Воронезький Державний Технічний університет
РЕФЕРАТ
На тему: "Що таке генератор"
Виконав студент групи ЕСХ-011 Каліганов С.А.
Перевірив
Воронеж
2002
Зміст
1. Роль і значення машин постійного струму
2. Принцип роботи машин постійного струму
3. Конструкція машин постійного струму
4. Характеристики генератора змішаного збудження
Роль і значення машин постійного струму
В даний час машини постійного струму виготовляються на потужності від часток ватів до 12 МВт. Номінальна напруга їх не перевищує 1500 В і тільки іноді для великих машин доходить до 3000 В. Частота обертання машин коливається в широких межах - від кількох обертів до декількох тисяч обертів на хвилину.
Найбільш широке застосування знайшли машини постійного струму з механічним комутатором - колектором. Колектор ускладнює умови роботи машини, але досвід експлуатації в самих важких умовах роботи показав, що правильно спроектована і якісно виготовлена машина постійного струму є не менш надійною, ніж більш прості по конструкції машини змінного струму.
Принцип роботи машин постійного струму
На рис. 1 схематично зображено поперечний розріз машини постійного струму. На нерухомій частині машини (статорі) розміщуються сталеві полюси П з надітими на них котушками обмотки збудження В. Котушки з'єднуються між собою так, щоб при проходженні по обмотці постійного струму полюси набували чергуються полярність (N, S, N, S і т.д.). Магнітний потік Ф, створюваний обмоткою збудження, незмінний у часі.
Рис. 1. Поперечний розріз машини постійного струму з кільцевої обмоткою якоря
Зображені на рис. 1 сердечник і обмотка називаються кільцевими. В даний час вони не мають практичного застосування, але їх часто використовують при аналізі робочих властивостей машини, завдяки чому цей аналіз набуває велику наочність.
Від обмотки якоря виконуються відгалуження до пластин колектора. Колектор розташовується на валу якоря і являє собою циліндричне тіло, що складається з електрично ізольованих між собою мідних пластин. Частина обмотки, укладена між наступними один за одним відгалуженнями до колекторним пластин, називається секцією. Обмотка має велике число секцій, кожна з яких складається з одного або кількох витків. Число колекторних пластин дорівнює числу секцій. На рис. 1 обмотка складається з 12 одновитковим секцій, а колектор має 12 пластин.
При обертанні якоря в провідниках його обмотки індукується ЕРС, напрямок якої визначається за правилом правої руки. У кільцевій обмотці ЕРС буде індукуватися тільки в провідниках, розташованих на зовнішній поверхні осердя. У провідниках, що лежать на внутрішній поверхні, ЕРС не наводиться, так як ці провідники не перетинають індукційних ліній магнітного поля. Тому провідники, розташовані на зовнішній поверхні осердя, є активними, а на внутрішній - пасивними.
У обмотці якоря машини постійного струму наводять змінна ЕРС, так як кожен провідник по черзі проходить полюси різної полярності, внаслідок чого ЕРС в них змінює свій напрямок. Якщо машина працює генератором, то змінна ЕРС обмотки повинна бути випрямлена. Досягається це за допомогою колектора. З колектором стикаються нерухомі щітки Щ, за допомогою яких обмотка якоря з'єднується із зовнішньою мережею. Для того щоб ЕРС на висновках машини була максимальна, щітки слід встановити в тих місцях, де ЕРС, наводимая в провідниках, змінює напрямок. Це відбувається під серединою межполюсного проміжку. Уявна лінія, проведена через середину межполюсного проміжку, називається геометричної нейтраллю ГН. Отже, в машинах постійного струму щітки повинні бути встановлені на геометричній нейтралі. Оскільки число нейтралей дорівнює числу полюсів, то і число місць, де встановлюються щітки, вибирається рівним числу полюсів.
Для моменту часу, зображеного на рис. 1, між кожною парою сусідніх щіток включені провідники обмотки якоря з однаковим напрямком ЕРС. Тому щітки, стикаються з певними колекторними пластинами, будуть мати зазначену полярність.
