Основні частини машини постійного струму

.

Обмотка якоря.

Розглянемо будову обмотки якоря, яку зображено схематично на мал.13, де активні провідники обмотки якоря розміщено в пазах у два шари.

мал..13 мал.14

Колекторна пластина 1 на передній торцевій стороні якоря з'єднана із проводом 1', який укладено у верхньому шарі першого паза. На задній торцевій стороні провідник 1' з’єднано із провідником 5'', розміщеному у нижньому шарі 5-го паза. На передній

торцевій стороні провідник 5'' з’єднано із колекторною пластиною 2 (показано суціль-

ною лінією).

Частина обмотки якоря, яка розміщена між двома колекторними пластинами, що слідують одна за одною при обході обмотки, названо секцією обмотки. Таким чином, перша секція складається із провідників 1' - 5'', яка приєднана до колекторних пластин 1 та 2. Друга секція, що складається із провідників 2' - 6'', приєднана до колекторних пластин 2 – 3. Наступні секції обмотки, як видно із мал.. 13, а також мал..2 утворюють-

ся провідниками 3' - 7'', 4' - 8'', 5' - 1'', 6' - 2'', 7' - 3'' та 8' - 4''. Провідник 4'' на передній торцевій стороні приєднано до колекторної пластини1. Таким чином, послідовно з’єднані секції обмотки утворюють замкнутий контур. При відключенні зовнішнього кола струм в обмотці якоря буде рівний нулю.

Наклавши на колекторну пластину 8 одну щітку, а на пластину 4 – другу, приєднає-

мо до них зовнішнє коло. Тоді струм пройде від щітки 4 (позитивний,+) через зовнішнє коло до щітки 8 (від`ємний,–). Обмотка якоря розділяється на дві паралельні вітки, в кожній із яких буде проходити струм, що рівний половині струму зовнішнього кола.

При обертанні машини кожна щітка періодично доторкається то з однією то з двома колекторними пластинами, тому кожна щітка замикає накоротко одну із секцій обмот-

ки якоря, яка виключається із паралельної вітки обмотки і не приймає участі у створенні ЕРС машини.

Секції обмотки можуть складатись із одного або декількох витків. На мал..14 показано секцію, що складається із трьох витків.

Секції обмоток виготовляють за спеціальними шаблонами і вже в готовому вигляді вкладають в пази якоря.

5.Типи генераторів постійного струму.

Струм збудження машини постійного струму може бути отриманий або від постійного джерела електричної енергії, або від самого генератора. В першому випадку машину названо генератором із незалежним збудженням, а в другому – із самозбудженням.

Генератори із самозбудженням за способом з`єднання обмотки збудження поділяються на: 1) генератори із паралельним збудженням, або шунтові, у яких обмотка збудження з`єднується паралельно приймачам енергії; 2) генератори із послідовним збуд-

женням, або серієс, у яких обмотка збудження з’єднана послідовно із приймачами енергії ; 3) генератори із змішаним збудженням, або компаунд, які мають дві обмотки збудження, одна із яких включається послідовно, а інша – паралельно приймачам

енергії.

Для правильної експлуатації електричної машини необхідно знати її номінальні вели

чини: потужність , напругу , струм , швидкість обертання та інше, які зазвичай вказуються на щитку машини.

З іншої сторони, необхідно знати залежність між окремими величинами, які характе-

ризують генератор. Ця залежність зазвичай подають кривими, які носять назву характеристик, так як вони наглядно характеризують роботу машини.

До цих характеристик відносять:

1) характеристика холостого ходу – залежність наведена в якорі ЕРС від струму збудження генератора при постійній швидкості обертання генератора та від-

сутності струму в якорі, тобто: при n = const і , де - нап-

руга на клемах якоря при холостому ході.

2) зовнішня характеристика – залежність напруги на клемах машини від струму навантаження при постійній швидкості обертання і незмінному струмі збуджен-

ня або незмінному опорі шунтованого кола ,тобто U = f(І), при n = і або .

3) регулювальна характеристика – залежність струму збудження від струму наван-

таженні при незмінній напрузі на клемах машини та незмінній швидкості обертання, тобто: при U = і n = .

6.Генератор із незалежним збудженням.

Електрична схема генератора із незалежним збудженням подано на мал.15.

мал.15 мал.16

До клем обмотки збудження підключено акумуляторну батарею, реостат для регулювання струму збудження і амперметр.

До клем якоря підключають приймач енергії, а також амперметр і вольтметр для вимірювання струму і напруги.

Якщо якір генератора обертається з номінальною швидкістю, при розімкнутому колі якоря та розімкнутому колі збудження, то на клемах якоря напруга не рівна нулю а складає 2 – 5% номінальної напруги ( ). Ця напруга рівна ЕРС, яка наведена в обмот-

ках якоря. і називається залишковою ЕРС ( ). Воно виникає із – за явища гістерезису, дякуючи якому після виключення струму збудження залишається невелике магнітне поле.

Пересовуючи ручку реостата від добав очного контакту на перший, а потім на наступ

ні робочі контакти, отримаємо збільшення магнітного потоку і ЕРС генератора. Запи-

савши для окремих значень струму збудження відповідні значення ЕРС, побудуємо характеристику холостого ходу мал.15.

Характеристика холостого ходу дає можливість судити про степінь насичення магнітної системи машини. Зазвичай точка характеристики відповідає номінальній напрузі, що лежить на коліні кривої мал..15.

Для знімання зовнішньої характеристики установки встановимо номінальну швид-

кість обертання і номінальна напруга на клемах генератора при номінальному струму

в колі якоря. Після цього зменшимо поступово струм якоря до нуля та при незмінних струмі збудження і швидкості обертання виміряємо напругу на клемах. За отриманими даними побудуємо зовнішню характеристику мал.16.

мал..16 мал.17

Збільшивши напругу на клемах генератора із збільшенням навантаження викликаєть-

ся двома причинами: 1) ослаблення реакції якоря, дякуючи якому збільшується магніт-

ний потік генератора і наведена в якорі ЕРС Е, 2) зменшення внутрішнього спаду напруги І , яке викликає збільшення напруги на клемах якоря,так як: U = Е - І .

Відносне збільшення напруги при навантаженні машини

носить назву відсоткової зміни напруги. Для генераторів із незалежним збудженням

Встановимо номінальну напругу на клемах якоря при номінальній швидкості обер-

танні машини та при номінальному навантаженні. Тепер зменшимо навантаження до нуля і будемо зменшувати струм так,щоб напруга на клемах якоря залишалась незмін-

ною ( ). Вимірявши струм збудження при різноманітних значеннях струму наванта-

ження, побудуємо регулюючу характеристику мал17. Вона показує, як потріб

но регулювати струм збудження генератора для отримання незмінної напруги на його клемах при всіх навантаженнях.

7. Генератор з паралельним збудженням.