітний потік машини Ф, що обумовлює зростання ЕРС в обмотці якоря Е та сили струму в обмотці збудження Із. Збільшення сили струму в обмотці збудження призводить до подальшого зростання Ф, що в свою чергу збільшує Е та Із.
Через насичення сталі магнітного кола машини самозбудження відбувається не безмежно, а до якоїсь певної напруги, залежної від частоти обертання якоря машини та від опору в колі обмотки збудження. У разі насичення сталі магнітного кола збільшення магнітного потоку сповільнюється і процес самозбудження закінчується. Збільшення опору в колі обмотки збудження зменшує силу струму в ній та магнітний потік, збуджуваний цим струмом. Тому знижуються ЕРС і напруга, до якої збуджується генератор.
Зміна частоти обертання якоря генератора обумовлює зміну ЕРС, яка прямо пропорційна частоті, внаслідок чого змінюється й напруга, до якої збуджується генератор.
Самозбудження генератора відбуватиметься лише за умов, наведених нижче.
1. У генераторі має бути потік залишкового магнетизму. У разі відсутності цього потоку не утворюватиметься ЕРС Е0, під дією якої в обмотці збудження починає протікати струм, тому збудження генератора буде неможливе. Якщо машина розмагнічена і немає залишкового намагнічування, то через обмотку збудження треба пропустити постійний струм від стороннього джерела електричної енергії. Після від’єднання обмотки збудження в машині знову буде залишковий магнітний потік.
2. Обмотка збудження має бути приєднана узгоджено з потоком залишкового магнетизму, тобто так, щоб намагнічувальна сила цієї обмотки збільшувала потік залишкового магнетизму. У разі зустрічного приєднання обмотки збудження її магніторушійна сила зменшуватиме залишковий магнітний потік і за тривалої роботи може повністю розмагнітити машину. Якщо обмотка збудження приєднана зустрічно, то потрібно змінити напрямок струму в ній, тобто поміняти місцями провідники, що підходять до затискачів цієї обмотки.
3. Опір кола обмотки збудження має бути не дуже великим; у разі дуже великого опору самозбудження генератора неможливе.
4. Опір зовнішнього навантаження має бути великим, оскільки за низького опору сила струму збудження буде також малою і самозбудження не відбудеться.
Під час ввімкнення двигуна постійного струму в мережу під дією прикладеної напруги протікає струм у якірній обмотці та в обмотці збудження. Струм збудження утворює магнітний потік полюсів. Внаслідок взаємодії струму в провідниках якірної обмотки з магнітним полем полюсів виникає обертаючий момент і якір машини починає обертатися.
Особливістю електричних двигунів постійного струму є те, що вони можуть плавно змінювати частоту обертання зі зміною сили струму, яка на них подається.
![]() |
![]() |
Схеми роботи машини постійного струму в режимах: а - генератора; б - двигуна. |
- Оцените материал
- Опубликовано в ОСНОВИ ТАКЕЛАЖНИХ РОБІТ. БУДОВА, МОНТАЖ, ТЕХНІЧНЕ ОБСЛУГОВУВАННЯ І РЕМОНТ ЕЛЕКТРИЧНИХ МАШИН ЗМІННОГО ТА ПОСТІЙНОГО СТРУМІВ
- Прочитано 12703 раз