Generadors de corrent continu

El principi de funcionament del generador de corrent continu

El generador es basa en l'ús de la llei de la inducció electromagnètica, segons el qual en un conductor que es mou en un camp magnètic i travessa el flux magnètic, és induïda per ef.

Una de les parts principals d'una màquina de corrent continu és el circuit magnètic a través del qual es tanca el flux magnètic. El circuit magnètic d'una màquina de corrent continu (Fig. 1) consta d'una part estacionària — estator 1 i una part giratòria — rotor 4. L'estator és una caixa d'acer a la qual s'uneixen altres parts de la màquina, inclosos els pols magnètics 2. als pols magnètics 3, es col·loca una bobina excitant, alimentada per corrent continu i creant el flux magnètic principal Ф0.

Arròs. 1. Circuit magnètic d'una màquina de corrent continu de quatre pols

Arròs. 2. Fulles a partir de les quals es munta el circuit magnètic del rotor: a — amb canals oberts, b — amb canals semitancats

El rotor de la màquina està muntat a partir de làmines d'acer estampades amb solcs circumferencials i forats per a l'eix i la ventilació (Fig. 2). Als canals (5 a la fig. 1) del rotor es col·loca el bobinat de treball de la màquina de corrent continu, és a dir, el bobinatge en el qual em és induït pel flux magnètic principal. etc. ambAquest bobinatge s'anomena bobinatge d'induït (per tant, el rotor d'una màquina de corrent continu s'anomena normalment induït).

El significat de e. etc. c) El generador de corrent continu es pot canviar però la seva polaritat es manté constant. El principi de funcionament del generador de corrent continu es mostra a la fig. 3.

Els pols d'un imant permanent creen un flux magnètic. Imagineu que l'enrotllament de l'induït consta d'una volta, els extrems del qual estan units a diferents semianells, aïllats els uns dels altres. Aquests mitjans anells formar un col·leccionista, que gira amb el gir del bobinatge de l'induït. Al mateix temps, els raspalls estacionaris llisquen al llarg del col·lector.

Quan la bobina gira en un camp magnètic, s'hi indueix una fem

on B és la inducció magnètica, l és la longitud del cable, v és la seva velocitat lineal.

Quan el pla de la bobina coincideix amb el pla de la línia central dels pols (la bobina es troba verticalment), els cables creuen el flux magnètic màxim i s'hi indueix el valor màxim de e. etc. c. Quan el contorn és horitzontal, p. etc. v. als cables és zero.

La direcció d'e., etc. p en el conductor ve determinada per la regla de la mà dreta (a la figura 3 es mostra amb fletxes). Quan durant la rotació de la bobina el cable passa per sota de l'altre pol, la direcció de e. etc. v. està convertit. Però com que el col·lector gira amb la bobina i els raspalls estan estacionaris, aleshores un cable situat per sota del pol nord sempre està connectat al raspall superior, p. etc. v. que es dirigeix ​​lluny del pinzell. Com a resultat, la polaritat dels raspalls es manté sense canvis i, per tant, no canvia en la direcció e. etc. sobre els pinzells — p. ex. SCH (Fig. 4).

Arròs. 3. El generador de corrent continu més senzill

Arròs. 4. Canvi en el temps de la força electromotriu.el generador de corrent continu més senzill

Encara que e. etc. c. El generador de corrent continu més simple és constant en la direcció, el seu valor canvia, gira el doble del màxim i el doble dels valors zero en una revolució. Un DC amb una ondulació tan gran no és adequat per a la majoria de receptors de DC i, en el sentit estricte de la paraula, no es pot anomenar constant.

Per reduir la ondulació, el bobinat de l'induït del generador de corrent continu està format per un gran nombre de voltes (bobines) i el col·lector està format per un gran nombre de plaques col·lectores aïllades entre si.

