Простейшего генератора постоянного униполярной машины постоянного

Тока: а) схема генератора; б) график э.д.с тока

 

Щетки на коллекторе устанавливают так, чтобы они переходили с одного полукольца на другое в тот момент, когда индуктируемая в витке э. д. с. равна нулю.

Щетка А соприкасается всегда с тем полукольцом, провод от кото­рого проходит под северным полюсом, а щетка Б — с полукольцом, провод от которого проходит под южным полюсом. Поэтому во внеш­ней цепи ток проходит водном направлении: от положительной (+) щетки Б котрицательной (-) щетке А. График выпрямленной э. д. с. изображен на рисунке 6, б.

Выпрямленный ток имеет пульсирующий характер. При одном витке значения э. д. с. и тока изменяютсяот нуля до максимума. Увеличение числа витков, намотанных на барабан, и коллекторных пластин снижает пульсацию выпрямленных тока и э. д. с. Так,в двухполюсной машине с коллектором из 16 пластин пульсацияэ. д. с. составит менее 1%.

Существуют и бесколлекторные машины постоянного тока, напри­мер униполярные. Если в магнитном поле при помощи внешней силы вращать металлический диск, то в нем будет индуктироваться э. д. с. (рис. 7). Применив правило правой руки, можно убедиться, что вра­щению диска по часовой стрелке соответствует направление э. д.с. от оси диска к его периферии. Если к щеткам, установленным на оси и по окружности диска, присоединить нагрузку, то в цепи появится постоянный ток.

Для современных униполярных машин, используемых в специ­альных установках, характерны сравнительно небольшие напря­жения (3 - 7 В), но весьма значительные токи (до 150 000 А).

Устройство машин постоянного тока

Машина постоянного тока состоит из следующих основ­ных частей: станины, полюсов, якоря с коллектором, подшипнико­вых щитов с подшипниками, щеткодержателей со щетками.

Станина — это замкнутый магнитопровод, обычно выпол­ненный из стали. К внутренней части станины прикрепляют главные и дополнительные полюса. В нижней наружной части станины име­ются лапы, служащие для крепления машины к фундаменту. К бо­кам станины присоединены подшипниковые щиты, в которых уста­новлены подшипники (обычно подшипники качения — роликовые или шариковые).

Главные полюса,прикрепляемые болтами к внутренней части станины, предназначены для создания магнитного потока.

 

Рис. 8. Главный полюс: 1- станина;2- катушка возбуждения; 3- полюсный наконечник; 4 - сердечник полюса

 

Сердечник главных полюсов набирают из отдельных изолированных друг от друга листов электротехнической стали. Со стороны якоря сердечник полюса имеет уширение, называемое по­люсным наконечником или башмаком, посредством которого соз­дается требуемое распределение магнитной индукции в воздушном зазоре. На сердечник полюса надета катушка возбуждения, выпол­ненная на стальном или картонном каркасе из изолированного мед­ного провода. В машинах небольшой мощности сердечники полюсов изготовляют из литой стали, а обмотку возбуждения — без каркаса.

Между главными располагают добавочные полюса (рис.9).

 

Рис. 9. Добавочный полюс

Якорь (рис. 10) — вращающуюся часть машины постоянного тока, в которой индуктируется э. д. с, — набирают из отдельных листов электротехнической стали, изолированных друг от друга для уменьшения потерь от вихревых токов.

В состав листовой электротехнической стали, применяемой для изготовления электрических машин и трансформаторов, входит крем­ний (силиций). Присадка кремния увеличивает удельное электриче­ское сопротивление стали, что способствует уменьшению потерь на вихревые токи, но одновременно кремний ухудшает механические свойства стали, делает ее хрупкой.

 

Рис. 10. Якорь без обмотки: 1 – нажимная шайба; 2 – место для бандажа; 3 – место для коллектора

В круглых стальных листах выштампованы отверстия, которые, когда якорь собран, образуют пазы и центральное цилиндрическое отверстие для вала. В пазы укладывают обмотку из изолированного медного провода. Обмотка отделена от поверхности паза специаль­ной пазовой изоляцией из прессшпана, лакоткани и т. п. Пазы за­крывают деревянными клиньями и поверх якоря наматывают проволочные бандажи.

Коллектор, предназначенный для преобразования перемен­ного тока в постоянный, напрессован па вал якоря, а к его пластин­кам припаяны провода обмотки якоря.

Рис.11. Коллектор: 1 – корпус коллектора; 2 – стяжной болт; 3 – нажимное кольцо;