Якорь генератора это: Якорь в генераторе что это

Содержание

Якорь в генераторе что это

Типичные неисправности якоря генератора и борьба с ними

Как известно, генераторный узел представляет собой неотъемлемую часть любого современного автомобиля. Благодаря этому устройству осуществляется зарядка АКБ во время езды, а также питание всего электрооборудования. Но как и любой другой механизм, генератор может выйти из строя по разным причинам. В этой статье мы расскажем, в каких случаях необходимо ремонтировать якорь генератора и как производится его диагностика.

Содержание

[ Раскрыть]

[ Скрыть]

Описание якоря генератора

Перед тем, как проверить узел, ознакомьтесь с основной информацией. Состоит якорь из таких элементов:

вал;
контактные кольца;
щеточный узел;
коллектор;
обмотка возбуждения;
сердечник.

Сердечник устройство включает в себя несколько листов, выполненных из электротехнической стали, их толщина должна составлять 0. 5 мм. Сердечник монтируется в вал, но если диаметр якоря очень большой, то в цилиндрическую втулку. Что касается коллектора, то в его состав входят медные пластины, число которых может отличаться в зависимости от конструкции. Коллектор собирается отдельно, после чего он впрессовывается в вал посредством изолирующей втулки.

Устройство якоря генераторного узла

Обмотка выполнена в виде нескольких секций, их концы монтируются в специальные выступы на пластинах коллектора. При помощи последнего секции обмотки соединены друг с другом последовательным образом, формируя замкнутую цепь. Обмотки могут быть волновыми либо петлевыми. В первых выводы секций подключаются к коллекторному узлу, а друг с другом они соединяются волнообразно. В петлевых устройствах выводы подключены к коллекторным пластинам, а друг с другом они соединяются непосредственно на коллекторе.

Принцип действия

Якорь генераторного узла вращается в результате воздействия подшипниковых щитов, а также самих подшипников, установленных на валу. Сам щит, который находится рядом с коллектором, называется передним. Позади этого щита, на валу, расположена крылатка, предназначенная для охлаждения устройства. Чтобы обеспечить приток воздуха, а также отвести тепло, в щитах имеются специальные отверстия, которые закрываются при помощи защитных кожухов с сетками. В переднем щите также имеются отверстия, но они необходимы для обслуживания составных элементов устройства.

Якорь устройства подключается к сети посредством щеточного узла. Сами элементы расположены на специальных держателях, который зафиксированы на так называемых пальцах. Эти пальца расположены на траверсе, которая, в свою очередь, зафиксирована на переднем щите или станине, в зависимости от конструкции. Давление щеточных элементов можно регулировать, для этого предусмотрены специальные пружины.

Количество так называемых пальцев щеток соответствует числу полюсов, при чем у одной их половины полярность должна быть положительной, а у второй — отрицательной. В целом щеточный узел разделяет обмотку на несколько параллельных ветвей, их число также может различаться в зависимости от вида обмотки (автор видео — Volodymyr Zagryvyi / Владимир Загривый).

<center><ins class="adsbygoogle" style="display:inline-block;width:580px;height:400px" data-ad-client="ca-pub-1812626643144578" data-ad-slot="8813674614"></ins> <script>(adsbygoogle=window.adsbygoogle||[]).push({});</script></center>

Бортовая сеть транспортного средства соединяется с генераторным узлом посредством специальном коробки выводов, где имеется плата с отметками выводов на обмотках. Для обеспечения подъема либо перемещения генераторного узла на верхней части станины имеется соответствующий болт. На ее корпусе установлена табличка, где указан производитель, а также основные технические данные об устройстве. Один из основных недостатков генераторного устройства заключается в достаточно большой сложности, а также слишком слабой прочности щеточного узла, в результате чего устройство нуждается в периодической диагностике и обслуживании.

Характерные неисправности

Среди наших соотечественников бытует мнение, что одной из основных неисправностей якоря является отсутствие сопротивления. Следует отметить, что сопротивление проверяется на обмотке ротора, а ротор, в свою очередь, может быть установлен вместо индуктора, а вместо якоря будет стоять статор.

Это делается для того, чтобы обеспечить более высокую мощность, поэтому сопротивление может быть диагностировано только на роторе.

