Генераторы постоянного тока с независимым возбуждением

Генератор – это электромашина, преобразующая механическую энергию в электрическую. Электрический ток в проводнике возникает при изменении в нем магнитного поля, при этом в проводнике возникает ЭДС индукции. Частным случаем является взаимное перемещение проводника и магнитного поля. Считают, что магнитные линии выходят из северного полюса и входят в южный. Направление ЭДС будет определяться по правилу «правой руки».

Принцип действия простейшего генератора постоянного тока.

При вращении рамки в магнитном поле в каждой половине создается ЭДС. Когда рамка оказывается в горизонтальном положении, ЭДС становится равной нулю, а щетки переходят с одного полукольца на другое. Это переключение обеспечивает постоянное направление тока во внешней цепи. Положение рамки, близкое к горизонтальному – ЭДС стремится к нулю, а близкое к вертикальному – ЭДС стремится к максимальному значению. Поэтому ток получается пульсирующий – от 0 до max. Уменьшить пульсацию можно увеличив количество рамок, и подключив внешнюю цепь только к тем из них, которые находятся в положении, близком к вертикальному.

Конструкция генератора.

На практике используют не постоянные магниты, а электромагниты. Вместо рамки используется обмотка, намотанная на специальном металлическом сердечнике – якоре, для увеличении его магнитного потока.

Генераторы независимого возбуждения и самовозбуждения.

В зависимости от способа питания электрического магнита генераторы делятся:

1. с независимым возбуждением, в которых обмотка возбуждения (электромагнит) питается от внешнего источника.

2. самовозбуждения, в которых обмотка возбуждения питается током самого генератора.

В последнем случае необходимо вводить регуляторы, чтобы не возникло цепной реакции – увеличение ЭДС – увеличение магнитного поля – увеличение ЭДС и т.д. Для маломощных генераторов могут использоваться постоянные магниты, в этом случае генератор будет называться магнитоэлектрическим.

Двигатели постоянного тока, последовательного, параллельного и смешанного возбуждения, регулирование частоты вращения двигателя.

Параметры двигателей постоянного тока зависят в первую очередь от способа питания обмоток возбуждения. Обмотка может быть подключена параллельно, или обмоток подключения может быть две подключенных обоими способами.

В принципиальном плане конструкция двигателя постоянного тока не отличается от конструкции генератора постоянного тока.

Двигатели с параллельным возбуждением.

В этом двигателе обмотка возбуждения подключена параллельно обмоткам якоря (на схеме обмотки якоря условно не показывают).

В цепь обмотки возбуждения включён регулировочный реостат Rв, а в цепь якоря пусковой реостат Rя. Характерной особенностью двигателя является то, что ток возбуждения не зависит от тока в обмотке якоря. В то время как ток якоря зависит от нагрузки на двигатель. Регулировочный реостат Rв позволяет менять ток обмотки возбуждения, тем самым меняет частоту вращения. При данном подключении частота вращения практически не зависит от нагрузки на двигатель.

Двигатель с последовательным возбуждением. При этом обмотка возбуждения подключена последовательно с якорем. Чем больше нагрузка, тем больше ток якоря. При малых частотах вращения резко возрастает и может превысить максимально допустимые значения, двигатель идет в разнос. Достоинства:

Большой пусковой момент. При изменении нагрузки в больших пределах отдаваемая мощность изменяется незначительно.

Недостатки:

Нельзя использовать без нагрузки или с маленькими нагрузками.