máy phát điện một chiều

Nguyên lý hoạt động của máy phát điện một chiều

Máy phát điện dựa trên việc sử dụng định luật cảm ứng điện từ, theo đó trong một dây dẫn chuyển động trong từ trường và đi qua từ thông, được gây ra bởi ef.

Một trong những bộ phận chính của máy điện một chiều là mạch từ thông qua đó đóng từ thông. Mạch từ của máy điện một chiều (Hình 1) bao gồm một phần đứng yên — stato 1 và một phần quay — rôto 4. Stato là một vỏ thép để gắn các bộ phận khác của máy, bao gồm cả các cực từ 2. Bật các cực từ 3, một cuộn dây kích từ được đặt, được cung cấp bởi dòng điện một chiều và tạo ra từ thông chính Ф0.

Cơm. 1. Mạch từ của máy điện một chiều bốn cực

Cơm. 2. Các tấm mà từ đó mạch từ của rôto được lắp ráp: a — với các kênh mở, b — với các kênh nửa kín

Rôto của máy được lắp ráp từ các tấm thép dập với các rãnh và lỗ có chu vi cho trục và thông gió (Hình 2). Trong các kênh (5 trong Hình 1) của rôto, cuộn dây làm việc của máy điện một chiều được đặt, nghĩa là cuộn dây trong đó em được tạo ra bởi từ thông chính. vân vân. vớiDây quấn này được gọi là dây quấn phần ứng (do đó rôto của máy điện một chiều thường được gọi là phần ứng).

Ý nghĩa của e.v.v. c.Máy phát điện một chiều có thể đổi chiều nhưng cực của nó không đổi. Nguyên lý làm việc của máy phát điện một chiều được thể hiện trong hình. 3.

Các cực của nam châm vĩnh cửu tạo ra từ thông. Hãy tưởng tượng rằng cuộn dây phần ứng bao gồm một vòng, các đầu của vòng đó được gắn vào các nửa vòng khác nhau, cách ly với nhau. Những nửa vòng này hình thành một nhà sưu tập, quay cùng với số vòng quay của dây quấn phần ứng. Đồng thời, các chổi cố định trượt dọc theo bộ thu.

Khi cuộn dây quay trong từ trường đều xuất hiện suất điện động cảm ứng

trong đó B là cảm ứng từ, l là chiều dài của dây, v là vận tốc tuyến tính của nó.

Khi mặt phẳng của cuộn dây trùng với mặt phẳng của đường tâm của các cực (cuộn dây nằm thẳng đứng), các dây dẫn có từ thông cực đại đi qua và giá trị cực đại của e được cảm ứng trong chúng. vân vân. c. Khi đường viền nằm ngang, ví dụ: vân vân. v. trong dây bằng không.

Hướng của e., v.v. p trong dây dẫn được xác định theo quy tắc bàn tay phải (trong Hình 3 được thể hiện bằng các mũi tên). Khi trong quá trình quay của cuộn dây, dây dẫn đi qua cực kia, hướng của e. vân vân. v. anh ấy được chuyển đổi. Nhưng vì bộ thu quay cùng với cuộn dây và chổi than đứng yên, nên một dây nằm bên dưới cực bắc luôn được kết nối với chổi than phía trên, ví dụ: vân vân. v. được hướng ra khỏi bàn chải. Kết quả là, cực tính của bàn chải không thay đổi và do đó không thay đổi theo hướng e. vân vân. trên bàn chải — ví dụSCH (Hình 4).

Cơm. 3. Máy phát điện một chiều đơn giản nhất

Cơm. 4. Sự thay đổi theo thời gian của suất điện động.máy phát điện một chiều đơn giản nhất

Mặc dù e.v.v. c.Máy phát điện một chiều đơn giản nhất có chiều không đổi, giá trị của nó thay đổi, quay hai lần giá trị cực đại và hai lần giá trị không trong một vòng quay. Một DC có độ gợn lớn như vậy không phù hợp với hầu hết các máy thu DC và theo nghĩa chặt chẽ của từ này không thể được gọi là hằng số.

Để giảm gợn sóng, cuộn dây phần ứng của máy phát điện một chiều được tạo thành từ một số lượng lớn vòng (cuộn dây) và bộ thu được tạo thành từ một số lượng lớn các tấm thu cách ly với nhau.