При обертанні якоря розташування провідників і колекторних пластин в просторі буде змінюватися, при цьому буде змінюватися напрям ЕРС, индуцируемой в провідниках. Але завжди між колекторними пластинами, з якими стикаються нерухомі щітки, будуть розташовуватися провідники з однаковим напрямком ЕРС, і щітки завжди будуть мати певну полярність. Полярність сусідніх щіток, як і полярність полюсів, буде чергується. Щітки однойменної полярності з'єднуються між собою, а до їх спільних точок підключається зовнішня мережа. При наявності колектора в зовнішній мережі генератора буде протікати постійний струм, у той час як в обмотці якоря ЕРС і струм будуть змінними.
У двигунах постійного струму до щіток підводиться постійний струм. Роль колектора в цьому випадку полягає в тому, щоб у будь-який момент часу забезпечити такий розподіл струму по обмотці якоря, при якому під полюсами різної полярності розташовувалися б провідники з протилежним напрямком струму. Для певного моменту часу такого розподілу струму в якорі відповідає рис. 1, якщо прийняти на ньому, що хрестиками та точками позначені напрямку струму. При такому розподілі струму електромагнітні сили всіх провідників будуть направлені в один бік, у чому можна переконатися, застосувавши правило лівої руки. У результаті цього при інших рівних умовах двигун буде створювати найбільший обертаючий момент.
По відношенню до висновків мережі обмотка якоря розбивається на паралельні гілки. Паралельної гілкою називають групу послідовно з'єднаних провідників, включених між щітками різної полярності. У даній машині обмотка має чотири паралельні гілки. Її розгортка стосовно висновків мережі показана на рис. 2. ЕРС на висновках машини буде дорівнює ЕРС однієї паралельної гілки, а струм в мережі дорівнює сумі струмів паралельних гілок.
Рис. 2. Паралельні гілки обмотки якоря
У замкнутому контурі самої обмотки якоря машини постійного струму сума ЕРС дорівнює нулю (див. рис. 1), тому при розімкнутому зовнішньої ланцюга струм в обмотці виникати не буде.
Конструкція машин постійного струму
Статор машини постійного струму складається зі станини і прикріплених до неї головних і додаткових полюсів. Станину машин щодо невеликої потужності виготовляють з відрізків суцільнотягнутих труб, а у більш великих машин виконують зварної з товстолистового сталевого прокату. Для закріплення машини на фундаменті або виконавчому механізмі до нижньої частини станини приварюють лапи, а для можливості транспортування в станину ввертають рим-болти.
Сердечники головних полюсів збирають з штампованих листів електротехнічної сталі товщиною 1 мм. Листи спресовують в пакет і скріплюють сталевими заклепками, число яких приймають не менше чотирьох. Крайні листи полюса виконують з більш товстої сталі (4 - 10 мм), щоб уникнути розпушена аркушів.
Для того щоб отримати необхідний характер розподілу магнітного поля в повітряному зазорі, полюс закінчують полюсним наконечником певної форми. Повітряний зазор між полюсами і якорем або виконують однаковим по всій ширині полюсного наконечника, або під краями наконечника внаслідок його скосу роблять більше. Іноді виконують ексцентричний повітряний зазор, при якому центри радіусів якоря і наконечника полюси не збігаються. Зазор при цьому поступово збільшується від середини до краю полюса.
На сердечнику полюса розміщують обмотку збудження. Обмотку збудження виготовляють у вигляді котушок з мідних ізольованих провідників круглого або прямокутного перерізу. Котушки ізолюють стрічкою, після просочення і сушіння насаджують на сердечник полюса і закріплюють сталевими пружними рамками. Іноді для збільшення поверхні охолодження котушку ділять на дві частини. Полюс з одягненою на нього котушкою прикріплюють до станини болтами. Болти ввертають в полюс, в тілі якого передбачають отвори з різьбленням. Для більш надійного кріплення полюса у великих машин і машин, що працюють в умовах трясіння, болти укручують в спеціальний стрижень, вставлений в полюс.
Якір складається з осердя, обмотки і колектора. Сердечник якоря виконують з одного або декількох пакетів, які збирають з листів, що вирубуються з електротехнічної сталі. Після штампування листи лакують. При довжині сердечника менше 25 см його виготовляють з одного пакету (рис. 3), а при більшій довжині - з декількох. Між пакетами з допомогою спеціальних розпірок утворюються вентиляційні канали, призначені для кращого охолодження якоря. У листах якоря вирубують пази, в які укладають обмотку якоря. Зібраний сердечник якоря спресовують між двома нажімнимі шайбами і закріплюють на валу втулкою або пружинним розрізним кільцем.
