ИЗУЧЕНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ ГЕНЕРАТОРА ПОСТОЯННОГО ТОКА

Цель работы – ознакомиться с конструкцией и принципом работы генератора постоянного тока. Путем снятия электрических характеристик исследовать работу генератора.

3.1 Теоретические сведения|ведомость|

Машина постоянного тока состоит из следующих основных частей:

1) Магнитная система;

2) Якорь, закрепленный на валу генератора;

3) Коллектор;

4) Щетки со щеткодержателями.

Магнитная система (рис. 3.1) состоит из полюсов 1 с полюсными наконечниками. Полюса закреплены на станине 2. На полюсах расположены обмотки возбуждения (намагничивания) W_Н. Полюсные наконечники имеют такую форму, чтобы придать распределению магнитных силовых линий потока возбуждения необходимый характер. Станина генератора изготавливается из мягкой литой стали с высокой магнитной проницаемостью. Станина имеет лапы или фланец для установки и крепления машины. К станине крепятся подшипниковые щиты с шариковыми или роликовыми подшипниками, в которых вращается вал якоря.

Рисунок 3.1 – Магнитная система машины постоянного тока

Якорь машины 3 представляет собой цилиндр, набранный из пластин электротехнической стали. Обмотка якоря W_Я укладывается в специальных пазах, вырезанных по его поверхности.

Для подвода тока к обмотке вращающегося якоря, при работе машины в режиме двигателя, или снятия энергии, вырабатываемой в якоре генератора, используется коллектор, состоящий из медных изолированных друг от друга пластин, образующих цилиндр, вращающийся вместе с якорем, и неподвижные щетки, скользящие по коллектору. К пластинам коллектора присоединяются концы секций обмотки якоря. Щетки помещены в обоймы щеткодержателей и поджаты пружинами к пластинам коллектора.

Ток, который протекает в обмотке возбуждения, создает магнитный поток Ф_Н, который замыкается через полюса, якорь и станину машины. 

                                       ,                            (2.4)

где I_Н – ток в обмотке намагничивания; W_Н – число витков обмотки намагничивания; R_МН – сопротивление магнитной цепи, по которой замыкается поток.

Для обеспечения требуемого магнитного потока возбуждения при сравнительно небольшой намагничивающей силе обмотки возбуждения I_НW_Н зазор между полюсными наконечниками и якорем выполняется минимальным (от долей миллиметра в машинах малой мощности до нескольких миллиметров в мощных машинах), чтобы обеспечить малое сопротивление магнитной цепи.

Машина постоянного тока может работать|трудиться| как в режиме генератора, так и в режиме двигателя. Свойство машины изменять|менять| направление превращения|преобразования| энергии (механической|механичной| в электрическую или наоборот) называется обратимостью|обратимый| машины.

При работе машины постоянного тока в режиме генератора якорь приводится во вращение каким либо двигателем. При вращении якоря в магнитном поле возбуждения в активных проводниках (стержнях|стрежне|) обмотки якоря будет индуктироваться|приводить| ЭДС. Величина этой ЭДС будет пропорциональна величине магнитного потока возбуждения и частоте вращения якоря.

                                ,                                   (3.1)

где С_Е - постоянная генератора, которая определяется его конструкцией

( С_Е = , где р– количество пар полюсов, 2а-число параллельных ветвей в обмотке якоря, N  - общее количество активных проводников обмотки якоря.

Таким образом, ЭДС генератора постоянного тока пропорциональна величине магнитного потока возбуждения и частоте вращения якоря.

Двухполюсными (с одной парой полюсов) выполняются машины малой мощности.     Машины средней и большой мощности выполняют многополюсными, с двумя или большим количеством пар полюсов. Направление токов в обмотках возбуждения, размещенных на полюсах, выбирается таким, чтобы соседние полюсы были разноименными, т.е. чтобы рядом с северным полюсом был южный т.д.

В машинах средней и большой мощности к станине крепятся также дополнительные полюсы 5, устанавливаемые между основными полюсами 1. С помощью этих полюсов, с соответствующей обмоткой W_ДП, включаемой последовательно в цепь якоря, достигается безыскровая работа щеток на коллекторе. В машинах малой мощности добавочные полюсы иногда не устанавливаются.