직류 발전기

DC 제너레이터의 작동 원리

발전기는 다음의 사용을 기반으로 합니다. 전자기 유도의 법칙에 따르면 자기장에서 이동하고 자속을 가로지르는 도체에서, ef에 의해 유도됩니다.

DC 기계의 주요 부품 중 하나는 자속이 닫히는 자기 회로입니다. DC 기계의 자기 회로(그림 1)는 고정 부분인 고정자 1과 회전하는 부분인 회전자 4로 구성됩니다. 고정자는 자극 2를 포함하여 기계의 다른 부품이 부착되는 강철 케이스입니다. On 자극(3)에는 여자 코일이 배치되고 직류에 의해 전원이 공급되고 주 자속 Ф0이 생성됩니다.

쌀. 1. 4극 DC 기계의 자기 회로

쌀. 2. 로터의 자기 회로가 조립되는 시트: a — 개방형 채널, b — 반폐쇄형 채널

기계의 로터는 샤프트와 환기를 위한 원주형 홈과 구멍이 있는 스탬핑 강판으로 조립됩니다(그림 2). 회 전자의 채널 (그림 1의 5)에는 DC 기계의 작동 권선, 즉 주 자속에 의해 em이 유도되는 권선이 놓여 있습니다. 등. ~와 함께이 권선을 전기자 권선이라고 합니다(따라서 DC 기계의 회 전자는 일반적으로 전기자라고 함).

e 등의 의미 c. DC 발전기는 전환될 수 있지만 극성은 일정하게 유지됩니다. DC 발전기의 작동 원리는 그림 1에 나와 있습니다. 삼.

영구 자석의 극은 자속을 생성합니다. 전기자 권선이 하나의 회전으로 구성되어 있고 그 끝이 서로 분리된 서로 다른 하프 링에 연결되어 있다고 상상해 보십시오. 이 하프 링 수집가를 형성, 전기자 권선의 회전과 함께 회전합니다. 동시에 고정 브러시가 컬렉터를 따라 미끄러집니다.

코일이 자기장에서 회전하면 EMF가 유도됩니다.

여기서 B는 자기 유도, l은 와이어의 길이, v는 선속도입니다.

코일의 평면이 극의 중심선 평면과 일치하면 (코일이 수직으로 위치함) 와이어가 최대 자속을 가로 지르고 최대 e 값이 유도됩니다. 등. c. 윤곽선이 수평일 때, 예를 들어 등. v. 전선에서 0입니다.

e. 등의 방향 도체의 p는 오른손 법칙에 의해 결정됩니다(그림 3에서 화살표로 표시됨). 코일이 회전하는 동안 와이어가 다른 극 아래를 통과하면 e의 방향입니다. 등. v. 그는 거듭났다. 그러나 컬렉터가 코일과 함께 회전하고 브러시가 고정되어 있으므로 북극 아래에 있는 와이어는 항상 위쪽 브러시에 연결됩니다. 등. v. 브러시에서 멀어지는 방향. 결과적으로 브러시의 극성은 변경되지 않고 e 방향으로 변경되지 않습니다. 등. 브러시 — egSCH(그림 4).

쌀. 3. 가장 간단한 DC 발전기

쌀. 4. 기전력의 시간 변화.가장 간단한 DC 발전기

전자이지만 c.가장 간단한 직류 발전기는 방향이 일정하고 값이 변경되어 한 번에 최대 값의 두 배와 제로 값의 두 배를 회전합니다. 이러한 리플이 큰 DC는 대부분의 DC 수신기에 적합하지 않으며 엄격한 의미에서 일정하다고 할 수 없습니다.

리플을 줄이기 위해 DC 제너레이터의 전기자 권선은 많은 수의 권선(코일)으로 구성되고 컬렉터는 서로 격리된 다수의 컬렉터 플레이트로 구성됩니다.

