Что такое генератор (стр. 2 из 2)
Рис. 3. Якорь машины постоянного тока:
1 - сердечник (состоитизодного пакета); 2 - бандажи; 3 – коллектор
Укладка обмотки в пазы обеспечивает надежное ее закрепление на вращающемся якоре и уменьшает воздушный зазор. Форму пазов выбирают овальной полузакрытой для машин небольшой мощности и прямоугольной открытой для машин средней и большой мощности. Между стенками паза и проводниками обмотки укладывают изоляцию (пазовая изоляция). Обмотку в пазу закрепляют клином из стеклотекстолита или бандажами, располагаемыми в кольцевых канавках сердечника якоря (позиция 13 на рис. 3 и позиция 2 на рис. 3). Вне пазов (в лобовых частях) обмотку закрепляют бандажами из проволоки или стеклоленты.
Станина, сердечники полюса и якоря являются участками магнитопровода, по которым замыкается магнитный поток, созданный обмотками возбуждения. Для уменьшения магнитного сопротивления по пути этого потока все указанные участки выполняют из стали, имеющей улучшенные магнитные характеристики. Для уменьшения магнитного сопротивления воздушный зазор между якорем и полюсами стараются брать меньше. Обычно он составляет доли миллиметра у небольших машин и несколько миллиметров у машин большей мощности. При вращении якоря его сердечник будет перемагничиваться, в нем будут индуцироваться переменные (вихревые) токи, которые будут вызывать потери. Для снижения потерь от вихревых токов сердечник, как указывалось, собирают из отдельных листов. Из-за зубчатого строения якоря поток в зазоре будет пульсировать, в результате чего в полюсном наконечнике также будут наводиться вихревые токи, для уменьшения которых наконечник и весь полюс собирают из отдельных листов.
Коллектор состоит из большого числа электрически изолированных друг от друга пластин, которые штампуют из профильной меди. Изоляцию осуществляют тонкими прокладками, вырубленными из миканита (прессованной слюды), которые закладывают между медными пластинами. Прокладки имеют форму пластин. Набор коллекторных пластин с прокладками должен быть прочно закреплен и иметь строго цилиндрическую форму. По способу крепления пластин существует большое многообразие конструкций коллекторов, две из которых показаны на рис. 4. На рис. 4, а коллекторные пластины зажимают между корпусом и нажимным фланцем. Корпус и нажимной фланец выполняют из стали, а для изоляции на них надевают миканитовые манжеты. На рис. 4, б показано крепление пластин с помощью пластмассы. В настоящее время для машин небольшой и средней мощности наибольшее применение находят коллекторы на пластмассе.
Рис. 4. Коллектор машины постоянного тока с металлическим (а) и пластмассовым (б) корпусами:
1 – корпус; 2 - нажимной фланец; 3 - изоляционные манжеты; 4 - коллекторные пластины;
5 – пластмасса; 6 - запирающее кольцо; 7 – бандаж
Собранный коллектор насаживают на вал и закрепляют от проворачивания шпонкой. К каждой коллекторной пластине подсоединяют проводники от секций, из которых состоит обмотка якоря. Для возможности подсоединения проводников у коллекторных пластин со стороны, обращенной к якорю, выполняют выступы, называемые петушками, в которых фрезеруют шлицы. В эти шлицы закладывают и затем запаивают проводники обмоток.
По коллектору скользят щетки, которые размещаются в щеткодержателях. Щеткодержатели выполнены с радиальным или наклонным по отношению к поверхности коллектора перемещением щетки. Наиболее распространенными являются щеткодержатели с радиальным перемещением щетки. Наклонные (реактивные) щеткодержатели применяют для машин с односторонним направлением вращения. Щетки прижимаются к коллектору пружинами. Щеткодержатели закрепляют на цилиндрических или призматических пальцах, которые в свою очередь закрепляют на траверсе. Пальцы выполняют из гетинакса либо из стали, опрессованной пластмассой в месте сочленения с траверсой. Обычно число пальцев выбирают равным числу полюсов.
При работе машины может наблюдаться искрение щеток. Для улучшения работы щеточного узла в машинах постоянного тока применяют дополнительные полюсы. Сердечники дополнительных полюсов выполняют цельными из толстолистовой стали или собранными из листов электротехнической стали толщиной 1 мм. На сердечниках размещают катушки обмотки дополнительных полюсов. Дополнительные полюсы располагают между главными полюсами и прикрепляют к станине болтами.
