Курс теоретических лекций Электрические машины и трансформаторы. Лекции для курсов Электрические машины и аппараты

• Название: Лекции для курсов Электрические машины и аппараты
• Дата: 24.04.2023
• Размер: 3.55 Mb.
• Имя файла: Курс теоретических лекций Электрические машины и трансформаторы.docx
• Тип: Лекции; #1085552
• страница: 5 из 19

Принцип действия МПТ

Создание переменной эдс в генераторе постоянного тока.

Простейшим генератором постоянного тока может служить ви­ток из проводника в виде рамки, вращающейся в магнитном поле между двумя постоянными магнитами N и S

(рис. 4.1).


Рис.4.1. Схема работы генератора постоянного тока
Концы витка abсd присоединяются к двум медным пластинам коллектора, изолированным друг от друга и от вала, на котором они помещены. На пластинах помещены неподвижные щетки А и В, к которым присоединена внешняя цепь, состоящая из каких-либо приемников электроэнергии. При вращении витка с постоянной частотой проводники ab и сd пересекают магнитные линии, при этом в проводниках индуктируется э. д. с.

При равномерном распределении магнитного поля в пространстве э. д. с. проводника будет равна



Где: ω=2рf— угловая частота; f — частота э. д. с.

Таким образом, при условии равномерного распределения магнитного поля в витке индуктируется переменная синусоидальная э. д. с. (рис.4.2, а).

В проводнике аЬ наводится переменная во времени э. д. с, изменяющая свое направление 2 раза за один оборот витка.

Время Т, за которое изменяется э. д. с, называют периодом.

Число периодов в одну секунду называют частотой.

В общем случае, когда машина имеет р пар полюсов, частота наводимой э. д. с. увеличивается пропорционально р,
f =pn,

где: n— частота вращения витка в секунду.

Принцип работы коллектора в генераторе постоянного тока.

Для нормальной работы генератора нужно установить щетки так, чтобы наводимая в витке з. д. с. была равна нулю в момент перехода щетки с одной пластины на другую.
Рис.4.2. График ЭДС в витке (а) и во внешней цепи (б)
К аждая из щеток будет соприкасаться только с той коллекторной пластиной и соответственно только с тем из проводников, которые находят под полюсом данной полярности.

Например, в момент времени, показанный на рис. 4.1, щетка А соприкасается с пластиной 1 и имеет положительный потенциал, так как к ней подводится э. д. с. от проводника ab, находящегося под северным полюсом. При повороте якоря на 90° виток будет расположен так, что его проводники перемещаются вдоль магнитных линий поля, не пересекая их. Поэтому э. д. с, наведенная в витке, равна нулю.

Щетки соединяют коллекторные пластины между собой и тем самым замыкают виток накоротко. При повороте витка на 180° щетка А соприкасается с пластиной 2, но по-прежнему она имеет положительный потенциал, так как к ней подводится э. д. с. от проводника ей, заменившего проводник ab под северным полюсом.

Аналогично можно видеть, что щетка В имеет всегда только отрицательный потенциал. Таким образом, по витку abсd по-прежнему протекает переменный ток; при этом по внешнему участку цепи ток проходит только в одном направлении, а именно от положительной щетки А к отрицательной щетке В, т. е. происходит выпрямление переменной э. д. с, наведенной в витке, в пульсирующую на внешнем участке цепи (рис. 4.2, б).

Как видно из рисунка, кривая э. д. с. помимо постоянной содержит большую переменную составляющую, называемую пульсацией э. д. с.

Для ее уменьшения следует увеличить число коллекторных пластин. Если, например, в магнитном поле полюсов поместить два витка, оси которых сдвинуты на 90° в пространстве, и концы этих витков соединить с четырьмя коллекторными пластинами, то при вращении витков индуктируемые в них э. д. с. окажутся сдвинутыми по фазе на угол р/2. Щетки в такой машине надо поместить так, чтобы они соприкасались с пластинами того витка, в котором в данный момент э, д. с. имеет наибольшее значение и на щетках будет э. д. с, пульсация которой много меньше, чем при двух коллекторных пластинах. При дальнейшем увеличении числа коллекторных пластин пульсация уменьшается и при 16 пластинах на пару полюсов становится менее 1%.
Таким образом, коллектор в генераторах постоянного тока выполняет роль преобразователя переменной э. д. с, индуктируемой в обмотке якоря, в постоянную на щетках, т. е. осуществляет выпрямление э. д. с.
Электрические машины чаще изготовляют многополюсными. На рис. 4.3 изображена схема четырехполюсного генератора постоянного тока.

Линию, перпендикулярную оси полюсов и проходящую между разноименными полюсами, называют геометрической нейтралью, а часть окружности якоря, соответствующую одному полюсу,— полюсным делением.

Рассматриваемая простейшая машина может работать двигателем, если к обмотке ее якоря подвести постоянный ток от внешнего источника.



Рис.4.3. Схема четырехполюсного генератора.