Рис. 3. Якір машини постійного струму:
1 - сердечник (складається з одного пакету), 2 - бандажі, 3 - колектор
Укладання обмотки в пази забезпечує надійне її закріплення на обертовому якорі і зменшує повітряний зазор. Форму пазів вибирають овальної напівзакритої для машин невеликої потужності і прямокутної відкритою для машин середньої та великої потужності. Між стінками паза і провідниками обмотки укладають ізоляцію (пазова ізоляція). Обмотку в пазу закріплюють клином з стеклотекстолита або бандажами, що розташовуються в кільцевих канавках сердечника якоря (позиція 13 на рис. 3 та позиція 2 на рис. 3). Поза пазів (в лобових частинах) обмотку закріплюють бандажами з дроту або стеклоленти.
Станина, сердечники полюса і якоря є ділянками магнітопроводу, за якими замикається магнітний потік, створений обмотками збудження. Для зменшення магнітного опору по шляху цього потоку усі зазначені ділянки виконують із сталі, що має покращені магнітні характеристики. Для зменшення магнітного опору повітряний зазор між якорем і полюсами намагаються брати менше. Зазвичай він становить частки міліметра у невеликих машин і кілька міліметрів у машин більшої потужності. При обертанні якоря його сердечник буде перемагнічуватися, в ньому будуть індукуватися змінні (вихрові) струми, які будуть викликати втрати. Для зниження втрат від вихрових струмів сердечник, як вказувалося, збирають з окремих листів. Через зубчастого будови якоря потік в зазорі буде пульсувати, в результаті чого в полюсному наконечнику також будуть наводитися вихрові струми, для зменшення яких наконечник і весь полюс збирають з окремих листів.
Колектор складається з великої кількості електрично ізольованих один від одного пластин, які штампують з профільної міді. Ізоляцію здійснюють тонкими прокладками, вирубаними з міканіту (пресованої слюди), які закладають між мідними пластинами. Прокладки мають форму пластин. Набір колекторних пластин з прокладками повинен бути міцно закріплений і мати суворо циліндричну форму. За способом кріплення пластин існує велике різноманіття конструкцій колекторів, дві з яких показані на рис. 4. На рис. 4, а колекторні пластини затискають між корпусом і натискною фланцем. Корпус і натискною фланець виконують зі сталі, а для ізоляції на них надягають міканітовие манжети. На рис. 4, б показано кріплення пластин за допомогою пластмаси. В даний час для машин невеликої та середньої потужності найбільше застосування знаходять колектори на пластмасі.
Рис. 4. Колектор машини постійного струму з металевим (а) і пластмасовим (б) корпусами:
1 - корпус, 2 - натискною фланець; 3 - ізоляційні манжети; 4 - колекторні пластини;
5 - пластмаса; 6 - замикаючий кільце; 7 - бандаж
Зібраний колектор насаджують на вал і закріплюють від провертання шпонкою. До кожної колекторної пластини під'єднують провідники від секцій, з яких складається обмотка якоря. Для можливості приєднання провідників у колекторних пластин з боку, зверненої до якоря, виконують виступи, звані півниками, в яких фрезерують шліци. У ці шліци закладають і потім запаюють провідники обмоток.
За колектору ковзають щітки, які розміщуються в щіткотримачах. Щіткотримачі виконані з радіальним або похилим по відношенню до поверхні колектора переміщенням щітки. Найбільш поширеними є щіткотримачі з радіальним переміщенням щітки. Похилі (реактивні) щіткотримачі застосовують для машин з одностороннім напрямком обертання. Щітки притискаються до колектора пружинами. Щіткотримачі закріплюють на циліндричних або призматичних пальцях, які в свою чергу закріплюють на траверсі. Пальці виконують з гетинаксу або зі сталі, опресовані пластмасою в місці зчленування з траверс. Зазвичай кількість пальців вибирають рівним числу полюсів.
