Сторінка
1

Генератори

ГЕНЕРАТОРИ ПОСТІЙНОГО СТРУМУ. ЗАГАЛЬНА ІНФОРМАЦІЯ Генераторами електричної енергії називають електричні машини, що перетворять механічну енергію в електричну.

Розрізняють генератори постійний і перемінний токи. Перші призначені для харчування споживачів електричної енергії постійним струмом, а другі — перемінним.

Генератори постійного струму широко застосовуються в сучасній електротехніці. Наприклад, у техніку сильних струмів генератори постійного струму використовуються в трамвайній справі, на електричних залізницях і в інших спеціальних електротехнічних установках, де перемінний струм використовувати не можна.

У техніку зв'язку генератори постійного струму грають винятково велику роль. Наприклад, зарядні генератори постійного струму заряджають акумуляторні батареї, що обслуговують апаратуру провідної і беспроводной техніки зв'язку; радиогенераторы постійного струму безпосередньо харчують ланцюга розжарення й анодні ланцюги могутніх радіостанцій; умформери перетворять постійний струм низької напруги в постійний струм високої напруги для харчування спеціальних радіостанцій, наприклад автомобільного типу й ін.

Наша промисловість цілком освоїла серійне виробництво генераторів постійного струму, починаючи з машин дуже великої потужності, застосовуваних у техніку сильних струмів, і кінчаючи малопотужними генераторами, застосовуваними в спеціальних установках техніки зв'язку.

ПРИНЦИП ДІЇ ГЕНЕРАТОРІВ ПОСТІЙНОГО ТОКУ

Робота генераторів постійного струму заснована на принципі електромагнітної індукції.

Допустимо, що контур abed обертається з рівномірною кутовою швидкістю в двополюсному магнітному полі (мал. 443) і в результаті цього в ньому индуктується синусоїдальна електрорушійна сила.

Кінці активних сторін ab і cd контуру приєднані відповідно до кілець 1 і 2, що разом з контуром обертаються навколо їхньої загальної осі 00\. За допомогою щіток 3 і 4, накладених на кільця, контур з'єднаний зі споживачем електричної енергії, що має опір R.

Синусоїдальна електрорушійна сила, індуктивна в контурі, створює в споживачі перемінний синусоїдальний струм. Цей струм, проходячи через споживач, виділяє в його опорі R тепло за рахунок електричної енергії, переданої контуром цьому споживачу. У самому ж контурі електрична енергія створюється в результаті перетворення механічної енергії «первинного двигуна», що обертає цей контур у магнітному полі.

Розглянуте нами електричний пристрій, що складається з контуру, що обертається в зовнішнім магнітному полі, є принципово найпростішим генератором перемінного синусоїдального струму.

Щоб такий генератор міг давати в зовнішній ланцюг виправлену напруга, необхідно замінити в ньому систему контактних кілець особливим пристосуванням, що випрямляє — колектором.

Допустимо, що контур abed (мал. 444) обертається в магнітному полі й у ньому індукується синусоїдальна електрорушійна сила. Однак активні сторони ab і cd контуру тепер приєднані не до двох контактних кілець, а до двох півкілець 1 і 2. За допомогою щіток 3 і 4, накладених на ця півкільця, контур з'єднаний зі споживачем, що має опір R.

При обертанні контуру разом з ним обертаються і півкільця навколо їхньої загальної осі OO1. Тому що щітки нерухомі, то вони поперемінно стикаються те з одним, то з іншим півкільцем. Цей «обмін» півкільцями відбувається в момент, коли синусоїдальна електрорушійна сила в контурі переходить через своє нульове значення. У результаті кожна щітка всі

час зберігає свою полярність незмінної: у даному випадку щітка 3 увесь час має позитивну полярність, а щітка 4 — негативну.

Отже, якщо на півкільцях 1 і 2 мається деяка синусоїдальна напруга, то на щітках 3 і 4 воно вже стає випрямленням і в даному випадку пульсуючим (мал. 445).

Отже, за допомогою найпростішого колектора, що складає з двох півкілець (двох колекторних пластин), можна на затисках (щітках) найпростішого генератора перемінного синусоїдального струму одержати випрямлену (пульсуюче) напругу. Щоб зменшити пульсацію випрямленої напруги, у генераторах постійного струму застосовують колектор з великим числом колекторних пластин, а одиночний контур заміняють сукупністю контурів. Чим більше має колектор пластин, тим більше наближається випрямлена пульсуюча напруга до постійного (мал. 446).

ОСНОВНІ ЧАСТИНИ ГЕНЕРАТОРА ПОСТІЙНОГО ТОКУ

На мал. 447 представлена принципова схема чотирьох полюсного генератора постійного струму. Тут показані наступні основні частини генератора: ярмо 1, електромагніти 2 і якір 3.

Ярмо генератора 1 — це його остів. До ярма прикріплені сердечники електромагнітів і кришки з підшипниками, на яких спочиває вал генератора. Тому що ярмо входить у магнітний ланцюг генератора, то воно виготовляється з феромагнітного матеріалу, наприклад з литої сталі.

Електромагніти генератора (мал. 448) складаються із сердечників 1 з насадженими на них котушками 2 з мідним ізольованим дротом, називаними котушками порушення.

Сердечники електромагнітів виготовляються звичайно з листової електротехнічної сталі. Вони прикріплюються до ярма генератора болтами (мал. 448).

Щоб додати магнітним лініям у повітряних зазорах необхідний напрямок, сердечники електромагнітів забезпечуються наконечниками, називаними полюсними башмаками.

Електромагніти, що харчуються постійним струмом, створюють у генераторі магнітне поле, магнітні лінії якого показані на мал. 447 пунктирними лініями.

Кожна котушка електромагніта (котушка порушення) складається з витків мідного ізольованого чи дроту мідної стрічки, намотаних на каркас з жерсті, чи картону якого-небудь іншого матеріалу.

Обмотки котушок порушення з'єднані один з одним послідовно і спільно утворять обмотку збудження генератора. Постійний струм, що протікає по обмотках електромагнітів, має в них такий напрямок, що будь-які два сусідні сердечники електромагніта мають різнойменну полярність (див. мал. 447).

Якір генератора постійного струму (мал. 449) складається із сердечника з нанесеної на нього обмоткою.

Тому що якір генератора є одним з ділянок магнітного ланцюга, те його сердечник звичайно виготовляється з феромагнітного матеріалу, наприклад з електротехнічної сталі.