Что касается именно якоря, то для него характерны такие неисправности:

чаще всего ремонт якоря генератора своими руками производится в результате износа контактных колец;
также необходимость отремонтировать узел может появиться в результате выхода из строя подшипника вала;
не так часто, но все же случается проблема короткого замыкания обмотки.

Следует также отметить, что существуют и поломки, которые не подлежат ремонту:

износ коллектора до диаметра 8.6 см;
износ шпоночных пазов.

1. Якорь, установленный в токарный станок 2. Проточка якоря на станке

Самостоятельная диагностика

Так мы плавно подошли к вопросу проверки. Если вы не знаете, как проверить работоспособность узла в своем авто, то в первую очередь произведите визуальную диагностику состояния устройства.

Если проверка показала, что внешних повреждений нет, то нужна более тщательная диагностика. Изначально следует осуществить проверку обмотки на предмет нарушения изоляции, для прозвонки вам потребуется мультиметр или контрольная лампа.

Перед тем, как проверить, один провод от лампы необходимо подключить к валу якоря, а другим по очереди прикоснуться к пластинам коллектора. При этом учтите, что при проверке наконечники проводов должны быть надежно заизолированы. В том случае, если случится замыкание обмотки якоря на массу, лампочка должна замигать.

Для проверки межвиткового замыкания вам потребуется специальное индукционное устройство. Сердечник устройства в данном случае выполнен из металла, а питание катушки производится благодаря использованию промышленного переменного напряжения. Якорь устанавливается в призму сердечника, после чего его надо вращать вокруг оси, а к металлу подключить железную пластину. При отсутствии замыканий тока в обмотке не будет (автор видео — канал Ramanych).

Если же замыкание имеется, то в замкнутых витках будет зафиксирована электродвижущая сила. При этом переменное напряжение будет способствовать образованию еще одного магнитного поля, поэтому если оно есть, то в железных пластинах, подключенных к якорю, появится вибрация. Наличие вибрации может сообщить о том, что в витках есть замыкание, если это так, то единственным вариантом для решения проблемы будет перемотка якоря.

Способы устранения поломок и дефектов якоря

Если поверхность вала механизма износилась, то исправить такую проблему позволит процедура накатки. Сам механизм монтируется в токарный станок, а шейки, которые износились, подвергаются обработке. Их диаметр будет увеличиваться благодаря железу, которое выходит из образовавшихся впадин. Когда обработка будет закончена, шлейки необходимо отшлифовать так, чтобы их размеры соответствовали тем, которые должны использоваться.

При износе коллектора также должна производиться ликвидация его дефектных элементов. Этот компонент подлежит обточке, после которой в пластинах прорезается изоляция на расстояние 0.8 мм. При этом ширина канавки должна быть не более 0.6 мм, для прорезания изоляции используется фрезерный станок.

После окончания фрезеровки сталь якоря необходимо обработать специальным нитроглифталевым лаком, а обмотку — изоляционным. При этом сушка этих элементов должна осуществляться при температуре около 110 градусов на протяжении 10 часов. Такие условия для ремонта позволит обеспечить не каждое СТО, поэтому отремонтировать якорь в домашних условиях не получится.

Видео «Как с помощью токарного станка отремонтировать якорь»

Наглядная инструкция по ремонту якорного элемента с помощью специального оборудования приведена на видео ниже (автор видео — Volodymyr Zagryvyi / Владимир Загривый).

Загрузка .

что это такое и как его проверить

Одной из очень важных частей автомобиля является якорь в генераторе: что это и как его проверить разберём дальше. От хорошего состояния всех запасных частей автомобиля зависит его работоспособность. Генератор является «сердцем» автомобиля, поэтому требует ухода и своевременной замены деталей.

Что такое якорь генератора

Во-первых, разберём, что такое якорь генератора и для чего он предназначен. Это подвижная часть, в которой вырабатывается электрический ток. Якорь состоит из нескольких элементов: вала, щелочного узла, сердечника, обмотки возбуждения, коллектора и контактных колец.

Состоящий из нескольких листов электрической стали, сердечник монтируется в вал или в цилиндрическую втулку. Концы обмотки крепятся к пластинам, из которых состоит коллектор, и он соединяется с валом через изолирующую втулку. Всё это составляет единый узел якоря генератора, снабжающего электрические части машины током.