При роботі машини може спостерігатися іскріння щіток. Для поліпшення роботи щіткового вузла в машинах постійного струму застосовують додаткові полюси. Сердечники додаткових полюсів виконують цільними із товстолистової сталі або зібраними з листів електротехнічної сталі товщиною 1 мм. На сердечниках розміщують котушки обмотки додаткових полюсів. Додаткові полюси розташовують між головними полюсами і прикріплюють до станини болтами.
Якір обертається в підшипниках, які розміщуються в підшипникових щитах.
Останнім часом намітилася тенденція збирати статор двигунів постійного струму з окремих листів електротехнічної сталі. Штамп у листі одночасно вирубує ярмо, пази, головні і додаткові полюси.
Самозбудження генератора протікає так само, як і у генератора паралельного збудження. Струм якоря I а = I + I в.
Найбільше практичне застосування знаходять генератори з згодним включенням обмоток збудження. Найбільшу частку МДС порушення створює паралельна обмотка. Послідовна обмотка розраховується так, щоб її МДС кілька перевищувала МДС розмагнічує складової реакції якоря. У цьому випадку послідовна обмотка не тільки компенсуватиме розмагнічувальних складову реакції якоря, а й створить надлишкову МДС, яка буде збільшувати потік збудження і ЕРС якоря при збільшенні струму навантаження. У результаті подмагнічівающего дії послідовної обмотки напруга генератора з ростом струму I буде зростати. Рівень підвищення напруги генератора з ростом струму I залежить від числа витків послідовної обмотки. Обмотку можна розрахувати так, щоб напруга збільшувалася на значення, необхідне для компенсації падіння напруги в дротах, що йдуть від генератора до споживача. Тоді у споживача за будь-яких навантаженнях напруга автоматично буде підтримуватися приблизно постійним.
При слабкій послідовної обмотці зовнішня характеристика має падаючий характер. Зазначимо, що ефективність дії послідовної обмотки залежить від насичення магнітного кола машини. МДС послідовної обмотки при сильному насиченні буде давати невелике збільшення потоку і ЕРС, тому навіть при досить сильною обмотці або при великих навантаженнях напруга на висновках машини буде зменшуватися з ростом струму I.
Характеристику холостого ходу генератора змішаного збудження знімають так само, як і генератора паралельного збудження, і вона має такий же характер. Так само як і для генератора паралельного збудження, для генератора змішаного збудження знімають навантажувальну характеристику U = f (I) при I = const.
У залежності від співвідношення МДС послідовної обмотки збудження F c і розмагнічує складової реакції якоря F qd навантажувальна характеристика може розташовуватися або вище, або нижче характеристики холостого ходу. При досить сильної послідовної обмотці навантажувальна характеристика 2 йде вище характеристики холостого ходу.
Регулювальна характеристика I в = f (I) при U = const у генератора змішаного збудження залежить від виду зовнішньої характеристики.
Генератори змішаного збудження при зустрічному включенні обмоток застосовуються відносно рідко. У цих генераторів послідовна обмотка буде створювати МДС, спрямовану так само, як і МДС розмагнічує складової реакції якоря. Під їхнім спільним розмагнічувальних дією результуючий потік збудження машини з ростом струму навантаження буде зменшуватися. У результаті цього зовнішня характеристика такого генератора буде мати різко падає характер.
3. Електричні машини: Підручник для студентів вищ. техн. навч. закладів / А. І. Вольдек. - Вид. 2-е, перероб. і доп. - Л.: "Енергія", 1974. - 840 с.: Іл
4. Електричні машини: Підручник для вузів / Копилов І.П.-М.: Вища школа ,1986-360С.: Іл
РЕФЕРАТ
На тему: "Що таке генератор"
Виконав студент групи ЕСХ-011 Каліганов С.А.
Перевірив
Воронеж
2002
Зміст
1. Роль і значення машин постійного струму
2. Принцип роботи машин постійного струму
3. Конструкція машин постійного струму
4. Характеристики генератора змішаного збудження
Роль і значення машин постійного струму
В даний час машини постійного струму виготовляються на потужності від часток ватів до 12 МВт. Номінальна напруга їх не перевищує 1500 В і тільки іноді для великих машин доходить до 3000 В. Частота обертання машин коливається в широких межах - від кількох обертів до декількох тисяч обертів на хвилину.
