Генератори постійного струму

У схемах електрообладнання двигунів внутрішнього згоряння в основному використовуються дво- і чотириполюсні шунтаційні (з паралельним збудженням) генератори (рис. 7).

Генератор складається з корпусу 1, до якого гвинтами кріпляться сердечники полюсів збудження 10. Корпус і сердечники генератора виготовлені з електротехнічної сталі. Така сталь має значний залишковий магнетизм, що забезпечує самозбудження генератора, і дає можливість змінювати магнітний потік збудження в широкому діапазоні в різних режимах роботи генератора

.

Рис. 7. Генератор постійного струму: а - загальний вигляд і пристрій; б - електричне коло; 1 - тіло; 2 - якір; 3 - затискачі; 4 - захисна стрічка; 5 - колектор; 6 - пружина щіткового апарату; 7 - кисті; 8 - щіткотримачі; 9 - обмотка збудження; 10 - серцевина; 11 - обкладинка

На полюсах збудження встановлена обмотка збудження 9, яка виконана з мідного дроту в емалевій або лаковій ізоляції. Котушки обмотки збудження обплетені тафтовою стрічкою і просочені ізоляційним лаком.

Для підключення обмотки збудження паралельно навантаженню один її кінець з'єднують з корпусом генератора (землею) і негативною щіткою, а інший - з ізольованим від корпусу генератора затискачем 3, маркованим буквою 111 (шунт).

Якір генератора складається з вала, сердечника, обмотки і колектора. Сердечник збирається з пластин електротехнічної сталі товщиною 0,8-1,2 мм. Ці пластини покриті ізоляційним лаком для зниження впливу вихрових струмів (струми Фуко).

Сердечник запресовується на вал за допомогою невеликих поздовжніх шліців (накатки), які утримують сердечник від провертання. На валу розміщений ведучий шків з ребрами для створення потоку охолоджуючого повітря, що проходить через спеціальні вентиляційні отвори в кришці 11.

Рис. 8. Колектори генератора: а, б - на металевій втулці; з - на пластиковій втулці; 1 - колекторні пластини; 2 - сталева втулка; 3 - фігурні шайби; 4 - ізолююча прокладка; 5 - стяжна гайка; 6 - півники; 7 - пластикова втулка; 8 - цинкова втулка

Обмотка якоря виконана з мідного дроту діаметром 0,8-1,5 мм, вона укладається в пази сердечника, в які вставляються прокладки з електрокартону (преспан), зігнуті за формою канавки і захищають дроти від замикання на землю якоря.

Обмотка закріплюється в пазах якоря за допомогою клинів, напресованих над її провідниками. Клини виготовляються з електрокартону, дерева (суха береза, бук) або волокна.

Обмотка якоря складається з ділянок, кінці яких припаяні до пластин колектора.

Залежно від способу намотування і з'єднання секцій обмотки якоря можуть бути петлевими або хвильовими.
У схемах електрообладнання двигунів внутрішнього згоряння в основному використовуються дво- і чотириполюсні шунтаційні (з паралельним збудженням) генератори (рис. 7).

У генераторах постійного струму двигунів внутрішнього згоряння зазвичай використовується петльова обмотка, і лише в деяких чотириполюсних генераторах (Г 107, Г 8-В) - хвильова обмотка.

Після намотування якоря генератора його обмотку просочують лаками на водній основі і піддають гарячій сушці. Просочений і висушений якір покритий міцною лаковою плівкою, що забезпечує опір ізоляції обмоток не менше 5 мОм.

Рис. 9. Щіткотримач: 1 - колектор; 2 - щітка; 3 - передня стінка; 4 - хомут; 5 - шнур; 6 - важіль; 7 - вісь; 8 - пружина; 9 - зупинка

Колектор генератора випрямляє змінний струм, що протікає на ділянках обмотки якоря, який через щітки передається в зовнішній ланцюг.

Колектор складається з мідних колекторних пластин з ламелей 1 (рис. 8, а), ізольованих одна від іншої міканіновими прокладками. Пластини колектора і міканінові прокладки затиснуті на сталевій втулці 2 і ізольовані від останньої фасонними шайбами 3 і прокладкою 4.

Після складання колектора сталеву втулку розвальцьовують або затягують гайкою 5 (рис. 8, б). Кінці ділянок обмотки припаяні до півників колекторних пластин 6.

Колектор може бути зібраний за допомогою пластмасової втулки 7 (рис. 8, в), всередині якої запресована цинкова втулка 8.

Щітки відводять і відводять струм від колектора; Вони являють собою графітові або мідно-графітові пластини. Для забезпечення надійного контакту щітки повинні щільно прилягати до пластин колектора, тому їх розміщують в щіткотримачах.

Щіткотримачі в генераторах двигунів внутрішнього згоряння частіше використовуються струменевого типу (рис. 9). Поздовжня вісь щітки 2 утворює кут 26-28° з радіусом окружності колектора.

Щітка притиснута пружиною 8 до передньої стінки 5, протилежної напрямку руху колектора 1. Щіткотримач має три стінки; Четверта стінка - упор 9, який оберігає щітку від випадання. Якщо щітка щільно притиснута до передньої стінки, то між щіткою і упором встановлюють зазор в 0,5-0,6 мм, що забезпечує вільне переміщення щітки в щіткотримачі.

При обертанні якоря сила тертя між колектором і щіткою прагне відірвати останню від передньої стінки, внаслідок чого тертя щітки об стінку щіткотримача незначне і вона легко переміщається по своїй осі в разі нерівності колектора. Це зменшує вібрацію щіткотримача та іскри на колекторі.

Сила тиску важеля 6 на щітку залежить від натягу пружини 8. Важіль 6 обертається на осі 7. Для підключення до зовнішнього ланцюга щітка має мідний шнур 5 і хомут 4.

Нижче наведені технічні характеристики генераторів постійного струму. Електрична потужність генератора постійного струму залежить від числа обертів якоря і навантаження генератора: зі збільшенням числа оборотів і зменшенням навантаження електрична потужність генератора зростає. Для вивчення роботи генератора беруться різні характеристики.

Характеристика навантаження показує залежність струму навантаження / числа оборотів при постійній напрузі на клемах генератора. Для цього потрібно змінити число обертів якоря до досягнення значення, що відповідає номінальній напрузі, і навантажити генератор, збільшуючи число оборотів для підтримки номінальної напруги. При цьому вимірюється число оборотів якоря і струм навантаження.

Характеристика ККД генератора визначається шляхом вимірювання потужності, необхідної для його приведення в рух з різними швидкостями. Випробування проводяться, коли генератор видає номінальну потужність. У всіх випадках ККД генератора знижується зі збільшенням числа оборотів якоря.

Зі збільшенням числа обертів якоря напруга генератора зростає. Для того щоб підтримувати постійну напругу при збільшенні числа оборотів якоря, необхідно зменшувати магнітний потік збудження, т. Е. Струм збудження.

Опір обмотки збудження можна змінювати за допомогою реостата, але на практиці це представляє великі труднощі. Найбільш поширеним є автоматичний електромагнітний регулятор напруги, який регулює струм збудження шляхом періодичного включення і виключення опору в ланцюзі збудження.