4개의 권선(1, 2, 3, 4)으로 구성된 원형 전기자 권선(그림 5)의 예를 사용하여 파도를 평활화하는 과정을 살펴보겠습니다. 각 권선은 2회입니다. 전기자는 주파수 n으로 시계 방향으로 회전하고 전기자 외부에 위치한 전기자 권선에 e가 유도됩니다. 등. (방향은 화살표로 표시됩니다).

전기자 권선은 직렬 연결된 권선으로 구성된 폐쇄 회로입니다. 그러나 브러시의 경우 전기자 권선은 두 개의 병렬 분기입니다. 무화과에서. 5, 그리고 하나의 병렬 분기는 코일 2로 구성되고 두 번째는 코일 4로 구성됩니다(코일 1과 3에서는 EMF가 유도되지 않으며 양쪽 끝에서 하나의 브러시에 연결됨). 무화과에서. 그림 5b에서 앵커는 1/8 회전 후 취하는 위치에 표시됩니다. 이 위치에서 하나의 병렬 전기자 권선은 직렬 연결된 코일 1 및 2와 직렬 연결된 코일 3 및 4 중 두 번째로 구성됩니다.

쌀. 5. 링 전기자를 사용한 가장 간단한 DC 발전기 구성

전기자가 브러시에 대해 회전할 때 각 코일은 일정한 극성을 갖습니다. 주소 변경 등 c. 전기자의 회전에 따른 권선이 그림에 나와 있습니다. 6, 가. 디.디.C. 브러시의 경우 e와 같습니다. 등. v. 전기자 권선의 각 병렬 분기. 무화과. 도 5는 e 등을 나타낸다. c. 병렬 분기는 e와 같습니다. 등. c. 하나의 코일 또는 수량 e. 등. c. 2개의 인접한 권선:

이 맥동의 결과로 e. 등. c. 전기자 권선이 크게 줄어듭니다(그림 6, b). 회전수와 집전판 수를 늘림으로써 거의 일정한 방사선을 얻을 수 있습니다. 등. v. 전기자 권선.

DC 발전기 설계

전기 공학의 기술 발전 과정에서 기본 세부 사항은 동일하게 유지되지만 DC 기계의 설계가 변경됩니다.

산업에서 생산되는 DC 기계 유형 중 하나의 장치를 고려하십시오. 언급했듯이 기계의 주요 부품은 고정자와 전기자입니다. 강철 실린더 형태로 만들어진 고정자 6(그림 7)은 다른 부품을 고정하고 기계적 손상을 방지하는 역할을 하며 자기 회로의 고정 부품입니다.

자극 4는 고정자에 부착되며, 이는 영구 자석 (저전력 기계의 경우) 또는 전자석. 후자의 경우, 여기 코일(5)이 극에 배치되어 직류가 공급되고 고정자에 대해 고정 자속을 생성합니다.

극 수가 많으면 권선이 병렬 또는 직렬로 연결되지만 북극과 남극이 번갈아 나타납니다(그림 1 참조). 자체 권선이 있는 추가 극은 주 극 사이에 있습니다. 엔드 실드 7은 고정자에 부착됩니다(그림 7).

DC 기계의 전기자(3)는 와전류로 인한 전력 손실을 줄이기 위해 강판으로 조립됩니다(그림 2 참조). 시트는 서로 절연되어 있습니다.전기자는 기계의 자기 회로에서 움직일 수 있는(회전하는) 부분입니다. 전기자 코일 또는 작업 코일(9)은 전기자 채널에 배치됩니다.

쌀. 6. 링 전기자의 권선과 권선에서 EMF의 시간 변화

기계는 현재 전기자 및 드럼 유형의 권선으로 제조됩니다. 이전에 고려한 링 전기자 권선에는 다음과 같은 단점이 있습니다. e. 등. c. 전기자의 외부 표면에 위치한 도체에서만 유도됩니다. 따라서 와이어의 절반만 활성화됩니다. 드럼의 전기자 권선에서 모든 와이어가 활성화됩니다. 즉, 동일한 e를 생성합니다. 링 전기자 기계와 마찬가지로 전도성 재료의 거의 절반이 필요합니다.

