Назад: Содержание

Приложение 17

Коллекторные генераторы

Основными элементами сварочного коллекторного генератора постоянного тока, рис. П17, являются: статор с корпусом 1, четырьмя основными магнитными полюсами 4 и обмотками возбуждения 2 и 3; якорь с сердечником 6, в пазах которого уложена обмотка 5; коллектор якоря 9, набранный из медных изолированных пластин; четырех токосъемных щетки 8, а также выводные клеммы 7.

Рис. П17. Схема конструкции (а), принципиальная схема коллекторного генератора – (б); - временные диаграммы тока в обмотках (в); – выходной сигнал на клеммах генератора г

На рисунке упрощенно показана только часть генератора. Отсутствует левая обмотка между щитками Щ1 и Щ2, однако этого достаточно для пояснения работы генератора.

Принцип преобразования механической энергии вращения якоря в электрическую энергию основан на явлении электромагнитной индукции. При движении проводника длиной ℓ со скоростью v в магнитном поле с индукцией В в нем возникает ЭДС е = Вℓv.

При пропускании тока по обмоткам возбуждения 2 и 3 в магнитной системе генератора возникает магнитный поток Ф, который замыкается по железу статора и якоря. Если привести во вращение якорь, то активные проводники его обмотки будут пресекать магнитные силовые линии потока, и в каждом из них будет возникать единичная ЭДС е₁-е₄. Направление «единичных» ЭДС определяется правилом левой руки.

При вращении якоря единичные ЭДС меняются как по величине, так и по направлению (см. рис. П17,в). У четырехполюсного генератора полный период изменения ЭДС приходится на половину оборота вращения якоря. Для уменьшения пульсаций ЭДС полюсным наконечникам придают форму, обеспечивающую постоянство потока в зазоре между полюсами и якорем. В результате кривая ЭДС приобретает трапециидальную форму.

Постоянство направления тока обеспечивается коллекторно-щеточным устройством. Для момента, изображенного на рис. П17.а, ЭДС всех проводников на участке между пластинами П8 и П1 коллектора совпадают по направлению, вызывая ток в нагрузке в направлении, показанном стрелкой. Для получения максимальной суммарной ЭДС Е_r = е₁+е₂+е₃+е₄ щетки Щ1 и Щ2 устанавливают так, как показано на рис. П17, а. Момент на рис. П17, в соответствует интервалу Θ₁ – Θ₂, с момента Θ₂ сменится направление ЭДС е₁ и е₂, но под щеткой Щ1 к этому моменту окажется уже пластина П3 и П4, поэтому ток от щетки Щ1 к выводу и далее по нагрузке не изменит свое направление. Таким образом, коллекторно-щеточное устройство обеспечивает механическое выпрямление переменного тока обмотки якоря.

ЭДС на остальных участках обмотки якоря (между щетками Щ2 и Щ3, Щ3 и Щ4, Щ4 и Щ1) оказывается такой же, как и между Щ1 и Щ2. При этом щетки Щ1 и Щ3 под южным полюсом магнитной системы имеют положительный потенциал. Как следует из принципиальной схемы рис. П17, б, обмотка якоря образует четыре параллельные ветви, так. что общая ЭДС генератора равна ЭДС одного участка между любой парой щеток Е_r = е₁+е₂+е₃+е₄ (рис. П17, г).