Как можно заметить, строение якорного узла состоит из нескольких элементов и каждый из них влияет на работу автомобиля. При выходе из строя даже самой маленькой детали, может потребоваться ремонт генератора в Люберцах, во время которого специалист проверит его, выявит проблему.

Распространённой проблемой генераторной системы является слабость щеточного узла, отвечающего за подачу и отвод электротока. При нарушении его работы возникают проблемы с освещением, работой датчиков, уменьшением напряжения в сети. Поэтому якорный узел и все остальные компоненты генератора нуждаются в регулярной проверке и обслуживании.

Как снять якорь генератора

Для того, чтобы провести проверку или заменить деталь, нужно знать, как снять якорь генератора правильно, не повредив детали. Конечно, можно сделать это самим в гараже. Или доверить это сотрудникам автосервиса, делающим ремонт стартёров и генераторов в автомобилях разных марок.

Для начала нужно аккуратно снять генератор из машины. После этого снимаем крышку, отделяем диодный мост и щётки. Аккуратно фиксируем шкив в тисках через резиновые прокладки и откручиваем его головку. Работа не требует торопливости, так как детали достаточно хрупки и при чрезмерных усилия могут просто сломаться.

Сам якорь генератора вставлен в подшипник. Поэтому, его необходимо аккуратно выбить из крепления, не повредив вал. Деталь у нас в руках. Дальше проверяем её состояние, смотрим что нужно заменить, и, собственно, занимаемся непосредственно ремонтом и обслуживанием якоря генератора.

После ремонта собираем систему и монтируем обратно. Для удобства используйте во время всех работ средство WD-40. Оно поможет мягко снять все детали и не повредит ни один болтик. Так же стоит заранее позаботиться о наличии ключей разных размеров.

Как прозвонить якорь генератора мультиметром

Отдельно стоит разобрать диагностику неполадок или как прозвонить якорь генератора мультиметром для выявления поломок. Эта важная часть автомобиля снабжает остальные энергией, поэтому нарушения исправности работы будут заметны невооруженным глазом. Очень важно своевременно найти и устранить проблему, так ка это может негативно сказаться на состоянии авто.

Признаками нарушений работы якоря генератора могу быть разряжающийся аккумулятор, гул, сильное нагревание статора, появление горелого запаха и свечение сигнальной лампы. При появлении хотя бы одного из этих явлений, можно обратиться к тем, кто делает ремонт стартеров автомобилей, для подтверждения и решения проблемы.

Проверка якорного узла и остальных частей генератора поста. К аккумулятору выключенного авто соблюдая полярность присоединяем щупы прибора. В режиме вольтметра смотрим на показатели напряжения. После этого, заводим машину и снова сверяем показатели. Величина напряжения, подаваемого на клеммы, отличается у разных автомобилей, поэтому перед началом процедуры уточните их нормальные показатели.

Увеличение и уменьшение показателя напряжения свидетельствуют об имеющихся в генераторном узле неисправностях. Прозвон мультиметром является первичным способом диагностировать неполадки в работе машины и приступить к поиску проблем.

Как разобрать якорь генератора

О том, как разобрать якорь генератора, мы уже упоминали. Для этого потребуются отвертки и накидные ключи разных размеров. Кроме того, рекомендуется узнать, чем смазать генератор в процессе разборки для улучшения функционирования. Эту информацию, обычно, оговаривают производители машины, поэтому для разной техники она может отличаться.

Итак, как мы узнали – якорь генератора является очень важной частью в работе автомобиля. В нём идёт выработка электрического тока для снабжения всей машины энергией. При любом признаке его неисправности стоит провести диагностику и обслуживание. Благодаря этому машина прослужит долгие годы.

Генератор постоянного тока: устройство, принцип работы, классификация

На заре электрификации генератор постоянного тока оставался безальтернативным источником электрической энергии. Довольно быстро эти альтернаторы были вытеснены более совершенными и надёжными трехфазными генераторами переменного тока. В некоторых отраслях постоянный ток продолжал быть востребованным, поэтому устройства для его генерации совершенствовались и развивались.

Даже в наше время, когда изобретены мощные выпрямительные устройства, актуальность генераторов постоянного электротока не потерялась. Например, они используются для питания силовых линий на городском электротранспорте, используемых трамваями и троллейбусами. Такие генераторы по-прежнему используют в технике электросвязи в качестве источников постоянного электротока в низковольтных цепях.