그루브에 위치한 전기자 권선의 도체는 회전의 앞부분으로 상호 연결됩니다. 각 슬롯에는 일반적으로 여러 와이어가 포함되어 있습니다. 한 슬롯의 컨덕터는 다른 슬롯의 컨덕터에 연결되어 코일 또는 섹션이라는 직렬 연결을 형성합니다. 섹션은 직렬로 연결되어 폐회로를 형성합니다. 결합 순서는 다음과 같아야 합니다. e. 등. v. 하나의 병렬 분기에 포함된 와이어의 방향이 동일했습니다.

무화과에서. 그림 8은 2극 기계의 가장 간단한 드럼 전기자 권선을 보여줍니다. 실선은 컬렉터 측에서 섹션이 서로 연결되어 있음을 나타내고 점선은 반대쪽 와이어의 끝 연결을 나타냅니다. 스트립은 섹션의 연결 지점에서 수집판으로 만들어집니다. e. 등의 방향 p. 코일의 와이어에서 그림에 표시됩니다: «+» — 판독기 방향, «•» — 판독기 방향.

이러한 전기자의 권선에는 두 개의 병렬 분기가 있습니다. 첫 번째는 슬롯 1, 6, 3, 8의 와이어로 형성되고 두 번째는 슬롯 4, 7, 2, 5의 와이어로 형성됩니다. 전기자가 회전할 때 , 평행 분기를 형성하는 와이어의 슬롯 조합은 항상 변경되지만 항상 병렬 분기는 공간에서 일정한 위치를 차지하는 4개의 채널의 와이어에 의해 형성됩니다.

쌀. 7. 드럼형 전기자 DC 기계의 배치

쌀. 8. 가장 단순한 권선

공장에서 생산되는 기계에는 드럼 전기자 둘레를 따라 수십 또는 수백 개의 홈이 있고 전기자 권선 섹션 수와 동일한 집전판 수가 있습니다.

컬렉터 1(그림 7 참조)은 전기자 권선 섹션의 연결 지점에 연결되고 변수 e를 변환하는 역할을 하는 서로 격리된 구리판으로 구성됩니다. 등. v. 전기자 권선의 전선에서 상수 e. 등. c. 발전기의 브러시 2 또는 네트워크에서 모터의 브러시에 공급되는 직류를 모터의 전기자 권선 와이어의 교류로 변환합니다. 컬렉터는 전기자와 함께 회전합니다.

전기자가 회전하면 고정 브러시 2가 컬렉터를 따라 미끄러지며 브러시는 흑연 및 구리-흑연입니다. 특정 각도로 회전할 수 있는 브러시 홀더에 장착됩니다. 환기용 임펠러(8)가 앵커에 연결된다.

DC 발전기의 분류 및 매개변수

DC 발전기의 분류는 여기 코일의 전원 유형을 기반으로 합니다. 구별하다:

1.여자 코일이 외부 전원(배터리 또는 기타 직류 전원)에 의해 전원을 공급받는 자려 발전기. 저전력 발전기(수십 와트)에서 주 자속은 영구 자석에 의해 생성될 수 있으며,

2. 여자 코일이 발전기 자체에 의해 전력을 공급받는 자려 발전기. 외부 회로와 관련하여 전기자 및 여자 권선의 연결 방식에 따르면 여자 권선이 전기자 권선 (션트 제너레이터)과 병렬로 연결된 병렬 여자 발생기, 직렬 여자 발생기가 있습니다. 권선은 직렬로 연결되고(직렬 발전기), 하나의 여자 권선이 전기자 권선과 병렬로 연결되고 두 번째 권선이 직렬로 연결되는 혼합 여기가 있는 발전기(결합 발전기)가 연결됩니다.

DC 발전기의 정격 모드는 정격 전력 - 발전기가 수신기에 제공하는 전력, 전기자 권선 단자의 정격 전압, 전기자의 정격 전류, 여자 전류, 정격 주파수 전기자의 회전. 이 값은 일반적으로 생성기의 여권에 표시됩니다.