Рибинска държавна авиационна технологична академия на името на

Факултет по радиоелектроника и информатика

Катедра "Електротехника и индустриална електроника".

DC КОЛЕКТОРНИ МАШИНИ

Студенти от група EO-04 Smyslovoy O.V.

Ръководител Арефиев Л.Д.

ГЛАВА 24. ПРИНЦИП НА ДЕЙСТВИЕ И УСТРОЙСТВО НА DC КОЛЕКТОРНИ МАШИНИ

§ 24.1. Принципът на работа на генератора и постояннотоковия двигател

Характерна особеност на колекторните машини е наличието на колектор - механичен преобразувател на променлив ток в постоянен ток и обратно. Необходимостта от такъв преобразувател се обяснява с факта, че в намотката на котвата на колекторната машина трябва да тече променлив ток, тъй като само в този случай в машината протича непрекъснат процес на електромеханично преобразуване на енергия.

Помислете за принципа на работа на DC колекторния генератор. На фиг. 24.1 показва опростен модел на такъв генератор: между полюситеNи S на постоянния магнит има въртяща се част на генератора - котва, чийто вал е механично свързан с помощта на шайба и ремъчно задвижване към задвижващ двигател (не е показан на фигурата) - източник на механична енергия. В два надлъжни канала на сърцевината на котвата има намотка под формата на единичен оборотabcd,чиито краища са прикрепени към два изолирани един от друг медни полупръстена, образуващи прост колектор. ЧеткиAиB,са насложени върху повърхността на колектора, осъществявайки плъзгащ контакт с колектора и свързвайки генератора с външна верига, където товарът е свързан със съпротивлениеR.

Да приемем, че задвижващият двигател върти арматурата на генератора в посока срещупо посока на часовниковата стрелка, след това в арматурната намотка, въртяща се в магнитното поле на постоянен магнит, се индуцира ЕМП, чиято моментна стойност еe=2Blv,и посоката на положението на котвата, показана на фигурата, е обозначена със стрелки.

По време на работа на генератора котвата се върти и намоткатаabcdзаема различна пространствена позиция, поради което в намотката на котвата се индуцира променлива ЕМП. Ако в машината нямаше колектор, токът във външната верига (в товараR) би бил променлив, но с помощта на колектора и четките променливият ток на намотката на котвата се преобразува в пулсиращ ток във външната верига на генератора, тоест ток, който е непроменен по посока. С положението на арматурната намотка, показано на фиг. 24.1, токът във външната верига (в товара) е насочен от четкатаAкъм четкатаB,следователно четкатаAе положителна, а четкатаBе отрицателна. След завъртане на арматурата на 180 ° (фиг. 24.2, а), посоката на тока в бобината на котвата ще се промени, но полярността на четките и следователно посоката на тока във външната верига (в товара) ще остане непроменена (фиг. 24.2, б). Това се обяснява с факта, че в момента, когато токът в арматурната намотка промени посоката си, колекторните пластини под четките се променят.

технологична

Ориз. 24.1. Опростен модел на колекторна машина

Така под четкатаAвинаги има плоча, свързана с проводника, разположен под северния магнитен полюс, а под четкатаBвинаги има плоча, свързана с проводника, разположен под южния полюс. Поради това полярността на четките на генератора остава непроменена независимо от положението на арматурната намотка. Що се отнася до пулсациите на тока във външната верига, те са значително отслабени с увеличаване на броя на завъртанията в намотката на котвата с тяхното равномерно разпределение.по повърхността на арматурата и съответно увеличаване на броя на плочите в колектора. Вече при 16 оборота (16 плочи в колектора) токовите вълни стават почти незабележими и токът във външната верига на генератора може да се счита за постоянен не само по посока, но и по стойност.

В съответствие с принципа на обратимостта на електрическите машини, опростен модел на DC машина може да се използва като DC двигател. За да направите това, е необходимо да изключите товара на генератораRи да подадете напрежение към четките на машината от източник на постоянен ток. Например, ако клема "плюс" е свързана към четкатаAи клема "минус" към четкатаB, тогава в намотката на котвата ще се появи токI, чиято посока е показана на фиг. 24.3. В резултат на взаимодействието на този ток с магнитното поле на постоянен магнит (поле на възбуждане),

рибинска

Ориз. 24.2. Към принципа на работа на DC генератора:

______ ЕМП и ток в намотката на котвата; ------- ЕМП и ток включен

четки и във външната верига на генератора

държавна

Ориз. 24.3. Към принципа на работа на постояннотоков двигател

. Към принципа на работа на постояннотоков двигател

електромагнитни силиFem,създаващи електромагнитен моментMв котвата и завъртайки я в посока, обратна на движението по часовниковата стрелка. След завъртане на котвата на 180 °, електромагнитните сили няма да променят посоката си, тъй като едновременно с прехода на всеки проводник на намотката на котвата от зоната на единия магнитен полюс към зоната на другия полюс, посоката на тока се променя в тези проводници.

По този начин целта на колектора и четките в постояннотоков двигател е да променят посоката на тока в проводниците на намотката на котвата, когато се движат от зоната на магнитния полюс на единполярност в зоната на полюс с различна полярност.

Разглежданият опростен модел на машина за постоянен ток не осигурява стабилна работа на двигателя, тъй като когато проводниците на намотката на котвата преминават през геометричната неутрала OO '(фиг. 24.3), електромагнитните силиFem = 0 (магнитната индукция в средата на междуполярното пространство е равна на нула). Въпреки това, с увеличаване на броя на проводниците в намотката на котвата (с равномерното им разпределение по повърхността на арматурата) и броя на колекторните плочи, въртенето на котвата на двигателя става стабилно и равномерно.