Устройство и принцип работы

В основе действия генератора лежит принцип, вытекающий из закона электромагнитной индукции. Если между полюсами постоянного магнита поместить замкнутый контур, то при вращении он будет пересекать магнитный поток (см. рис. 1). По закону электромагнитной индукции в момент пересечения индуцируется ЭДС. Электродвижущая сила возрастает по мере приближения проводника к полюсу магнита. Если к коллектору (два жёлтых полукольца на рисунке) подсоединить нагрузку R, то через образованную электрическую цепь потечёт ток.

Рис. 1. Принцип действия генератора постоянного тока

По мере выхода витков рамки из зоны действия магнитного потока ЭДС ослабевает и приобретает нулевое значение в тот момент, когда рамка расположится горизонтально. Продолжая вращение контура, его противоположные стороны меняют магнитную полярность: часть рамки, которая находилась под северным полюсом, занимает положение над южным магнитным полюсом.

Величины ЭДС в каждой активной обмотке контура определяются по формуле: e₁ = Blvsinwt; e₂ = -Blvsinwt; , где B – магнитная индукция, l – длина стороны рамки, v – линейная скорость вращения контура, t – время, wt – угол, под которым рамка пересекает магнитный поток.

При смене полюсов меняется направление тока. Но благодаря тому, что коллектор поворачивается синхронно с рамкой, ток на нагрузке всегда направлен в одну сторону. То есть рассматриваемая модель обеспечивает выработку постоянного электричества. Результирующая ЭДС имеет вид: e = 2Blvsinwt, а это значит, что изменение она подчиняется синусоидальному закону.

Строго говоря, данная конструкция обеспечивает только полярность неподвижных щеток, но не устраняет пульсации ЭДС. Поэтому график сгенерированного тока имеет вид, как показано на рис.2.

Рисунок 2. График тока, выработанного примитивным генератором

Такой ток, за исключением редких случаев, не пригоден для использования. Приходится сглаживать пульсации до приемлемого уровня. Для этого увеличивают количество полюсов постоянных магнитов, а вместо простой рамки используют более сложную конструкцию – якорь, с большим числом обмоток и соответствующим количеством коллекторных пластин (см. рис. 3). Кроме того, обмотки соединяются разными способами, о чём речь пойдёт ниже.

Рис. 3. Ротор генератора

Якорь изготавливается из листовой стали. На сердечниках якоря имеются пазы, в которые укладываются несколько витков провода, образующего рабочую обмотку ротора. Проводники в пазах соединены последовательно и образуют катушки (секции), которые в свою очередь через пластины коллектора создают замкнутую цепь.

С точки зрения физики процесса генерации не имеет значения, какие детали вращаются – обмотки контура или сам магнит. Поэтому на практике якоря для маломощных генераторов делают из постоянных магнитов, а полученный переменный ток выпрямляют диодными мостами и другими схемами.

И напоследок: если на коллектор подать постоянное напряжение, то генераторы постоянного тока могут работать в режиме синхронных двигателей.

Конструкция двигателя (он же генератор) понятна из рисунка 4. Неподвижный статор состоит из двух сердечников полюсов, состоящих из ферримагнитных пластин, и обмоток возбуждения, соединённых последовательно. Щётки расположены по одной линии друг против друга. Для охлаждения обмоток используется вентилятор.

Рис. 4. Двигатель постоянного тока

Классификация

Различают два вида генераторов постоянного тока:

с независимым возбуждением обмоток;
с самовозбуждением.

Для самовозбуждения генераторов используют электричество, вырабатываемое самим устройством. По принципу соединения обмоток якоря самовозбуждающиеся альтернаторы с делятся на типы:

устройства с параллельным возбуждением;
альтернаторы с последовательным возбуждением;
устройства смешанного типа (компудные генераторы).

Рассмотрим более подробно особенности каждого типа соединения якорных обмоток.

С параллельным возбуждением

Для обеспечения нормальной работы электроприборов, требуется наличие стабильного напряжения на зажимах генераторов, не зависящее от изменения общей нагрузки. Задача решается путём регулировки параметров возбуждения. В альтернаторах с параллельным возбуждением выводы катушки подключены через регулировочный реостат параллельно якорной обмотке.