Hãy xem xét quá trình làm mịn sóng, sử dụng ví dụ về cuộn dây phần ứng tròn (Hình 5), bao gồm bốn cuộn dây (1, 2, 3, 4), mỗi cuộn có hai vòng. Phần ứng quay theo chiều kim đồng hồ với tần số n và e được cảm ứng trong dây quấn phần ứng nằm ở mặt ngoài của phần ứng. vân vân. (hướng được chỉ định bởi các mũi tên).

Dây quấn phần ứng là một mạch kín gồm các vòng dây mắc nối tiếp. Nhưng về chổi than, dây quấn phần ứng là hai nhánh song song. Trong bộ lễ phục. 5 và một nhánh song song bao gồm cuộn 2, nhánh thứ hai bao gồm cuộn 4 (ở cuộn 1 và 3, EMF không được tạo ra và chúng được kết nối ở cả hai đầu với một bàn chải). Trong bộ lễ phục. 5b, mỏ neo được hiển thị ở vị trí nó cần sau 1/8 vòng quay. Ở vị trí này, một cuộn dây phần ứng song song bao gồm các cuộn dây nối tiếp 1 và 2, và cuộn dây thứ hai gồm các cuộn dây nối tiếp 3 và 4.

Cơm. 5. Sơ đồ máy phát điện một chiều đơn giản nhất có phần ứng vòng

Mỗi cuộn dây, khi phần ứng quay đối với chổi than, có cực tính không đổi. Thay đổi địa chỉ, v.v. c.cuộn dây cùng thời gian với vòng quay của phần ứng được thể hiện trong hình. 6, một. D. d.C. trên bàn chải bằng e. vân vân. v. từng nhánh song song của cuộn dây phần ứng. Quả sung. 5 cho thấy rằng e.v.v. c.nhánh song song bằng hoặc e. vân vân. c.một cuộn dây hoặc số lượng e. vân vân. c.hai cuộn dây kề nhau:

Kết quả của xung này của e. vân vân. c. cuộn dây phần ứng giảm đáng kể (Hình 6, b). Bằng cách tăng số vòng và tấm thu, có thể thu được bức xạ gần như không đổi. vân vân. v. cuộn dây phần ứng.

Thiết kế máy phát điện DC

Trong quá trình tiến bộ kỹ thuật của kỹ thuật điện, thiết kế của máy DC thay đổi, mặc dù các chi tiết cơ bản vẫn giữ nguyên.

Hãy xem xét một thiết bị thuộc một trong các loại máy DC được sản xuất bởi ngành công nghiệp. Như đã nêu, các bộ phận chính của máy là stato và phần ứng. Stator 6 (Hình 7), được chế tạo dưới dạng một hình trụ bằng thép, vừa dùng để buộc chặt các bộ phận khác, vừa bảo vệ chống hư hỏng cơ học và là một bộ phận cố định của mạch từ.

Các cực từ 4 được gắn vào stato, có thể được nam châm vĩnh cửu (đối với máy công suất thấp) hoặc nam châm điện. Trong trường hợp sau, một cuộn dây kích thích 5 được đặt trên các cực, được cung cấp dòng điện một chiều và tạo ra từ thông cố định so với stato.

Với số lượng lớn các cực, cuộn dây của chúng được nối song song hoặc nối tiếp, nhưng sao cho các cực bắc và nam xen kẽ nhau (xem Hình 1). Các cực bổ sung với cuộn dây riêng được đặt giữa các cực chính. Tấm chắn cuối 7 được gắn vào stato (Hình 7).

Phần ứng 3 của máy điện một chiều được lắp ráp từ thép tấm (xem Hình 2) để giảm tổn thất điện năng do dòng điện xoáy. Các tấm được cách nhiệt với nhau.Phần ứng là bộ phận chuyển động (quay) trong mạch từ của máy. Cuộn dây phần ứng hoặc cuộn dây làm việc 9 được đặt trong các kênh phần ứng.

Cơm. 6. Biến đổi thời gian của EMF từ cuộn dây và cuộn dây của phần ứng vòng

Các máy hiện đang được sản xuất với loại cuộn dây phần ứng và trống. Dây quấn phần ứng dạng vòng đã xem xét trước đây có nhược điểm là e. vân vân. c.chỉ xuất hiện cảm ứng trong các dây dẫn nằm ở mặt ngoài của phần ứng. Do đó, chỉ một nửa số dây đang hoạt động. Trong cuộn dây phần ứng của trống, tất cả các dây đều hoạt động, nghĩa là tạo ra cùng một e. như với một máy phần ứng vòng, gần một nửa vật liệu dẫn điện được yêu cầu.