Найбільш широке застосування знайшли машини постійного струму з механічним комутатором - колектором. Колектор ускладнює умови роботи машини, але досвід експлуатації в самих важких умовах роботи показав, що правильно спроектована і якісно виготовлена машина постійного струму є не менш надійною, ніж більш прості по конструкції машини змінного струму.
Принцип роботи машин постійного струму
На рис. 1 схематично зображено поперечний розріз машини постійного струму. На нерухомій частині машини (статорі) розміщуються сталеві полюси П з надітими на них котушками обмотки збудження В. Котушки з'єднуються між собою так, щоб при проходженні по обмотці постійного струму полюси набували чергуються полярність (N, S, N, S і т.д.). Магнітний потік Ф, створюваний обмоткою збудження, незмінний у часі.
Рис. 1. Поперечний розріз машини постійного струму з кільцевої обмоткою якоря
На деталі, що обертається машини розташовується обмотка О, в якій індукується основна ЕРС, тому - в машинах постійного струму обертову частину називають якорем.
Обмотка розташовується на сталевому сердечнику, закріпленому на валу (на малюнку не показаний). Припустимо, що сердечник виконаний у вигляді порожнього циліндра, на зовнішній і внутрішній поверхнях якого розміщуються провідники. З торцевих сторін ці провідники з'єднуються між собою, утворюючи замкнутий контур. Суцільні лінії показують з'єднання провідників з переднього торця сердечника, а штрихпунктирними - з заднього.Зображені на рис. 1 сердечник і обмотка називаються кільцевими. В даний час вони не мають практичного застосування, але їх часто використовують при аналізі робочих властивостей машини, завдяки чому цей аналіз набуває велику наочність.
Від обмотки якоря виконуються відгалуження до пластин колектора. Колектор розташовується на валу якоря і являє собою циліндричне тіло, що складається з електрично ізольованих між собою мідних пластин. Частина обмотки, укладена між наступними один за одним відгалуженнями до колекторним пластин, називається секцією. Обмотка має велике число секцій, кожна з яких складається з одного або кількох витків. Число колекторних пластин дорівнює числу секцій. На рис. 1 обмотка складається з 12 одновитковим секцій, а колектор має 12 пластин.
При обертанні якоря в провідниках його обмотки індукується ЕРС, напрямок якої визначається за правилом правої руки. У кільцевій обмотці ЕРС буде індукуватися тільки в провідниках, розташованих на зовнішній поверхні осердя. У провідниках, що лежать на внутрішній поверхні, ЕРС не наводиться, так як ці провідники не перетинають індукційних ліній магнітного поля. Тому провідники, розташовані на зовнішній поверхні осердя, є активними, а на внутрішній - пасивними.
У обмотці якоря машини постійного струму наводять змінна ЕРС, так як кожен провідник по черзі проходить полюси різної полярності, внаслідок чого ЕРС в них змінює свій напрямок. Якщо машина працює генератором, то змінна ЕРС обмотки повинна бути випрямлена. Досягається це за допомогою колектора. З колектором стикаються нерухомі щітки Щ, за допомогою яких обмотка якоря з'єднується із зовнішньою мережею. Для того щоб ЕРС на висновках машини була максимальна, щітки слід встановити в тих місцях, де ЕРС, наводимая в провідниках, змінює напрямок. Це відбувається під серединою межполюсного проміжку. Уявна лінія, проведена через середину межполюсного проміжку, називається геометричної нейтраллю ГН. Отже, в машинах постійного струму щітки повинні бути встановлені на геометричній нейтралі. Оскільки число нейтралей дорівнює числу полюсів, то і число місць, де встановлюються щітки, вибирається рівним числу полюсів.
Для моменту часу, зображеного на рис. 1, між кожною парою сусідніх щіток включені провідники обмотки якоря з однаковим напрямком ЕРС. Тому щітки, стикаються з певними колекторними пластинами, будуть мати зазначену полярність.
При обертанні якоря розташування провідників і колекторних пластин в просторі буде змінюватися, при цьому буде змінюватися напрям ЕРС, индуцируемой в провідниках. Але завжди між колекторними пластинами, з якими стикаються нерухомі щітки, будуть розташовуватися провідники з однаковим напрямком ЕРС, і щітки завжди будуть мати певну полярність. Полярність сусідніх щіток, як і полярність полюсів, буде чергується. Щітки однойменної полярності з'єднуються між собою, а до їх спільних точок підключається зовнішня мережа. При наявності колектора в зовнішній мережі генератора буде протікати постійний струм, у той час як в обмотці якоря ЕРС і струм будуть змінними.