Реостаты возбуждения могут замыкать обмотку «на себя». Если этого не сделать, то при разрыве цепи возбуждения, в обмотке резко увеличится ЭДС самоиндукции, которая может пробить изоляцию. В состоянии, соответствующем короткому замыканию, энергия рассеивается в виде тепла, предотвращая разрушение генератора.

Электрические машины с параллельным возбуждением не нуждаются во внешнем источнике питания. Благодаря наличию остаточного магнетизма всегда присутствующего в сердечнике электромагнита происходит самовозбуждение параллельных обмоток. Для увеличения остаточного магнетизма в катушках возбуждения сердечники электромагнитов делают из литой стали.

Процесс самовозбуждения продолжается до момента, пока сила тока не достигнет своей предельной величины, а ЭДС не выйдет на номинальные показатели при оптимальных оборотах вращения якоря.

Достоинство: на генераторы с параллельным возбуждением слабо влияют токи при КЗ.

С независимым возбуждением

В качестве источника питания для обмоток возбуждения часто используют аккумуляторы или другие внешние устройства. В моделях маломощных машин используют постоянные магниты, которые обеспечивают наличие основного магнитного потока.

На валу мощных генераторов расположен генератор-возбудитель, вырабатывающий постоянный ток для возбуждения основных обмоток якоря. Для возбуждения достаточно 1 – 3% номинального тока якоря и не зависит от него. Изменение ЭДС осуществляется регулировочным реостатом.

Преимущество независимого возбуждения состоит в том, что на возбуждающий ток никак не влияет напряжение на зажимах. А это обеспечивает хорошие внешние характеристики альтернатора.

С последовательным возбуждением

Последовательные обмотки вырабатывают ток, равен току генератора. Поскольку на холостом ходе нагрузка равна нулю, то и возбуждение нулевое. Это значит, что характеристику холостого хода невозможно снять, то есть регулировочные характеристики отсутствуют.

В генераторах с последовательным возбуждением практически отсутствует ток, при вращении ротора на холостых оборотах. Для запуска процесса возбуждения необходимо к зажимам генератора подключить внешнюю нагрузку. Такая выраженная зависимость напряжения от нагрузки является недостатком последовательных обмоток. Такие устройства можно использовать только для питания электроприборов с постоянной нагрузкой.

Со смешанным возбуждением

Полезные характеристики сочетают в себе конструкции генераторов со смешанным возбуждением. Их особенности: устройства имеют две катушки – основную, подключённую параллельно обмоткам якоря и вспомогательную, которая подключена последовательно. В цепь параллельной обмотки включён реостат, используемый для регулировки тока возбуждения.

Процесс самовозбуждения альтернатора со смешанным возбуждением аналогичен тому, который имеет генератор с параллельными обмотками (из-за отсутствия начального тока последовательная обмотка в самовозбуждении не участвует). Характеристика холостого хода такая же, как у альтернатора с параллельной обмоткой. Это позволяет регулировать напряжения на зажимах генератора.

Смешанное возбуждение сглаживает пульсацию напряжения при номинальной нагрузке. В этом состоит главное преимущество таких альтернаторов перед прочими типами генераторов. Недостатком является сложность конструкции, что ведёт к удорожанию этих устройств. Не терпят такие генераторы и коротких замыканий.

Технические характеристики генератора постоянного тока

Работу генератора характеризуют зависимости между основными величинами, которые называются его характеристиками. К основным характеристикам можно отнести:

зависимости между величинами при работе на холостом ходе;
характеристики внешних параметров;
регулировочные величины.

Некоторые регулировочные характеристики и зависимости холостого хода мы раскрыли частично в разделе «Классификация». Остановимся кратко на внешних характеристиках, которые соответствуют работе генератора в номинальном режиме. Внешняя характеристика очень важна, так как она показывает зависимость напряжения от нагрузки, и снимается при стабильной скорости оборотов якоря.

Внешняя характеристика генератора постоянного тока с независимым возбуждением выглядит следующим образом: это кривая, зависимости напряжения от нагрузки (см. рис. 5). Как видно на графике падение напряжения наблюдается, но оно не сильно зависит от тока нагрузки (при сохранении скорости оборотов двигателя, вращающего якорь).

