直流発電機

直流発電機の動作原理

ジェネレーターは次の使用に基づいています。 電磁誘導の法則これによると、磁場中を移動して磁束を横切る導体では、 ef によって誘発されます。

DC マシンの主要部品の 1 つは、磁束が通過する磁気回路です。 DC 機械の磁気回路 (図 1) は、固定部分であるステーター 1 と回転部分であるローター 4 で構成されています。ステーターは鋼製のケースで、磁極 2 を含む機械の他の部品が取り付けられています。磁極 3 には励磁コイルが配置され、直流電流によって主磁束 Ф0 が生成されます。

米。 1. 4極直流機の磁気回路

米。 2. ローターの磁気回路を組み立てるシート: a — オープンチャンネル付き、b — セミクローズドチャンネル付き

機械のローターは、シャフトと通気用の円周方向の溝と穴を備えたプレス鋼板から組み立てられています (図 2)。ローターのチャネル (図 1 の 5) には、DC 機械の作動巻線、つまり主磁束によって em が誘導される巻線が配置されています。等とこの巻線は電機子巻線と呼ばれます (したがって、DC 機の回転子は通常、電機子と呼ばれます)。

eの意味などc. DC ジェネレーターは切り替えることができますが、その極性は一定のままです。 DC発電機の動作原理を図に示します。 3.

永久磁石の極は磁束を生成します。電機子巻線が 1 つのターンで構成され、その端が互いに絶縁された異なるハーフリングに取り付けられていると想像してください。このハーフリングは コレクターを結成する、電機子巻線の回転に伴って回転します。同時に、固定ブラシがコレクターに沿ってスライドします。

コイルが磁界中で回転すると、コイル内に起電力が誘導されます。

ここで、B は磁気誘導、l はワイヤの長さ、v は線速度です。

コイルの平面が極の中心線の平面と一致する (コイルが垂直に配置されている) 場合、ワイヤーは最大磁束を横切り、e の最大値がワイヤー内に誘導されます。等c. 輪郭が水平の場合、例:等ワイヤー内の v. はゼロです。

eの方向など導体のpは右手の法則で決まります（図3では矢印で示しています）。コイルの回転中にワイヤがもう一方の極の下を通過するとき、e の方向になります。等v. 彼は回心した。しかし、コレクタはコイルとともに回転し、ブラシは静止しているため、N 極の下にあるワイヤは常に上部のブラシに接続されます。等v. ブラシから離れる方向に向けられています。その結果、ブラシの極性は変化しないままとなり、したがって e 方向にも変化しません。等ブラシ上 — 例：SCH (図 4)。

米。 3. 最も単純な直流発電機

米。 4. 起電力の時間変化。最も単純な直流発電機

e.などですが、 c. 最も単純な直流発電機は方向が一定で、その値は変化し、1 回転で最大値の 2 倍、ゼロ値の 2 倍回転します。このような大きなリップルを持つ DC はほとんどの DC レシーバーには適しておらず、言葉の厳密な意味では定数とは言えません。

直流発電機の電機子巻線はリップルを低減するために多数の巻数（コイル）で構成され、集電体は互いに絶縁された多数の集電板で構成されています。

それぞれ 2 ターンの 4 つの巻線 (1、2、3、4) で構成される円形の電機子巻線 (図 5) の例を使用して、波を平滑化するプロセスを考えてみましょう。電機子は周波数 n で時計回りに回転し、電機子の外側にある電機子巻線に e が誘導されます。等(方向は矢印で示されています)。

電機子巻線は、直列接続された巻線で構成される閉回路です。しかし、ブラシに関して言えば、電機子巻線は 2 つの平行な分岐です。図では。 1 つの並列分岐はコイル 2 で構成され、2 番目の並列分岐はコイル 4 で構成されます (コイル 1 と 3 では、EMF は誘導されず、両端で 1 つのブラシに接続されています)。図では。図５ｂでは、アンカーは１／８回転した後の位置で示されている。この位置では、1 つの並列電機子巻線は直列接続されたコイル 1 と 2 で構成され、2 番目の直列接続コイル 3 と 4 で構成されます。

米。 5. リングアーマチュアを備えた最も単純な直流発電機のスキーム

アーマチュアがブラシに対して回転するとき、各コイルは一定の極性を持ちます。住所変更等c. アーマチュアの回転に合わせた巻線を図に示します。 6、a. D.d.ブラシ上の C は e に等しい。等v. 電機子巻線の各並列分岐。イチジク。 5 は e. などを示しています。 c. 並列分岐は e に等しい。等c. コイル 1 個または数量 e.等c. 2 つの隣接する巻線:

このeの脈動の結果として。等c. 電機子巻線が大幅に減少します (図 6、b)。巻数と集電板を増やすことで、ほぼ一定の放射を得ることができます。等v. 電機子巻線。

