Тұрақты ток машиналарының жұмыс жасау принципі

Тұрақты ток машинасының жұмыс жасау принципін функционалдық сызбанұсқасы 1.5-суретте көрсетілген қарапайым тұрақты ток машинасы-ның негізінде қарастыруға болады.

Генераторлық режим. Генераторлық режимде тұрақты ток машинасын бір немсе w бірнеше тармақтан құралатын, сыртқы күштердің әсерінен n айналу жиілігімен сағат тілімен бағыттас бағытта айналатын рамка ретінде карастыруға болады. Бұл жағдайда бір немесе w бірнеше тармақтан құралатын рамка тұрақты магнит немесе электромагнит арқылы пайда болатын магнит өрісінде айналады.

Электромагнитті индукция заңына сәйкес якорь орамдарында электр қозғағыш күші (ЭҚК) пайда болады:

мұндағы Ψ = w • В ·S- ағындар тоғысуы; w - тармақ саны, В - якорь мен полюстер арсындағы бос ауа қуысындағы магниттік индукция; S - орамдарды қиып өтетін магнит ағыны өтетін көлденең қима.

ЭҚК бағыты оң қол ережесі бойынша анықталады. Бұл ережеге сэйкес магнит ағыны алақанды қиып өтетін болса, бас бармақ айналу бағытын көрсетеді, ал қалған саусақтар ЭҚК бағытын керсетеді.

Бұл жағдайда орам бір тармақтан немесе өткізгіштен құралған. Орамға енгізілген ЭҚК мәні мына өрнекпен анықталады:

е_пр =B·L·v

мұндағы L - өткізгіштің активті ұзьшдығы, яғни машинаның магнит өрісінде орналасқан ұзындық; v— өткізгіш қозғалысының сызықты жыл-

дамдығы.

Екі орамға да енгізілетін ЭҚК мэндері симметриялылыққа байла-нысты бірдей болады жэне олар сұлба бойынша бір-біріне қосылатын болғандықтан, толық ЭҚК мынаған тең:

Е_я=2е_пр=2·B·L·V, (1.2)

мұңдағы ЭҚК Е_я айнымалы шама болып табылады, яғни якорь орамдарының өткізгіштері оң жэне сол полюстер арқылы кезек өтетін болғандықтан, өткізгіштердегі ЭҚК бағыты да өзгермелі. Өткізгіштің бойындағы ЭҚК қисығының формасы уақытқа байланысты бос ауа қуысьщдағы индукцияның В таралу қисығына сәйкес болады.

Екі полюсті машинада ЭҚК жиілігі f айналу секундымен өрнектелетін якорьдің айналу n жиілігіне тең.

f = n,

ал, жалпы алғанда, егер машинаның р полюстер жұбы болса, онда:

f = р·n. (1.3)

Егер якорь орамы щеткалар арқылы сыртқы тізбекпен тұйық тізбек құрайтын болса, онда бұл тізбек арқылы І_я тогы өтеді. Якорь орамдарында бұл ток айнымалы болады, бірақ коллектордың қызметіне байланысты сыртқы тізбекте ток тұрақты болып табылады.

Сонымен, генераторлық режимде коллектор арнайы электромеха-никалық түзеткіш қызметін атқарады.

(7) 1.5-суретте көрсетілгендей, коллектор машинаның білігінде орналасқан жэне бір-бірінен оқшауланған көптеген пластиналардан жэне оларға жанасқан щеткалардан құралады. Щеткалар кеңістікте келесі тэртіппен орналасуы қажет, яғни ЭҚК нөл арқылы өткеңце коммутация жасайтындай болып орналасуы керек. Рамкалар саны көбейген сайын, тиісінше коллектор пластиналарының саны артқан сайын кернеудің пульсациясы төмендейді, мысалы, сегіз коллекторлық пластиналарда кернеудің пульсациясы 1%-дан аспайды, яғни сыртқы тізбектегі ток тұрақты деп есептеуге болады.

Генератордың Uяякорының ұштарындағы тұрақты ток кернеуі Е_я якорь орамдарының Rя кедергісіндегі кернеудің төмен түсу шамасына Е_я кем болады:

Uя=Е_я-І_яR_я. (1.4)

Бойынан І_я тогы өтетін якорь орамдарының өткізгіштері магнит өрісінде орналасқандықтан, оларға бағыты сол қол ережесімен анықталатын электромагниттік күштер әсер етеді:

Fпр=ВLІ_я, (1.5)

Бұл ережеге сәйкес, егер магнит ағыны алақанды қиып өтетін болса, бас бармақтың бағыты осы орамдарға эсер ететін күштің бағытын көрсетеді, ал басқа саусақтардың бағыты токтың бағытын көрсетеді.