Рис. 5. Внешняя характеристика ГПТ

В генераторах с параллельным возбуждением зависимость напряжения от нагрузки сильнее выражена (см. рис. 6). Это связано с падением тока возбуждения в обмотках. Чем выше нагрузочный ток, тем стремительнее будет падать напряжение на зажимах генератора. В частности, при постепенном падении сопротивления до уровня КЗ, напряжение падёт до нуля. Но резкое замыкание в цепи вызывает обратную реакцию генератора и может быть губительным для электрической машины этого типа.

Рис. 6. Характеристика ГПТ с параллельным возбуждением

Увеличение тока нагрузки при последовательном возбуждении ведёт к росту ЭДС. (см. верхнюю кривую на рис. 7). Однако напряжение (нижняя кривая) отстаёт от ЭДС, поскольку часть энергии расходуется на электрические потери от присутствующих вихревых токов.

Рис. 7. Внешняя характеристика генератора с последовательным возбуждением

Обратите внимание на то, что при достижении своего максимума напряжение, с увеличением нагрузки, начинает резко падать, хотя кривая ЭДС продолжает стремиться вверх. Такое поведение является недостатком, что ограничивает применение альтернатора этого типа.

В генераторах со смешанным возбуждением предусмотрены встречные включения обеих катушек – последовательной и параллельной. Результирующая намагничивающая сила при согласном включении равна векторной сумме намагничивающих сил этих обмоток, а при встречном – разнице этих сил.

В процессе плавного увеличении нагрузки от момента холостого хода до номинального уровня, напряжение на зажимах будет практически постоянным (кривая 2 на рис. 8). Увеличение напряжения наблюдается в том случае, если количество проводников последовательной обмотки будет превышать количество витков соответствующее номинальному возбуждению якоря (кривая 1).

Изменение напряжения для случая с меньшим числом витков в последовательной обмотке, изображает кривая 3. Встречное включение обмоток иллюстрирует кривая 4.

Рис. 8. Внешняя характеристика ГПТ со смешанным возбуждением

Генераторы со встречным включением используют тогда, когда необходимо ограничить токи КЗ, например, при подключении сварочных аппаратов.

В нормально возбуждённых устройствах смешанного типа ток возбуждения постоянный и от нагрузки почти не зависит.

Реакция якоря

Когда к генератору подключена внешняя нагрузка, то токи в его обмотке образуют собственное магнитное поле. Возникает магнитное сопротивление полей статора и ротора. Результирующее поле сильнее в тех точках, где якорь набегает на полюсы магнита, и слабее там, где он с них сбегает. Другими словами якорь реагирует на магнитное насыщение стали в сердечниках катушек. Интенсивность реакции якоря зависит от насыщения в магнитопроводах. Результатом такой реакции является искрение щёток на коллекторных пластинах.

Снизить реакцию якоря можно путём применения компенсирующих дополнительных магнитных полюсов или сдвигом щёток с осевой линии геометрической нейтрали.

ЭДС

Среднее значение электродвижущей силы пропорционально магнитному потоку, количеству активных проводников в обмотках и частоте вращения якоря. Увеличивая или уменьшая указанные параметры можно управлять величиной ЭДС, а значит и напряжением. Проще всего, желаемого результата можно достичь путём регулировки частоты вращения якоря.

Мощность

Различают полную и полезную мощность генератора. При постоянной ЭДС полная мощность пропорциональна току: P = EI_a. Отдаваемая в цепь полезная мощность P₁ = UI.

КПД

Важной характеристикой альтернатора является его КПД – отношение полезной мощности к полной. Обозначим данную величину символом η_e. Тогда: η_e=P₁/P.

На холостом ходе η_e = 0. максимальное значение КПД – при номинальных нагрузках. Коэффициент полезного действия в мощных генераторах приближается к 90%.

Применение

До недавнего времени использование тяговых генераторов постоянного тока на ж/д транспорте было безальтернативным. Однако уже начался процесс вытеснения этих генераторов синхронными трёхфазными устройствами. Переменный ток, синхронного альтернатора выпрямляют с помощью выпрямительных полупроводниковых установок.

На некоторых российских локомотивах нового поколения уже применяют асинхронные двигатели, работающие на переменном токе.

Похожая ситуация наблюдается с автомобильными генераторами. Альтернаторы постоянного тока заменяют асинхронными генераторами, с последующим выпрямлением.

