Электроника и электротехника. Шпаргалка

В подшипниковых щитах, прикрепленных с торцевых сторон к корпусу, расположены подшипники, несущие вал вращающейся части машины. На валу закреплен цилиндрический сердечник якоря, который для уменьшения потерь мощности от перемагничивания и вихревых токов набирают из стальных листов.

В пазах, расположенных по поверхности якоря, уложена обмотка якоря. Так же как обмотку возбуждения и обмотку дополнительных полюсов, ее изготовляют из медного изолированного провода. Выводы от обмотки якоря присоединяют к расположенному на валу коллектору. Последний представляет собой цилиндр, состоящий из медных пластин, изолированных друг от друга и от вала. К коллектору с помощью пружин прижимаются графитные, угольно(графитные или металлографитные щетки. Щетки расположены в специальных щеткодержателях.

Обмотка возбуждения машины питается постоянным током и служит для создания основного магнитного поля.

Главные полюсы имеют полюсные наконечники, служащие для получения по большей части окружности якоря одного и того же воздушного зазора между сердечником якоря и главными полюсами.

Это необходимо для получения на большей части окружности якоря одной и той же магнитной индукции, а в проводниках обмотки якоря – постоянной по значению ЭДС. Дополнительные полюсы предназначены для уменьшения искрения под щетками.

С помощью коллектора и щеток вращающаяся обмотка якоря соединяется с внешней электрической цепью.

38. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ГЕНЕРАТОРА И ДВИГАТЕЛЯ

Допустим, что якорь машины вращается с помощью какого(то двигателя в направлении, указанном стрелкой. Если щетки генератора соединить с каким(либо приемником r , то под действием ЭДС генератора в обмотке якоря и приемника появится ток, приемник начнет потреблять электрическую энергию, т. е. будет работать в качестве генератора . Электрическая энергия, вырабатываемая генератором, преобразуется из механической энергии двигателя, вращающего якорь генератора.

Направление тока в проводниках обмотки якоря генератора совпадает с направлением ЭДС проводников и при вращении якоря изменяется. С помощью коллектора изменяющийся по направлению ток проводников преобразуется в неизменные по на(правлению токи параллельных ветвей i пар и ток внешней цепи i я, называемый током якоря . Согласно первому закону Кирхгофа для рассматриваемого генератора i я = 2 i пар. Машины постоянного тока могут иметь число параллельных ветвей больше двух. Обозначив в общем случае число параллельных ветвей 2 а, получим i я = 2 аi пар.

Если воспользоваться правилом левой руки , установим, что генератор развивает электромагнитный момент, направленный против направления вращения, т. е. является тормозящим .

Изменение полярности щеток и, следовательно, направлений ЭДС, напряжения и тока во внешней цепи генератора можно произвести одним из двух способов:

1) изменением направления магнитного поля главных полюсов, что осуществляется изменением направления тока обмотки возбуждения, располагаемой на главных полюсах;

2) изменением направления вращения якоря генератора с помощью приводного двигателя. 

Принцип действия двигателя. Предположим, что якорь той же машины неподвижен. Если от источника постоянного тока подвести к якорю двигателя напряжение, то во внешней цепи и в обмотке якоря возникнут токи, направление которых будет противоположно указанным. С помощью правила левой руки можно установить, что на якорь будет действовать вращающий электромагнитный момент, и якорь начнет вращаться против часовой стрелки.

При вращении в обмотке якоря возникнет ЭДС, которая согласно правилу правой руки будет направлена против тока двигателя. Противоположные направления тока и ЭДС говорят о том, что в машине происходит преобразование электрической энергии в механическую . Двигатель разгонится до такой частоты вращения, при которой его момент станет равным моменту, обусловленному нагрузкой.

Коллектор необходим для того, чтобы неизменный по направлению ток внешней цепи преобразовывать в изменяющийся по направлению ток в проводниках обмотки якоря при его вращении, ток всех проводников, находящихся под одним полюсом, имеет одно и то же направление, т. е. остается неизменным и направление вращающего момента, развиваемого двигателем.

Для изменения направления вращения двигателя необходимо изменить направление развиваемого им вращающего момента:

1) изменением полярности напряжения, подводимого к якорю двигателя и, следовательно, направления тока якоря;

2) изменением направления магнитного потока главных полюсов.

Вывод: машины постоянного тока обратимы, при определенных условиях генераторы могут работать в качестве двигателей и наоборот.

39. ЭДС ЯКОРЯ И ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ МОМЕНТ МАШИН ПОСТОЯННОГО ТОКА