مولدات التيار المستمر

مبدأ تشغيل مولد التيار المستمر

المولد يعتمد على استخدام قانون الحث الكهرومغناطيسي، وفقًا لما يتحرك في موصل في مجال مغناطيسي ويعبر التدفق المغناطيسي ، بواسطة ef.

أحد الأجزاء الرئيسية لآلة التيار المستمر هي الدائرة المغناطيسية التي يتم من خلالها إغلاق التدفق المغناطيسي. تتكون الدائرة المغناطيسية لآلة التيار المستمر (الشكل 1) من جزء ثابت - الجزء الثابت 1 وجزء دوار - الدوار 4. الجزء الثابت هو علبة فولاذية متصلة بها أجزاء أخرى من الجهاز ، بما في ذلك الأقطاب المغناطيسية 2. تشغيل الأقطاب المغناطيسية 3 ، يتم وضع ملف مثير ، يتم تشغيله بواسطة التيار المباشر وإنشاء التدفق المغناطيسي الرئيسي Ф0.

أرز. 1. دائرة مغناطيسية لآلة DC ذات أربعة أقطاب

أرز. 2. الصفائح التي يتم من خلالها تجميع الدائرة المغناطيسية للعضو الدوار: أ - بقنوات مفتوحة ، ب - بقنوات شبه مغلقة

يتم تجميع دوار الآلة من صفائح فولاذية مختومة مع أخاديد محيطية وفتحات للعمود والتهوية (الشكل 2). في القنوات (5 في الشكل 1) من الدوار ، يتم وضع الملف العامل لآلة التيار المستمر ، أي الملف الذي يتم فيه إحداث em بواسطة التدفق المغناطيسي الرئيسي. إلخ. معيُطلق على هذا الملف اسم ملف المحرك (ومن ثم يُطلق على العضو الدوار لآلة التيار المستمر اسم المحرك).

معنى البريد الخ. ج. يمكن تبديل مولد التيار المستمر لكن قطبيته تظل ثابتة. يظهر مبدأ عمل مولد التيار المستمر في الشكل. 3.

تخلق أقطاب المغناطيس الدائم تدفقًا مغناطيسيًا. تخيل أن ملف المحرك يتكون من دورة واحدة ، نهاياتها متصلة بنصف حلقات مختلفة ، معزولة عن بعضها البعض. هذه الحلقات النصفية تشكيل جامع، والذي يدور مع دوران لف المحرك. في الوقت نفسه ، تنزلق الفرش الثابتة على طول المجمع.

عندما يدور الملف في مجال مغناطيسي ، يتم إحداث قوة emf فيه

حيث B هو الحث المغناطيسي ، l طول السلك ، v سرعته الخطية.

عندما يتطابق مستوى الملف مع مستوى الخط المركزي للأقطاب (يقع الملف رأسياً) ، تعبر الأسلاك الحد الأقصى للتدفق المغناطيسي ويتم إحداث أقصى قيمة لـ e فيها. إلخ. ج. عندما يكون الكفاف أفقيًا ، على سبيل المثال إلخ. الخامس في الأسلاك هو صفر.

اتجاه البريد ، إلخ. يتم تحديد p في الموصل بواسطة قاعدة اليد اليمنى (في الشكل 3 موضحة بالسهام). عندما يمر السلك أثناء دوران الملف تحت القطب الآخر ، اتجاه البريد. إلخ. v. تم تحويله. ولكن نظرًا لأن المجمع يدور مع الملف وتكون الفرشاة ثابتة ، فإن السلك الموجود أسفل القطب الشمالي متصل دائمًا بالفرشاة العلوية ، على سبيل المثال إلخ. 5. التي يتم توجيهها بعيدًا عن الفرشاة. نتيجة لذلك ، تظل قطبية الفرشاة بدون تغيير وبالتالي تظل دون تغيير في الاتجاه الإلكتروني. إلخ. على الفرش - egSCH (الشكل 4).

أرز. 3. أبسط مولد DC

أرز. 4. التغيير في زمن القوة الدافعة الكهربائية.أبسط مولد DC

على الرغم من البريد الخ. ج- أبسط مولد تيار مباشر ثابت في الاتجاه ، وتتغير قيمته ، حيث يدور ضعف الحد الأقصى ومرتين قيم الصفر في دورة واحدة. إن التيار المستمر مع مثل هذا التموج الكبير غير مناسب لمعظم أجهزة استقبال التيار المستمر ، بالمعنى الدقيق للكلمة لا يمكن تسميته ثابتًا.

لتقليل التموج ، يتكون ملف المحرك لمولد التيار المستمر من عدد كبير من المنعطفات (الملفات) ، ويتكون المجمع من عدد كبير من لوحات التجميع المعزولة عن بعضها البعض.