Якорь вращается в подшипниках, которые размещаются в подшипниковых щитах.
В последнее время наметилась тенденция собирать статор двигателей постоянного тока из отдельных листов электротехнической стали. Штамп в листе одновременно вырубает ярмо, пазы, главные и дополнительные полюсы.
Характеристики генератора смешанного возбуждения
Параллельная обмотка возбуждения может быть подключена к цепи якоря до последовательной обмотки или после нее. Характеристики генератора при той и другой схеме будут практически одинаковыми, так как последовательная обмотка имеет небольшое сопротивление и падение напряжения в ней будет мало. Увеличение МДС последовательной обмотки из-за протекания по ней тока Iв также ничтожно из-за малого количества ее витков и относительно небольшого тока.
Самовозбуждение генератора протекает так же, как и у генератора параллельного возбуждения. Ток якоря Iа=I+Iв.
Наибольшее практическое применение находят генераторы с согласным включением обмоток возбуждения. Наибольшую долю МДС возбуждения создает параллельная обмотка. Последовательная обмотка рассчитывается так, чтобы ее МДС несколько превышала МДС размагничивающей составляющей реакции якоря. В этом случае последовательная обмотка не только скомпенсирует размагничивающую составляющую реакции якоря, но и создаст избыточную МДС, которая будет увеличивать поток возбуждения и ЭДС якоря при увеличении тока нагрузки. В результате подмагничивающего действия последовательной обмотки напряжение генератора с ростом тока I будет возрастать. Уровень повышения напряжения генератора с ростом тока I зависит от числа витков последовательной обмотки. Обмотку можно рассчитать так, чтобы напряжение увеличивалось на значение, необходимое для компенсации падения напряжения в проводах, идущих от генератора к потребителю. Тогда у потребителя при любых нагрузках напряжение автоматически будет поддерживаться примерно постоянным.
При слабой последовательной обмотке внешняя характеристика имеет падающий характер. Отметим, что эффективность действия последовательной обмотки зависит от насыщения магнитной цепи машины. МДС последовательной обмотки при сильном насыщении будет давать небольшое увеличение потока и ЭДС, поэтому даже при достаточно сильной обмотке или при больших нагрузках напряжение на выводах машины будет уменьшаться с ростом тока I.
Характеристику холостого хода генератора смешанного возбуждения снимают так же, как и генератора параллельного возбуждения, и она имеет такой же характер. Так же как и для генератора параллельного возбуждения, для генератора смешанного возбуждения снимают нагрузочную характеристику U=f(I) при I=const.
В зависимости от соотношения МДС последовательной обмотки возбуждения Fcи размагничивающей составляющей реакции якоря Fqd нагрузочная характеристика может располагаться или выше, или ниже характеристики холостого хода. При достаточно сильной последовательной обмотке нагрузочная характеристика 2 идет выше характеристики холостого хода.
Регулировочная характеристикаIв=f(I) при U=const у генератора смешанного возбуждения зависит от вида внешней характеристики.
Генераторы смешанного возбуждения при встречном включении обмоток применяются относительно редко. У этих генераторов последовательная обмотка будет создавать МДС, направленную так же, как и МДС размагничивающей составляющей реакции якоря. Под их совместным размагничивающим действием результирующий поток возбуждения машины с ростом тока нагрузки будет уменьшаться. В результате этого внешняя характеристика такого генератора будет иметь резко падающий характер.
Список литературы
1. Электрические машины и микромашины: Учеб. для электротехн. спец. вузов/Д. Э. Брускин, А. Е. Зорохович, В. С. Хвостов. – 3-е изд., перераб. доп. – М.: Высш. шк., 1990. – 528 с.: ил.
2. Электрические машины: Учебник для сред. спец. учеб. заведений/М. М. Кацман. – М.: Высш. школа, 1983. – 432 с.: ил.
3. Электрические машины: Учебник для студентов высш. техн. учебн. заведений/А. И. Вольдек. – Изд. 2-е, перераб. и доп. – Л.: “Энергия”, 1974. – 840 с.: ил
4. Электрические машины:Учебник для вузов/ Копылов И.П.-М.:Энергоатомиздат,1986-360с.:ил