У двигунах постійного струму до щіток підводиться постійний струм. Роль колектора в цьому випадку полягає в тому, щоб у будь-який момент часу забезпечити такий розподіл струму по обмотці якоря, при якому під полюсами різної полярності розташовувалися б провідники з протилежним напрямком струму. Для певного моменту часу такого розподілу струму в якорі відповідає рис. 1, якщо прийняти на ньому, що хрестиками та точками позначені напрямку струму. При такому розподілі струму електромагнітні сили всіх провідників будуть направлені в один бік, у чому можна переконатися, застосувавши правило лівої руки. У результаті цього при інших рівних умовах двигун буде створювати найбільший обертаючий момент.
По відношенню до висновків мережі обмотка якоря розбивається на паралельні гілки. Паралельної гілкою називають групу послідовно з'єднаних провідників, включених між щітками різної полярності. У даній машині обмотка має чотири паралельні гілки. Її розгортка стосовно висновків мережі показана на рис. 2. ЕРС на висновках машини буде дорівнює ЕРС однієї паралельної гілки, а струм в мережі дорівнює сумі струмів паралельних гілок.
Рис. 2. Паралельні гілки обмотки якоря
У замкнутому контурі самої обмотки якоря машини постійного струму сума ЕРС дорівнює нулю (див. рис. 1), тому при розімкнутому зовнішньої ланцюга струм в обмотці виникати не буде.
Конструкція машин постійного струму
Статор машини постійного струму складається зі станини і прикріплених до неї головних і додаткових полюсів. Станину машин щодо невеликої потужності виготовляють з відрізків суцільнотягнутих труб, а у більш великих машин виконують зварної з товстолистового сталевого прокату. Для закріплення машини на фундаменті або виконавчому механізмі до нижньої частини станини приварюють лапи, а для можливості транспортування в станину ввертають рим-болти.
Сердечники головних полюсів збирають з штампованих листів електротехнічної сталі товщиною 1 мм. Листи спресовують в пакет і скріплюють сталевими заклепками, число яких приймають не менше чотирьох. Крайні листи полюса виконують з більш товстої сталі (4 - 10 мм), щоб уникнути розпушена аркушів.
Для того щоб отримати необхідний характер розподілу магнітного поля в повітряному зазорі, полюс закінчують полюсним наконечником певної форми. Повітряний зазор між полюсами і якорем або виконують однаковим по всій ширині полюсного наконечника, або під краями наконечника внаслідок його скосу роблять більше. Іноді виконують ексцентричний повітряний зазор, при якому центри радіусів якоря і наконечника полюси не збігаються. Зазор при цьому поступово збільшується від середини до краю полюса.
На сердечнику полюса розміщують обмотку збудження. Обмотку збудження виготовляють у вигляді котушок з мідних ізольованих провідників круглого або прямокутного перерізу. Котушки ізолюють стрічкою, після просочення і сушіння насаджують на сердечник полюса і закріплюють сталевими пружними рамками. Іноді для збільшення поверхні охолодження котушку ділять на дві частини. Полюс з одягненою на нього котушкою прикріплюють до станини болтами. Болти ввертають в полюс, в тілі якого передбачають отвори з різьбленням. Для більш надійного кріплення полюса у великих машин і машин, що працюють в умовах трясіння, болти укручують в спеціальний стрижень, вставлений в полюс.
Якір складається з осердя, обмотки і колектора. Сердечник якоря виконують з одного або декількох пакетів, які збирають з листів, що вирубуються з електротехнічної сталі. Після штампування листи лакують. При довжині сердечника менше 25 см його виготовляють з одного пакету (рис. 3), а при більшій довжині - з декількох. Між пакетами з допомогою спеціальних розпірок утворюються вентиляційні канали, призначені для кращого охолодження якоря. У листах якоря вирубують пази, в які укладають обмотку якоря. Зібраний сердечник якоря спресовують між двома нажімнимі шайбами і закріплюють на валу втулкою або пружинним розрізним кільцем.
