Также по теме

ЭЛЕКТРОМАШИННЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ И ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛИ

ЭЛЕКТРОМАШИННЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ И ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛИ, машины вращательного типа, преобразующие либо механическую энергию в электрическую (генераторы), либо электрическую в механическую (двигатели). Действие генераторов основано на принципе электромагнитной индукции: в проводе, движущемся в магнитном поле, наводится электродвижущая сила (ЭДС). Действие электродвигателей основано на том, что на провод с током, помещенный в поперечное магнитное поле, действует сила.

Все электрические машины вращательного типа делятся на машины постоянного и переменного тока.

ГЕНЕРАТОРЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Теория.

На рис. 1,а показан виток провода abcd, вращающийся по часовой стрелке вокруг оси 00ў в магнитном поле между северным (N) и южным (S) полюсами магнита. Направление мгновенной наведенной ЭДС показано стрелками ab и cd; величина и знак ЭДС для положений 1, 2, 3 и 4 приведены на графике рис. 1,б. Когда плоскость витка перпендикулярна полю (положения 1 и 3), ЭДС равна нулю; когда же плоскость витка параллельна полю (положения 2 и 4), ЭДС максимальна. Кроме того, направление ЭДС в боковых частях витка (скажем, ab), когда они проходят мимо северного полюса, противоположно ее направлению при прохождении мимо южного полюса. Поэтому ЭДС меняет знак через каждую половину оборота в точках 1 и 3, так что в витке генерируется переменная ЭДС и, стало быть, течет переменный ток. Если предусмотреть в конструкции токособирательные (контактные) кольца, то переменный ток пойдет во внешнюю цепь.

      Рис. 1. ГЕНЕРАТОРЫ ПЕРЕМЕННОГО (а) И ПОСТОЯННОГО (в) ТОКА и их ЭДС (б и г соответственно).            Рис. 1. ГЕНЕРАТОРЫ ПЕРЕМЕННОГО (а) И ПОСТОЯННОГО (в) ТОКА и их ЭДС (б и г соответственно).            Рис. 1. ГЕНЕРАТОРЫ ПЕРЕМЕННОГО (а) И ПОСТОЯННОГО (в) ТОКА и их ЭДС (б и г соответственно).            Рис. 1. ГЕНЕРАТОРЫ ПЕРЕМЕННОГО (а) И ПОСТОЯННОГО (в) ТОКА и их ЭДС (б и г соответственно).

Конструкция.

Генератор постоянного тока должен давать ток, который всегда течет в одном направлении. Для этого нужно переключать контакты внешней цепи в тот момент, когда ЭДС падает до нуля, прежде чем она начнет нарастать в другом направлении. Это делается с помощью коллектора, схематически изображенного на рис. 1,в. В показанном простейшем случае он представляет собой кольцо, разрезанное на две части по диаметру. Один конец витка присоединен к одному из полуколец, другой – к другому. Щетки расположены так, что они перекрывают зазоры между полукольцами, когда плоскость витка перпендикулярна магнитному полю (в положениях 1 и 3) и ЭДС равна нулю. Как явствует из рисунка, каждый раз, когда ЭДС меняет знак, переключаются концы внешней цепи, так что ток в ней течет всегда в одном направлении (рис. 1,г). Если к витку, показанному на рис. 1,в, добавить еще один, перпендикулярный ему, то его ЭДС будет соответствовать кривой bb, сдвинутой относительно первоначальной на 90° (рис. 2). Полная ЭДС будет соответствовать сумме двух кривых, т.е. значительно более гладкой кривой e. На практике используется большое число витков и коллекторных сегментов (рис. 3), так что пульсации ЭДС незаметны.

      Рис. 2. ДВА ВРАЩАЮЩИХСЯ ВИТКА дают кривую тока е, равную сумме тока ааа, даваемого одним витком, и тока bbb, даваемого другим витком, перпендикулярным первому.            Рис. 3. КОНСТРУКЦИЯ ГЕНЕРАТОРА с многочисленными витками, расположенными по окружности цилиндрического якоря. Генератор дает практически постоянный ток. 1 – коллектор; 2 – щетки; 3 – магнитные полюса; 4 – витки; 5 – вал; 6 – якорь. Коллектор состоит из секций, число которых равно числу витков якоря. Ток вырабатывается при вращении вала за счет механической энергии.