لنفكر في عملية موجات التنعيم ، باستخدام مثال لفائف المحرك المستديرة (الشكل 5) ، التي تتكون من أربع لفات (1 ، 2 ، 3 ، 4) ، دورتان في كل منهما. يدور المحرك في اتجاه عقارب الساعة بتردد n و e يتم حثه في أسلاك لف حديد التسليح الموجودة على الجزء الخارجي من المحرك. إلخ. (يشار إلى الاتجاه بالسهام).

ملف المحرك عبارة عن دائرة مغلقة تتكون من لفات متصلة بالسلسلة. ولكن فيما يتعلق بالفرش ، فإن ملف المحرك عبارة عن فرعين متوازيين. في التين. 5 ، وفرع واحد متوازي يتكون من ملف 2 ، والثاني يتكون من ملف 4 (في الملفين 1 و 3 ، لا يتم إحداث EMF ويتم توصيلهما عند كلا الطرفين بفرشاة واحدة). في التين. في الشكل 5 ب ، تظهر المرساة في الموضع الذي تشغله بعد 1/8 دورة. في هذا الموضع ، يتكون ملف المحرك المتوازي من ملفات متصلة بالسلسلة 1 و 2 ، والثاني من ملفات متصلة بالسلسلة 3 و 4.

أرز. 5. مخطط أبسط مولد DC مع حديد التسليح الحلقي

كل ملف ، عندما يدور المحرك بالنسبة للفرشاة ، يكون له قطبية ثابتة. تغيير العنوان ، إلخ. ج.تظهر اللفات في الوقت المناسب مع دوران المحرك في الشكل. 6 ، أ. د.C. على الفرش يساوي البريد. إلخ. v. كل فرع موازٍ لملف المحرك. تين. 5 يوضح أن البريد إلخ. ج - الفرع المتوازي يساوي أو هـ. إلخ. ج.ملف واحد أو الكمية ه. إلخ. ج.لفتان متجاورتان:

نتيجة لهذا النبض من البريد. إلخ. ج.تنخفض ملفات المحرك بشكل كبير (الشكل 6 ، ب). من خلال زيادة عدد المنعطفات ولوحات التجميع ، يمكن الحصول على إشعاع ثابت تقريبًا. إلخ. الخامس. لفائف المحرك.

تصميم مولد التيار المستمر

في عملية التقدم التقني في الهندسة الكهربائية ، يتغير تصميم آلات التيار المستمر ، على الرغم من أن التفاصيل الأساسية تظل كما هي.

ضع في اعتبارك جهازًا من أحد أنواع آلات التيار المستمر التي تنتجها الصناعة. كما هو مذكور ، الأجزاء الرئيسية للماكينة هي الجزء الثابت والحديد. الجزء الثابت 6 (الشكل 7) ، المصنوع على شكل أسطوانة فولاذية ، يعمل على حد سواء لربط الأجزاء الأخرى والحماية من التلف الميكانيكي وهو جزء ثابت من الدائرة المغناطيسية.

يتم توصيل الأقطاب المغناطيسية 4 بالجزء الثابت ، والذي يمكن أن يكون مغناطيس دائم (للآلات منخفضة الطاقة) أو المغناطيسات الكهربائية. في الحالة الأخيرة ، يتم وضع ملف مثير 5 على القطبين ، مزودًا بتيار مباشر وإنشاء تدفق مغناطيسي ثابت بالنسبة للجزء الثابت.

مع وجود عدد كبير من الأعمدة ، ترتبط ملفاتها بالتوازي أو بالتسلسل ، ولكن بحيث يتناوب القطبان الشمالي والجنوبي (انظر الشكل 1). توجد أعمدة إضافية مع اللفات الخاصة بها بين القطبين الرئيسيين. دروع النهاية 7 متصلة بالجزء الثابت (الشكل 7).

يتم تجميع المحرك 3 لآلة التيار المستمر من صفائح فولاذية (انظر الشكل 2) لتقليل فقد الطاقة من التيارات الدوامية. الأوراق معزولة عن بعضها البعض.المحرك هو جزء متحرك (دوار) من الدائرة المغناطيسية للآلة. يتم وضع ملف المحرك أو ملف العمل 9 في قنوات المحرك.

أرز. 6. اختلاف الوقت من EMF من اللفات ولف حديد التسليح الحلقي

يتم تصنيع الآلات حاليًا باستخدام ملف من نوع المحرك ونوع الأسطوانة. ملف المحرك الحلقي الذي تم اعتباره سابقًا له عيب هـ. إلخ. ج.يحدث فقط في الموصلات الموجودة على السطح الخارجي للحديد. لذلك ، فإن نصف الأسلاك فقط نشطة. في ملف المحرك من الأسطوانة ، تنشط جميع الأسلاك ، أي لإنشاء نفس البريد. كما هو الحال مع آلة حلقة المحرك ، فإن ما يقرب من نصف المواد الموصلة مطلوبة.