Рис. 3. Якір машини постійного струму:
1 - сердечник (складається з одного пакету), 2 - бандажі, 3 - колектор
Укладання обмотки в пази забезпечує надійне її закріплення на обертовому якорі і зменшує повітряний зазор. Форму пазів вибирають овальної напівзакритої для машин невеликої потужності і прямокутної відкритою для машин середньої та великої потужності. Між стінками паза і провідниками обмотки укладають ізоляцію (пазова ізоляція). Обмотку в пазу закріплюють клином з стеклотекстолита або бандажами, що розташовуються в кільцевих канавках сердечника якоря (позиція 13 на рис. 3 та позиція 2 на рис. 3). Поза пазів (в лобових частинах) обмотку закріплюють бандажами з дроту або стеклоленти.
Станина, сердечники полюса і якоря є ділянками магнітопроводу, за якими замикається магнітний потік, створений обмотками збудження. Для зменшення магнітного опору по шляху цього потоку усі зазначені ділянки виконують із сталі, що має покращені магнітні характеристики. Для зменшення магнітного опору повітряний зазор між якорем і полюсами намагаються брати менше. Зазвичай він становить частки міліметра у невеликих машин і кілька міліметрів у машин більшої потужності. При обертанні якоря його сердечник буде перемагнічуватися, в ньому будуть індукуватися змінні (вихрові) струми, які будуть викликати втрати. Для зниження втрат від вихрових струмів сердечник, як вказувалося, збирають з окремих листів. Через зубчастого будови якоря потік в зазорі буде пульсувати, в результаті чого в полюсному наконечнику також будуть наводитися вихрові струми, для зменшення яких наконечник і весь полюс збирають з окремих листів.
Колектор складається з великої кількості електрично ізольованих один від одного пластин, які штампують з профільної міді. Ізоляцію здійснюють тонкими прокладками, вирубаними з міканіту (пресованої слюди), які закладають між мідними пластинами. Прокладки мають форму пластин. Набір колекторних пластин з прокладками повинен бути міцно закріплений і мати суворо циліндричну форму. За способом кріплення пластин існує велике різноманіття конструкцій колекторів, дві з яких показані на рис. 4. На рис. 4, а колекторні пластини затискають між корпусом і натискною фланцем. Корпус і натискною фланець виконують зі сталі, а для ізоляції на них надягають міканітовие манжети. На рис. 4, б показано кріплення пластин за допомогою пластмаси. В даний час для машин невеликої та середньої потужності найбільше застосування знаходять колектори на пластмасі.
Рис. 4. Колектор машини постійного струму з металевим (а) і пластмасовим (б) корпусами:
1 - корпус, 2 - натискною фланець; 3 - ізоляційні манжети; 4 - колекторні пластини;
5 - пластмаса; 6 - замикаючий кільце; 7 - бандаж
Зібраний колектор насаджують на вал і закріплюють від провертання шпонкою. До кожної колекторної пластини під'єднують провідники від секцій, з яких складається обмотка якоря. Для можливості приєднання провідників у колекторних пластин з боку, зверненої до якоря, виконують виступи, звані півниками, в яких фрезерують шліци. У ці шліци закладають і потім запаюють провідники обмоток.
За колектору ковзають щітки, які розміщуються в щіткотримачах. Щіткотримачі виконані з радіальним або похилим по відношенню до поверхні колектора переміщенням щітки. Найбільш поширеними є щіткотримачі з радіальним переміщенням щітки. Похилі (реактивні) щіткотримачі застосовують для машин з одностороннім напрямком обертання. Щітки притискаються до колектора пружинами. Щіткотримачі закріплюють на циліндричних або призматичних пальцях, які в свою чергу закріплюють на траверсі. Пальці виконують з гетинаксу або зі сталі, опресовані пластмасою в місці зчленування з траверс. Зазвичай кількість пальців вибирають рівним числу полюсів.
При роботі машини може спостерігатися іскріння щіток. Для поліпшення роботи щіткового вузла в машинах постійного струму застосовують додаткові полюси. Сердечники додаткових полюсів виконують цільними із товстолистової сталі або зібраними з листів електротехнічної сталі товщиною 1 мм. На сердечниках розміщують котушки обмотки додаткових полюсів. Додаткові полюси розташовують між головними полюсами і прикріплюють до станини болтами.