Considerem el procés de suavització de les ones, utilitzant l'exemple d'un enrotllament d'armadura rodona (Fig. 5), format per quatre bobinatges (1, 2, 3, 4), de dues voltes cadascun. L'induït gira en el sentit de les agulles del rellotge amb una freqüència n i s'indueix e als cables de bobinat de l'induït situats a l'exterior de l'induït. etc. (la direcció s'indica amb fletxes).

El bobinatge de l'induït és un circuit tancat format per espires connectades en sèrie. Però pel que fa als raspalls, l'enrotllament de l'armadura és de dues branques paral·leles. A la fig. 5, i una branca paral·lela consta de la bobina 2, la segona consta de la bobina 4 (a les bobines 1 i 3, l'EMF no s'indueix i es connecten als dos extrems a un raspall). A la fig. 5b, l'àncora es mostra en la posició que pren després d'1/8 de volta. En aquesta posició, un bobinat d'induït paral·lel consta de bobines 1 i 2 connectades en sèrie, i el segon de bobines 3 i 4 connectades en sèrie.

Arròs. 5. Esquema del generador de corrent continu més senzill amb una armadura d'anell

Cada bobina, quan l'induït gira respecte als raspalls, té una polaritat constant. Canvi de domicili, etc. c) es mostra a la fig. 6, a. D. d.C. als pinzells és igual a e. etc. v. cada branca paral·lela de l'enrotllament de l'induït. Fig. 5 mostra que e. etc. c. la branca paral·lela és igual a o e. etc. c) una bobina o la quantitat e. etc. c) dos bobinatges adjacents:

Com a resultat d'aquesta pulsació d'e. etc. c) els bobinatges de l'induït es redueixen significativament (Fig. 6, b). Augmentant el nombre de voltes i plaques col·lectores, es pot obtenir una radiació gairebé constant. etc. v. bobinatges d'armadura.

Disseny de generadors de corrent continu

En el procés de progrés tècnic en enginyeria elèctrica, el disseny de les màquines de corrent continu canvia, encara que els detalls bàsics segueixen sent els mateixos.

Considereu un dispositiu d'un dels tipus de màquines de corrent continu produïdes per la indústria. Com s'ha dit, les parts principals de la màquina són l'estator i l'induït. L'estator 6 (Fig. 7), fabricat en forma de cilindre d'acer, serveix tant per subjectar altres peces com per protegir-se de danys mecànics i és una part estacionària del circuit magnètic.

Els pols magnètics 4 estan units a l'estator, que pot ser imants permanents (per a màquines de baixa potència) o electroimants. En aquest últim cas, es col·loca una bobina excitant 5 als pols, alimentada amb corrent continu i creant un flux magnètic estacionari en relació amb l'estator.

Amb un gran nombre de pols, els seus bobinatges estan connectats en paral·lel o en sèrie, però de manera que els pols nord i sud s'alternen (vegeu la figura 1). Els pals addicionals amb els seus propis enrotllaments es troben entre els pals principals. Els blindatges extrems 7 estan units a l'estator (Fig. 7).

L'armadura 3 de la màquina de corrent continu està muntada amb xapa d'acer (vegeu la figura 2) per reduir les pèrdues de potència per corrents de Foucault. Les làmines estan aïllades les unes de les altres.L'induït és una part mòbil (giradora) del circuit magnètic de la màquina. La bobina de l'induït o la bobina de treball 9 es col·loca als canals de l'induït.

Arròs. 6. Variació temporal de l'EMF dels bobinatges i del bobinat de l'armadura de l'anell

Actualment les màquines es fabriquen amb un bobinat d'armadura i tambor. El bobinatge de l'armadura d'anell considerat anteriorment té l'inconvenient que e. etc. c) s'indueix només en conductors situats a la superfície exterior de l'induït. Per tant, només la meitat dels cables estan actius. En el bobinat de l'armadura del tambor, tots els cables estan actius, és a dir, per crear el mateix e. igual que amb una màquina d'armadura d'anell, es requereix gairebé la meitat del material conductor.