DC 発電機の設計

電気工学の技術進歩の過程で、基本的な詳細は同じでも、DC 機械の設計は変化します。

業界で製造されている DC マシンの 1 つのタイプのデバイスを考えてみましょう。前述したように、機械の主要部品はステーターとアーマチュアです。ステーター 6 (図 7) は鋼製シリンダーの形で作られており、他の部品を固定し、機械的損傷から保護する役割を果たし、磁気回路の固定部分です。

ステータには磁極 4 が取り付けられており、 永久磁石 (低電力機械の場合) または電磁石。後者の場合、励磁コイル５は極上に配置され、直流電流が供給され、ステータに対して定常磁束を生成する。

極数が多い場合、その巻線は並列または直列に接続されますが、N 極と S 極が交互になるように接続されます (図 1 を参照)。独自の巻線を備えた追加の極が主極の間に配置されています。エンドシールド 7 がステータに取り付けられています (図 7)。

DC 機の電機子 3 は、渦電流による電力損失を低減するために鋼板から組み立てられています (図 2 を参照)。シートは互いに絶縁されています。アーマチュアは、機械の磁気回路の可動 (回転) 部分です。電機子コイルまたは作動コイル９は、電機子チャネル内に配置される。

米。 6. 巻線およびリング電機子の巻線からの起電力の時間変化

現在、機械はアーマチュアおよびドラムタイプの巻線を使用して製造されています。前に検討したリング電機子巻線には、次のような欠点があります。等c. は、アーマチュアの外面にある導体にのみ誘導されます。したがって、ワイヤの半分だけがアクティブになります。ドラムの電機子巻線では、すべてのワイヤがアクティブになり、同じ電子を作成します。リングアーマチュア機械の場合と同様に、導電性材料のほぼ半分が必要です。

溝内に位置する電機子巻線の導体は、ターンの前部によって相互接続されます。通常、各スロットには複数のワイヤが含まれています。一方のスロットの導体は、もう一方のスロットの導体に接続されてコイルまたはセクションと呼ばれる直列接続を形成し、これらのセクションが直列に接続されて閉回路を形成します。結合順序は次のとおりである必要があります。 e．等v. 1 つの並列分岐に含まれるワイヤの方向が同じであること。

図では。図 8 は、2 極機の最も単純なドラム電機子巻線を示しています。実線はコレクタ側の各セクションの相互接続を示し、破線は反対側のワイヤの端部接続を示します。ストリップは、セクションの接続点から集電板に作られます。 eの方向などコイルのワイヤの p. は図に示されています: «+» — リーダーからの方向、«•» — リーダーへの方向。

このようなアーマチュアの巻線にも 2 つの平行な分岐があります。最初の分岐はスロット 1、6、3、8 のワイヤによって形成され、2 番目の分岐はスロット 4、7、2、5 のワイヤによって形成されます。アーマチュアが回転すると、ワイヤが平行な分岐を形成するスロットの組み合わせは常に変化しますが、常に平行な分岐は空間内の一定の位置を占める 4 つのチャネルのワイヤによって形成されます。

米。 7. ドラム式電機子直流機の配置

米。 8. 最も単純な巻き方

工場で製造される機械には、ドラムのアーマチュアの円周に沿って数十から数百の溝があり、アーマチュア巻線のセクションの数と同じ数のコレクタ プレートが付いています。

コレクタ 1 (図 7 を参照) は、互いに絶縁された銅板で構成され、電機子巻線のセクションの接続点に接続され、変数 e を変換する役割を果たします。等v. 電機子巻線の定数 e。等c. 発電機のブラシ 2 上で、またはネットワークからモーターのブラシに供給される直流電流をモーターの電機子巻線のワイヤ内で交流電流に変換します。コレクタはアーマチュアとともに回転します。

アーマチュアが回転すると、グラファイトおよび銅グラファイトからなる固定ブラシ 2 がコレクタに沿ってスライドします。これらは、特定の角度で回転できるブラシ ホルダーに取り付けられています。アンカーには換気用の羽根車８が接続されている。

直流発電機の分類とパラメータ

直流発電機は励磁コイルの電源の種類によって分類されます。区別：

1.自励式発電機。その励磁コイルは外部電源 (バッテリーまたはその他の直流電源) によって電力を供給されます。低出力発電機 (数十ワット) では、主磁束は永久磁石によって生成されます。

2. 自励式発電機。その励磁コイルは発電機自体によって電力を供給されます。外部回路に対する電機子巻線と励磁巻線の接続方式により、励磁巻線が電機子巻線（分路発電機）と並列に接続された並列励磁発電機と、これらが並列に接続された直列励磁発電機があります。巻線が直列に接続されている発電機 (直列発電機)、1 つの励磁巻線が電機子巻線と並列に接続されている混合励磁発電機、および 2 つ目の励磁巻線が直列に接続されている発電機 (複合発電機) があります。

DC 発電機の定格モードは、定格電力、つまり発電機が受信機に与える電力、電機子巻線の端子の定格電圧、電機子の定格電流、励磁電流、定格周波数によって決まります。アーマチュアの回転。これらの値は通常、発電機のパスポートに記載されています。