Пожалуй, только передвижные сварочные аппараты с автономным питанием неизменно остаются в паре с альтернаторами постоянного тока. Не отказались от применения мощных генераторов постоянного тока также некоторые отрасли промышленности.

Видео по теме

Список использованной литературы

Вольдек А. И., Попов В. В. «Электрические машины. Введение в электромеханику. Машины постоянного тока и трансформаторы» 2008
О.А.Косарева «Шпаргалка по общей электротехники и электроники»
Китаев В. Е., Корхов Ю. М., Свирин В. К. «Электрические машины» Часть 1. Машины постоянного тока. 1978
Данилов И.А., Лотоцкий К.В. «Электрические машины» 1972

Генераторы постоянного тока.Якорь машины.Обмотка якоря

Якорь,сердечник,обмотка,полюса,машина,магнитопровод

Станина выполняется из литой стали, сердечники главных полюсов собираются из отдельных стальных листов толщиной 1-2 мм, сердечники дополнительных полюсов выполняются стальными массивными. Крепление главных и дополнительных полюсов к станине осуществляется болтами. На главных полюсах размещаются, как правило, две обмотки возбуждения: основная 3, подключаемая или к сети, или параллельно обмотке якоря, и дополнительная 2, включаемая последовательно в цепь якоря через щетки.

Также последовательно в цепь якоря машины подключается и обмотка 15 дополнительных полюсов. Назначение обмоток возбуждения главных полюсов, как это следует из их названия, — создание основного магнитного потока машины. Обмотки дополнительных полюсов служат для улучшения условий работы коллектора или, как говорят, для улучшения коммутации.

Якорь состоит

из магнитопровода, называемого сердечником 6 якоря, обмотки 5 якоря, уложенной в пазы сердечника, коллектора 7, к которому подключаются выводы обмотки якоря и вала 19, объединяющего названные выше элементы.

Магнитопровод набирается из лакированных листов электротехнической стали толщиной 0,5 мм и впрессовывается непосредственно на вал или при больших диаметрах якоря машины — на цилиндрическую втулку. Коллектор состоит из ряда изолированных друг от друга медных коллекторных пластин. Он собирается отдельно и затем в сборе впрессовывается на вал через изолирующую втулку. Обмотка якоря выполняется в виде отдельных секций, концы которых впаиваются в специальные выступы (петушки) коллекторных пластин. При помощи коллектора секции обмотки якоря соединяются между собой последовательно, образуя замкнутую цепь. Различают петлевые обмотки якоря, при которых выводы секций присоединяют к соседним коллекторным пластинам, а секции между собой соединяют на коллекторе (рис. ), и волновые, у которых соединение выводов секций с коллектором и соединение секций между собой осуществляется как бы волнообразно (рис. 2.2, б). Число коллекторных пластин равно числу секций обмотки.

Вращение якоря

Вращение якоря машины в воздушном пространстве между полюсами обеспечивается подшипниковыми щитами 9 и 17 при помощи насаженных на вал подшипников 14. Подшипниковый щит 9, установленный со стороны коллектора, называют передним. Между задним подшипниковым щитом 17 и сердечником на валу якоря машины устанавливается крылатка вентилятора 18, обеспечивающая охлаждение генератора. Для входа и выхода охлаждающего воздуха в подшипниковых щитах предусмотрены отверстия, которые закрываются защитными кожухами с сеткой. Отверстия в переднем подшипниковом щите служат также для осмотра и обслуживания коллектора и щеточного узла.

Соединение якоря с сетью постоянного тока и обмотками полюсов осуществляется с помощью щеток 12, установленных в щеткодержателях 13, которые, в свою очередь, крепятся на специальных пальцах. Пальцы скрепляются на траверсе 11, которая крепится к переднему подшипниковому щиту или к станине. В щеткодержателях предусматривается возможность регулировать давление щетки на коллектор при помощи пружин. Общее количество щеточных пальцев равно числу полюсов, причем половина из них имеет положительную полярность, другая — отрицательную. Щеточные группы одной полярности соединяются между собой сборными нишами. Щеточный узел делит обмотку якоря на несколько параллельных ветвей, число которых зависит от типа обмотки и обычно обозначается 2а.

