 |
Исследование генератора постоянного тока
|
|
|
|
ИССЛЕДОВАНИЕ ГЕНЕРАТОРА ПОСТОЯННОГО ТОКА
 |
Цель работы
1. Изучить устройство и принцип действия генератора постоянного тока, методику экспериментального исследования его характеристик.
2. Снять основные характеристики: холостого хода, внешнюю и регулировочную.
3. Установить характер влияния способа возбуждения на рабочие свойства генератора постоянного тока.
Основные теоретические положения
Машина постоянного тока состоит из неподвижной части – статора, и вращающейся – якоря (рис. 3. 1, а). Генератор и двигатель имеют одинаковую конструкцию.
а) б)
Рис. 3. 1. Машина постоянного тока: а – устройство, б – схема смешанного возбуждения
Статор машины постоянного тока состоит из станины 1, с внутренней стороны которой крепятся главные и добавочные полюсы. Станина является частью магнитопровода машины и выполняется из ферромагнитных материалов. Сердечники 2 главных полюсов собираются из листов электротехнической или конструкционной стали толщиной 0, 5…2 мм и стягиваются шпильками. В стационарных режимах работы магнитный поток полюсов не изменяется, поэтому листы друг от друга не изолируются. Для обеспечения требуемого распределения магнитной индукции в воздушном зазоре сердечники главных полюсов выполняются с полюсными наконечниками.
На главных полюсах размещается обмотка возбуждения (при электромагнитном возбуждении), состоящая из последовательно соединенных катушек 3. Число главных полюсов всегда четное. Чередование северных (N) и южных (S) полюсов достигается соответствующим соединением выводов катушек возбуждения отдельных полюсов.
|
|
|
Электромагнитное возбуждение может быть реализовано схемами независимого, параллельного, последовательного (в генераторах не используется) и смешанного возбуждения, отличающимися соединением обмотки возбуждения главных полюсов относительно якоря. В лабораторной работе используется генератор смешанного возбуждения (рис. 3. 1, б), в котором на главных полюсах расположены две обмотки: параллельная (выводы E1–E2) и последовательная (выводы D1–D2), соответственно подключенные к цепи якоря.
Для улучшения условий коммутации (уменьшения искрения под щетками) между главными полюсами устанавливаются добавочные
полюсы. Сердечники 4 добавочных полюсов изготовляются обычно
из конструкционной стали. Обмотка 5 добавочных полюсов (выводы B1–B2) включаются последовательно в цепь якоря (выводы A1–A2) рис. 3. 1, б).
Вращающаяся часть машины состоит из якоря и коллектора. Сердечник якоря 6 имеет форму цилиндра, собирается из спрессованных листов электротехнической стали толщиной 0, 5 мм. Для снижения потерь на вихревые токи отдельные листы изолируются друг от друга. В пазах сердечника укладывается обмотка якоря 7, состоящая из отдельных секций, которые соединяются между собой последовательно в процессе пайки их концов на коллекторе.
На валу якоря устанавливается цилиндрический коллектор 8. Он состоит из медных пластин трапецеидальной формы, изолированных друг от друга и от вала якоря. К пластинам коллектора припаиваются начала и концы (места их соединений) отдельных секций обмотки якоря. Порядок их соединения определяет тип обмотки.
В простой петлевой обмотке (рис. 3. 2, а) на каждой коллекторной пластине конец одной секции соединен с началом другой, лежащей в соседнем элементарном пазу. Концы секций в этой обмотке присоединены к соседним коллекторным пластинам. При этом одновитковая секция имеет форму петли, из-за чего обмотка получила соответствующее название.
|
|
|
В простой волновой обмотке (рис. 3. 2, б) на каждой коллекторной пластине конец одной секции соединен с началом другой, расположенной приблизительно через двойное полюсное деление. При этом одновитковая секция имеет форму волны, что дало соответствующее название этой обмотке.
а) б)
Рис. 3. 2. Обмотки якоря машины постоянного тока:
а) – простая петлевая, б) – простая волновая
К цилиндрической рабочей поверхности коллектора прилегают щетки 9, которые удерживаются в контакте с коллектором с помощью щеткодержателей. В машинах постоянного тока, снабженных добавочными полюсами, щетки устанавливают на коллекторе таким образом, чтобы они контактировали с секциями, находящимися посередине междуполюсного пространства – «на линии геометрической нейтрали». Этот термин применяют и к положению самих щеток, хотя за счет отгиба лобовых частей их пространственное положение примерно соответствует оси главных полюсов (см. рис. 3. 1, а и рис. 3. 2).
Щеточно-коллекторный узел посредством скользящего контакта соединяет вращающуюся обмотку якоря с неподвижной внешней цепью, например, с нагрузкой, получающей питание от обмотки якоря в режиме генератора.
Маркировка выводов обмоток машины постоянного тока в соответствии с ГОСТ приведена в табл. 3. 1.
Таблица 3. 1
|
|
|