Các dây dẫn của cuộn dây phần ứng, nằm trong các rãnh, được nối với nhau bằng các phần trước của các vòng. Mỗi khe thường chứa một số dây. Các dây dẫn của một khe được nối với các dây dẫn của khe kia để tạo thành một kết nối nối tiếp được gọi là cuộn dây hoặc phần.Các phần được kết nối nối tiếp và tạo thành một mạch kín. Trình tự liên kết phải sao cho e. vân vân. v. trong các dây dẫn mắc trong một nhánh song song có cùng phương.

Trong bộ lễ phục. Hình 8 cho thấy cuộn dây phần ứng trống đơn giản nhất của máy hai cực. Các đường liền nét thể hiện kết nối của các phần với nhau ở phía bộ thu và các đường đứt nét hiển thị các kết nối cuối của dây ở phía đối diện. Các dải được tạo từ các điểm kết nối của các phần với các tấm thu nhiệt. Hướng của e., v.v. p.trong các dây của cuộn dây được hiển thị trong hình: «+» — hướng từ đầu đọc, «•» — hướng đến đầu đọc.

Cuộn dây của phần ứng như vậy cũng có hai nhánh song song: nhánh thứ nhất được hình thành bởi dây của các khe 1, 6, 3, 8, nhánh thứ hai - bởi dây của các khe 4, 7, 2, 5. Khi phần ứng quay , sự kết hợp của các khe có dây tạo thành một nhánh song song, luôn thay đổi, nhưng nhánh song song luôn được tạo thành bởi các dây của bốn kênh, chiếm một vị trí cố định trong không gian.

Cơm. 7. Bố trí máy điện một chiều phần ứng kiểu tang trống

Cơm. 8. Cuộn dây đơn giản nhất

Các máy do các nhà máy sản xuất có hàng chục hoặc hàng trăm rãnh dọc theo chu vi của phần ứng của trống và số tấm góp bằng số tiết diện của cuộn dây phần ứng.

Bộ thu 1 (xem Hình 7) bao gồm các tấm đồng, được cách ly với nhau, được kết nối với các điểm kết nối của các phần của cuộn dây phần ứng và dùng để chuyển đổi biến e. vân vân. v. trong dây quấn phần ứng có e không đổi. vân vân. c. trên bàn chải 2 của máy phát hoặc chuyển đổi dòng điện một chiều được cung cấp cho bàn chải của động cơ từ mạng thành dòng điện xoay chiều trong các dây của cuộn dây phần ứng của động cơ. Bộ thu quay với phần ứng.

Khi phần ứng quay, các chổi cố định 2 trượt dọc theo bộ thu, các chổi than chì và đồng-than chì. Chúng được gắn trong giá đỡ bàn chải có thể xoay ở một góc nhất định. Một cánh quạt 8 để thông gió được kết nối với neo.

Phân loại và thông số của máy phát điện một chiều

Việc phân loại máy phát điện một chiều dựa vào dạng nguồn điện của cuộn dây kích thích. Phân biệt:

1.máy phát điện tự kích thích, cuộn dây kích thích được cung cấp bởi nguồn bên ngoài (ắc quy hoặc nguồn điện một chiều khác). Trong các máy phát điện công suất thấp (hàng chục oát), từ thông chính có thể được tạo ra bằng nam châm vĩnh cửu,

2. Máy phát điện tự kích, cuộn dây kích từ được cấp điện bởi chính máy phát điện. Theo sơ đồ kết nối của cuộn dây phần ứng và cuộn dây kích thích so với mạch ngoài, có: máy phát điện kích thích song song, trong đó cuộn dây kích thích được nối song song với cuộn dây phần ứng (máy phát song song), máy phát điện kích thích nối tiếp, trong đó cuộn dây được mắc nối tiếp (máy phát điện nối tiếp), máy phát điện có kích thích hỗn hợp, trong đó một cuộn dây kích thích được nối song song với cuộn dây phần ứng và cuộn dây thứ hai nối tiếp (máy phát điện hỗn hợp).

Chế độ định mức của máy phát điện một chiều được xác định bởi công suất định mức - công suất mà máy phát cung cấp cho máy thu, điện áp định mức ở các đầu của cuộn dây phần ứng, dòng điện định mức của phần ứng, dòng điện kích thích, tần số định mức của quay của phần ứng. Các giá trị này thường được chỉ định trong hộ chiếu của trình tạo.