موصلات ملف المحرك ، الموجودة في الأخاديد ، متصلة ببعضها البعض بواسطة الأجزاء الأمامية من المنعطفات. تحتوي كل فتحة عادة على عدة أسلاك. يتم توصيل موصلات إحدى الفتحات بموصلات الفتحة الأخرى لتشكيل اتصال متسلسل يسمى ملف أو قسم ، وترتبط الأقسام في سلسلة وتشكل دائرة مغلقة. يجب أن يكون تسلسل الترابط مثل e. إلخ. v. في الأسلاك المضمنة في فرع واحد متوازي لها نفس الاتجاه.

في التين. يُظهر الشكل 8 أبسط ملف لمُحرك الأسطوانة لآلة ثنائية القطب. تُظهر الخطوط الصلبة اتصال الأقسام ببعضها البعض على جانب المجمع ، بينما تُظهر الخطوط المتقطعة الوصلات النهائية للأسلاك على الجانب الآخر. تصنع الشرائط من نقاط توصيل الأقسام بألواح التجميع. اتجاه البريد ، إلخ. ص في ​​أسلاك الملف يظهر في الشكل: «+» - الاتجاه من القارئ ، «•» - الاتجاه إلى القارئ.

يحتوي ملف هذا المحرك أيضًا على فرعين متوازيين: الأول يتكون من أسلاك الفتحات 1 ، 6 ، 3 ، 8 ، والثاني - بواسطة أسلاك الفتحات 4 ، 7 ، 2 ، 5. عندما يدور المحرك ، مجموعة الفتحات التي تشكل أسلاكها فرعًا متوازيًا ، تتغير طوال الوقت ، ولكن دائمًا ما يتم تشكيل الفرع الموازي بواسطة أسلاك القنوات الأربع ، التي تحتل موقعًا ثابتًا في الفضاء.

أرز. 7. ترتيب آلة العاصمة المحرك من نوع الأسطوانة

أرز. 8. أبسط لف

تحتوي الآلات التي تنتجها المصانع على عشرات أو مئات الأخاديد على طول محيط المحرك للأسطوانة وعدد لوحات التجميع التي تساوي عدد أقسام لفائف المحرك.

يتكون المجمع 1 (انظر الشكل 7) من صفائح نحاسية ، معزولة عن بعضها البعض ، متصلة بنقاط اتصال لأقسام لفائف المحرك وتعمل على تحويل المتغير e. إلخ. v. في أسلاك ملف المحرك بشكل ثابت e. إلخ. ج.على الفرش 2 للمولد أو تحويل التيار المباشر المزود لفرش المحرك من الشبكة إلى تيار متناوب في أسلاك ملف المحرك للمحرك. المجمع يدور مع المحرك.

عندما يدور المحرك ، تنزلق الفرشاة الثابتة 2 على طول المجمع ، الفرش من الجرافيت والجرافيت النحاسي. يتم تثبيتها في حاملات فرش يمكن تدويرها بزاوية معينة. يتم توصيل المكره 8 للتهوية بالمرساة.

تصنيف ومعلمات مولدات التيار المستمر

يعتمد تصنيف مولدات التيار المستمر على نوع مصدر الطاقة لملف الإثارة. يميز:

1.المولدات ذاتية الإثارة ، يتم تشغيل ملف الإثارة بواسطة مصدر خارجي (بطارية أو مصدر تيار مباشر آخر). في المولدات منخفضة الطاقة (عشرات الواط) ، يمكن إنشاء التدفق المغناطيسي الرئيسي بواسطة مغناطيس دائم ،

2. مولدات ذاتية الإثارة ، ملف الإثارة الذي يتم تشغيله بواسطة المولد نفسه. وفقًا لمخطط توصيل ملفات المحرك والإثارة فيما يتعلق بالدائرة الخارجية ، هناك: مولدات الإثارة المتوازية ، حيث يتم توصيل ملف الإثارة بالتوازي مع لفائف المحرك (مولدات التحويل) ، ومولدات الإثارة المتسلسلة ، والتي يتم فيها توصيل هذه يتم توصيل اللفات في سلسلة (مولدات متسلسلة) ، ومولدات ذات إثارة مختلطة ، حيث يتم توصيل ملف مثير بالتوازي مع ملف المحرك ، والثاني في سلسلة (مولدات مدمجة).

يتم تحديد الوضع المقنن لمولد التيار المستمر من خلال الطاقة المقدرة - الطاقة التي يمنحها المولد للمستقبل ، والجهد المقنن عند أطراف ملف المحرك ، والتيار المقنن للحديد ، وتيار الإثارة ، والتردد المقنن لـ دوران المحرك. يشار إلى هذه القيم عادة في جواز سفر المولد.