Els conductors del bobinatge de l'induït, situats a les ranures, estan interconnectats per les parts davanteres de les espires. Cada ranura sol contenir diversos cables. Els conductors d'una ranura es connecten als conductors de l'altra ranura per formar una connexió en sèrie anomenada bobina o secció.Les seccions es connecten en sèrie i formen un circuit tancat. La seqüència d'enllaç ha de ser tal que e. etc. v. en cables inclosos en una branca paral·lela tenia la mateixa direcció.

A la fig. La figura 8 mostra el bobinatge de l'armadura de tambor més senzill d'una màquina de dos pols. Les línies sòlides mostren la connexió de les seccions entre si al costat del col·lector, i les línies discontínues mostren les connexions finals dels cables al costat oposat. Les tires es fan a partir dels punts de connexió de les seccions a les plaques col·lectores. La direcció d'e., etc. p.en els cables de la bobina es mostra a la figura: «+» — direcció des del lector, «•» — direcció cap al lector.

L'enrotllament d'aquesta armadura també té dues branques paral·leles: la primera formada pels cables de les ranures 1, 6, 3, 8, la segona, pels cables de les ranures 4, 7, 2, 5. Quan l'induït gira , la combinació de les ranures els cables de les quals formen una branca paral·lela, canvia constantment, però sempre la branca paral·lela està formada pels cables dels quatre canals, que ocupen una posició constant a l'espai.

Arròs. 7. La disposició de la màquina de corrent continu d'induït tipus tambor

Arròs. 8. El bobinatge més simple

Les màquines produïdes per les fàbriques tenen desenes o centenars de ranures al llarg de la circumferència de l'induït del tambor i el nombre de plaques col·lectores és igual al nombre de seccions del bobinat de l'induït.

El col·lector 1 (vegeu la figura 7) està format per plaques de coure, aïllades entre si, que estan connectades als punts de connexió de les seccions del bobinatge de l'induït i serveix per convertir la variable e. etc. v. en els cables del bobinatge de l'induït en constant e. etc. c) a les escombretes 2 del generador o conversió de corrent continu subministrada a les escombretes del motor des de la xarxa en corrent altern en els cables del bobinat de l'induït del motor. El col·lector gira amb l'induït.

Quan l'induït gira, al llarg del col·lector llisquen els raspalls fixos 2. Els raspalls són de grafit i coure-grafit. Es munten en suports per a raspalls que es poden girar en un angle determinat. Un impulsor 8 per a la ventilació està connectat a l'ancoratge.

Classificació i paràmetres dels generadors de corrent continu

La classificació dels generadors de corrent continu es basa en el tipus de font d'alimentació de la bobina d'excitació. Distingir:

1.generadors autoexcitats, la bobina d'excitació dels quals està alimentada per una font externa (bateria o una altra font de corrent continu). En generadors de baixa potència (desenes de watts), el flux magnètic principal es pot crear mitjançant imants permanents,

2. Generadors autoexcitats, la bobina d'excitació dels quals és alimentada pel propi generador. Segons l'esquema de connexió de l'induït i els bobinatges d'excitació en relació amb el circuit extern, hi ha: generadors d'excitació en paral·lel, en els quals el bobinat d'excitació es connecta en paral·lel amb el bobinat de l'induït (generadors de derivació), generadors d'excitació en sèrie, en què aquests els bobinatges es connecten en sèrie (generadors en sèrie), generadors amb excitació mixta, en els quals un bobinat excitant està connectat en paral·lel amb el bobinat de l'induït, i el segon en sèrie (generadors combinats).

El mode nominal del generador de CC està determinat per la potència nominal: la potència que el generador dóna al receptor, la tensió nominal als terminals del bobinatge de l'induït, el corrent nominal de l'induït, el corrent d'excitació, la freqüència nominal de rotació de l'induït. Aquests valors solen estar indicats al passaport del generador.