Соединение машины с внешней цепью осуществляется через коробку выводов 10, в которой располагается клеммная плата с обозначениями выводом всех обмоток. Для подъема и перемещения машины в верхней части станины устанавливается рым-болт 8. На корпусе станины крепится также табличка завода-изготовителя, на которой указываются обмоточные данные и основные параметры машины.

Серьезным недостатком машин постоянного тока является их относительно высокая сложность и недостаточная надежность щеточно-коллекторного узла, требующего постоянного обслуживания.

Режимы работы генератора

Одна и та же машина постоянного тока может работать как в режиме генератора, так и в режиме двигателя, то есть обладает свойством обратимости. В генераторном режиме энергия, подводимая к машине с вала от приводного двигателя, преобразуется в электрическую, а в двигательном режиме осуществляется обратное преобразование электрической энергии, подводимой от сети постоянного тока, в механическую энергию, передаваемую исполнительному механизму.

Использование генератора постоянного тока

Генераторы постоянного тока используются на практике в качестве резервных источников энергии для зарядки аккумуляторных батарей, входят в состав электромашинных обратимых преобразователей для связи систем переменного и постоянного токов и т.д

С точки зрения эксплуатации первостепенное значение имеет выбор мирки щеток. Наиболее предпочтительными являются электрографитные щетки марок ЭГ4, ЭГ8, ЭГ14, ЭГ61, ЭГ74, которые применяют для машин щ средними и затрудненными условиями коммутации.

Такие причины, как биение коллектора, плохая обработка его поверхности, выступание миканита, вибрации щеток и щеткодержателей, особенно отрицательно сказываются на коммутации быстроходных машин

Значительное влияние на коммутацию оказывают и условия эксплуатации — загрязнение коллектора, влажность воздуха, атмосферное давление, наличие в окружающем воздухе химических веществ. Следует иметь в виду, что коммутация заметно ухудшается при снижении атмосферного давления.

При правильном выборе марки щеток и правильной эксплуатации на коллекторе в результате электролиза образуется политура, состоящая из пленки окислов меди. Наличие такой политуры является свидетельством нормальной коммутации машины.

Мероприятия по устранению причин искрения механического характера требуют неукоснительного выполнения. К ним прежде всего относятся поддержание коллектора, щеток и всей машины в исправном состоянии, строгое соблюдение требований инструкции по эксплуатации, своевременное проведение регламентных работ.

Для устранения причин искрения электромагнитной природы в процессе изготовления и настройки машины предусматривают следующие мероприятия:

устанавливают дополнительные полюсы, магнитное поле которых компенсирует реактивную ЭДС (ЭДС самоиндукции и взаимоиндукции) в коммутируемых секциях;
в полюсных наконечниках главных полюсов крупных машин устанавливают компенсирующие обмотки, которые включают последовательно с обмоткой якоря, но так, что они компенсируют поле реакции якоря;
смещают щетки с линии геометрической нейтрали таким образом, чтобы коммутируемая секция оказалась на линии физической нейтрали;
применяют специальные твердые углеграфитовые щетки с повышенным сопротивлением.

Нормальным при работе машины постоянного тока считается слабое точечное искрение под небольшой частью щетки (1 ‘/ 4 балла). Искрение под всем краем щетки (2 балла) допускается только при переходных режимах и кратковременных перегрузках. Сильное искрение (3 балла) ни при каких условиях не допускается. При возникновении такого искрения машина должна быть немедленно отключена от сети и подвергнута осмотру и при необходимости — ремонту.

Коммутация сопровождается еще одним неблагоприятным с точки зрения эксплуатации процессом — созданием электромагнитных колебаний высокой частоты (1-3 кГц), что создает значительные радиопомехи. Для устранения радиопомех, особенно при плохой коммутации, в цепь якоря включаются индуктивно-емкостные фильтры, при этом используются собственные индуктивности обмоток машины, а конденсаторы размещают в коробке выводов и подключают с одной стороны к выводам обмотки дополнительных полюсов, с другой — к корпусу.

Понравилось это:

Нравится Загрузка…

Похожее

схема, как устроен и как работает, преимущества и недостатки

Когда-то генераторы постоянного тока, преобразующие механическую энергию в электрическую, были единственными источниками электроэнергии. На сегодня чаще всего используются надежные трехфазные преобразователи переменного тока. