Генератор постійного струму – це електрична машина, що виробляє напругу постійної величини.
За цим цілком банальним визначенням криється дуже складне пристрій, що є практично досконалістю технічної думки. Адже з моменту винаходу в кінці XIX століття пристрій генератора постійного струму не зазнало істотних змін.
Ніяка енергія не виникає просто так, нізвідкіля. Вона — завжди породження іншої сили. Це стосується і електричного струму. Щоб він виник, потрібно магнітне поле, що дозволяє використовувати ефект електромагнітної індукції — збудження ЕРС в обертовому провіднику.
Зміст
- 1 Принцип роботи генератора постійного струму
- 2 З’ясовуємо, як влаштований агрегат
- 3 Типи підключення електричних магнітів статора
- 4 Пристрій і принцип роботи генератора постійного струму на відео
Принцип роботи генератора постійного струму
Якщо до кінців петлі провідника, всередині якої обертається постійний магніт, підключити навантаження, то в ній потече змінний струм. Станеться це тому, що полюси магніту міняються місцями. На цьому ефекті засноване принцип роботи генераторів змінного струму, які є братами-близнюками машин постійного напруження.
Вся хитрість, завдяки якій отримується струм не змінює напрямку, полягає в тому, щоб встигати комутувати точки підключення навантаження з тією ж швидкістю, з якою обертається магніт. Здійснити це завдання може тільки колектор – особливий пристрій, що складається з декількох струмопровідних секторів, розділених діелектричними пластинами. Воно закріплюється на якорі електричної машини і обертається синхронно з ним.
Знімання електричної енергії з якоря здійснюється щітками – шматочками графіту, має високу електропровідність і низький коефіцієнт тертя ковзання. В той момент, коли струмопровідні сектора колектора міняються місцями, индуцируемая ЕРС стає нульовою, але змінити знак вона не встигає, оскільки щітка передана токосъемному сектору, підключеному до іншого кінця провідника.
Є кілька методів для вирішення питання: як підключити генератор до мережі вдома. Можна використовувати перекидний або реверсивний рубильник, або ж встановлювати агрегат з автоматичною системою запуску.
Як знаходити можливі несправності генераторів і лагодити їх — підкаже докладна інструкція.
В результаті, на виході пристрою виходить пульсуюча напруга однієї величини. Щоб згладити пульсацію напруги використовується кілька якірних обмоток. Чим їх більше, тим менше кидки напруги на виході генератора. Кількість струмознімальних секторів на колекторі завжди в два рази більше, ніж обмоток якоря.
Знімання генеруємої напруги з обмотки якоря, а не статора, є корінним відзнакою машини постійного струму від змінного. Це ж зумовило і їхній істотний недолік: втрати на тертя між щітками і колектором, іскріння та нагрівання.
З’ясовуємо, як влаштований агрегат
Будь-яка електрична машина, генератор постійного струму складається з якоря і статора.
Якір збирається з сталевих пластин з поглибленнями, в які вкладаються обмотки. Їх кінці приєднуються до колектора, який складається з мідних пластин, розділених діелектриком. Колектор, якір з обмотками і вал електричної машини після складання стають єдиним цілим.
Статор генератора є одночасно і його корпусом, на внутрішній поверхні якого закріплюється кілька пар постійних або електричних магнітів. Зазвичай використовуються електричні, сердечники яких можуть бути відлиті разом з корпусом (для машин малої потужності) або набрані з металевих пластин.
Також на корпусі передбачається місце для кріплення струмознімальних щіток. В залежності від кількості полюсів магнітів на статорі змінюється і кількість графітових елементів. Скільки пар полюсів, стільки і щіток.
Типи підключення електричних магнітів статора
Генератори постійного струму різняться за типом підключення електричних магнітів статора. Вони можуть бути:
- з незалежним збудженням;
- паралельним;
- послідовним.
При незалежному збудженні електричні магніти статора підключаються до автономного джерела постійного струму. Зазвичай це робиться через реостат. Перевагою такої схеми є можливість регулювання генерується електричної потужності в широких межах. Недоліком – необхідність мати додаткове джерело живлення.
Інші два способи є приватними випадками самозбудження генератора, яке можливо при невеликому залишковий магнетизм статора. При паралельній роботі генератора постійного струму електромагніти статора харчуються частиною генеруємої напруги. Це найпоширеніша схема.
Для вибору оптимальної температури жала інструменту цілком можливо зробити регулятор потужності для паяльника своїми руками. При цьому існує кілька схем складання, у яких є свої переваги і недоліки.
З принципами роботи сімісторов познайомить ця стаття. Як на таких напівпровідниках зібрати регулятор потужності, можна дізнатися тут.
При послідовному збудженні ланцюг електромагнітів включається послідовно з навантажувальною ланцюгом якоря. Величина струму, що протікає по электромагнитам, істотно залежить від навантаження генератора. Тому така схема використовується тільки для підключення тягових двигунів постійного струму, які при гальмуванні переходять в режим генерації.
Застосовується і змішана схема підключення обмотки збудження – паралельно-послідовна. Для цього на кожному полюсі електромагніту повинно бути дві ізольовані обмотки (включається послідовно зазвичай складається всього з двох–трьох витків). Такі електричні машини застосовуються в тому випадку, якщо потрібно обмежити струм короткого замикання в навантаженні. Наприклад, у мобільних зварювальних агрегатах.
Наявність колекторно-щіткового вузла істотно ускладнює конструкцію електричної машини. Крім того, передача генерованої енергії через нього здійснюється з великими втратами і фізичними навантаженнями. Тому, там де це можливо, машини постійного струму замінюють асинхронними генераторами з выпрямительным мостом. Такі, наприклад, всі автомобільні джерела електроенергії.
Пристрій і принцип роботи генератора постійного струму на відео
