Принцип дії генераторів постійного току

Генератори

ГЕНЕРАТОРИ ПОСТІЙНОГО СТРУМУ. ЗАГАЛЬНА ІНФОРМАЦІЯ Генераторами електричної енергії називають електричні машини, що перетворять механічну енергію в електричну.

Розрізняють генератори постійний і перемінний токи. Перші призначені для харчування споживачів електричної енергії постійним струмом, а другі — перемінним.

Генератори постійного струму широко застосовуються в сучасній електротехніці. Наприклад, у техніку сильних струмів генератори постійного струму використовуються в трамвайній справі, на електричних залізницях і в інших спеціальних електротехнічних установках, де перемінний струм використовувати не можна.

У техніку зв'язку генератори постійного струму грають винятково велику роль. Наприклад, зарядні генератори постійного струму заряджають акумуляторні батареї, що обслуговують апаратуру провідної і беспроводной техніки зв'язку; радиогенераторы постійного струму безпосередньо харчують ланцюга розжарення й анодні ланцюги могутніх радіостанцій; умформери перетворять постійний струм низької напруги в постійний струм високої напруги для харчування спеціальних радіостанцій, наприклад автомобільного типу й ін. снують газові, гібридні, дизельні та бензинові генератори.

Наша промисловість цілком освоїла серійне виробництво генераторів постійного струму, починаючи з машин дуже великої потужності, застосовуваних у техніку сильних струмів, і кінчаючи малопотужними генераторами, застосовуваними в спеціальних установках техніки зв'язку.

ПРИНЦИП ДІЇ ГЕНЕРАТОРІВ ПОСТІЙНОГО ТОКУ

Робота генераторів постійного струму заснована на принципі електромагнітної індукції.

Допустимо, що контур abed обертається з рівномірною кутовою швидкістю в двополюсному магнітному полі (мал. 443) і в результаті цього в ньому индуктується синусоїдальна електрорушійна сила.

Кінці активних сторін ab і cd контуру приєднані відповідно до кілець 1 і 2, що разом з контуром обертаються навколо їхньої загальної осі 00\. За допомогою щіток 3 і 4, накладених на кільця, контур з'єднаний зі споживачем електричної енергії, що має опір R.

Синусоїдальна електрорушійна сила, індуктивна в контурі, створює в споживачі перемінний синусоїдальний струм. Цей струм, проходячи через споживач, виділяє в його опорі R тепло за рахунок електричної енергії, переданої контуром цьому споживачу. У самому ж контурі електрична енергія створюється в результаті перетворення механічної енергії «первинного двигуна», що обертає цей контур у магнітному полі.

Розглянуте нами електричний пристрій, що складається з контуру, що обертається в зовнішнім магнітному полі, є принципово найпростішим генератором перемінного синусоїдального струму.

Щоб такий генератор міг давати в зовнішній ланцюг виправлену напруга, необхідно замінити в ньому систему контактних кілець особливим пристосуванням, що випрямляє — колектором.

Допустимо, що контур abed (мал. 444) обертається в магнітному полі й у ньому індукується синусоїдальна електрорушійна сила. Однак активні сторони ab і cd контуру тепер приєднані не до двох контактних кілець, а до двох півкілець 1 і 2. За допомогою щіток 3 і 4, накладених на ця півкільця, контур з'єднаний зі споживачем, що має опір R.

При обертанні контуру разом з ним обертаються і півкільця навколо їхньої загальної осі OO₁. Тому що щітки нерухомі, то вони поперемінно стикаються те з одним, то з іншим півкільцем. Цей «обмін» півкільцями відбувається в момент, коли синусоїдальна електрорушійна сила в контурі переходить через своє нульове значення. У результаті кожна щітка всі

час зберігає свою полярність незмінної: у даному випадку щітка 3 увесь час має позитивну полярність, а щітка 4 — негативну.

Отже, якщо на півкільцях 1 і 2 мається деяка синусоїдальна напруга, то на щітках 3 і 4 воно вже стає випрямленням і в даному випадку пульсуючим (мал. 445).

Отже, за допомогою найпростішого колектора, що складає з двох півкілець (двох колекторних пластин), можна на затисках (щітках) найпростішого генератора перемінного синусоїдального струму одержати випрямлену (пульсуюче) напругу. Щоб зменшити пульсацію випрямленої напруги, у генераторах постійного струму застосовують колектор з великим числом колекторних пластин, а одиночний контур заміняють сукупністю контурів. Чим більше має колектор пластин, тим більше наближається випрямлена пульсуюча напруга до постійного (мал. 446).