Якір обертається в підшипниках, які розміщуються в підшипникових щитах.
Останнім часом намітилася тенденція збирати статор двигунів постійного струму з окремих листів електротехнічної сталі. Штамп у листі одночасно вирубує ярмо, пази, головні і додаткові полюси.
Характеристики генератора змішаного збудження
Паралельна обмотка збудження може бути підключена до ланцюга якоря до послідовної обмотки або після неї. Характеристики генератора при тій і іншій схемі будуть практично однаковими, так як послідовна обмотка має невеликий опір і падіння напруги в ній буде мало. Збільшення МДС послідовної обмотки через протікання через неї струму I в також мізерно через малу кількість її витків і відносно невеликого струму.Самозбудження генератора протікає так само, як і у генератора паралельного збудження. Струм якоря I а = I + I в.
Найбільше практичне застосування знаходять генератори з згодним включенням обмоток збудження. Найбільшу частку МДС порушення створює паралельна обмотка. Послідовна обмотка розраховується так, щоб її МДС кілька перевищувала МДС розмагнічує складової реакції якоря. У цьому випадку послідовна обмотка не тільки компенсуватиме розмагнічувальних складову реакції якоря, а й створить надлишкову МДС, яка буде збільшувати потік збудження і ЕРС якоря при збільшенні струму навантаження. У результаті подмагнічівающего дії послідовної обмотки напруга генератора з ростом струму I буде зростати. Рівень підвищення напруги генератора з ростом струму I залежить від числа витків послідовної обмотки. Обмотку можна розрахувати так, щоб напруга збільшувалася на значення, необхідне для компенсації падіння напруги в дротах, що йдуть від генератора до споживача. Тоді у споживача за будь-яких навантаженнях напруга автоматично буде підтримуватися приблизно постійним.
При слабкій послідовної обмотці зовнішня характеристика має падаючий характер. Зазначимо, що ефективність дії послідовної обмотки залежить від насичення магнітного кола машини. МДС послідовної обмотки при сильному насиченні буде давати невелике збільшення потоку і ЕРС, тому навіть при досить сильною обмотці або при великих навантаженнях напруга на висновках машини буде зменшуватися з ростом струму I.
Характеристику холостого ходу генератора змішаного збудження знімають так само, як і генератора паралельного збудження, і вона має такий же характер. Так само як і для генератора паралельного збудження, для генератора змішаного збудження знімають навантажувальну характеристику U = f (I) при I = const.
У залежності від співвідношення МДС послідовної обмотки збудження F c і розмагнічує складової реакції якоря F qd навантажувальна характеристика може розташовуватися або вище, або нижче характеристики холостого ходу. При досить сильної послідовної обмотці навантажувальна характеристика 2 йде вище характеристики холостого ходу.
Регулювальна характеристика I в = f (I) при U = const у генератора змішаного збудження залежить від виду зовнішньої характеристики.
Генератори змішаного збудження при зустрічному включенні обмоток застосовуються відносно рідко. У цих генераторів послідовна обмотка буде створювати МДС, спрямовану так само, як і МДС розмагнічує складової реакції якоря. Під їхнім спільним розмагнічувальних дією результуючий потік збудження машини з ростом струму навантаження буде зменшуватися. У результаті цього зовнішня характеристика такого генератора буде мати різко падає характер.
Список літератури
1. Електричні машини і мікромашини: Учеб. для електротехн. спец. вузів / Д. Е. Брускін, А. Є. Зороховіч, В. С. Хвостов. - 3-е изд., Перераб. доп. - М.: Вищ. шк., 1990. - 528 с.: Іл.
2. Електричні машини: Підручник для середовищ. спец. навч. закладів / М. М. Кацман. - М.: Вищ. школа, 1983. - 432 с.: Іл.3. Електричні машини: Підручник для студентів вищ. техн. навч. закладів / А. І. Вольдек. - Вид. 2-е, перероб. і доп. - Л.: "Енергія", 1974. - 840 с.: Іл
4. Електричні машини: Підручник для вузів / Копилов І.П.-М.: Вища школа ,1986-360С.: Іл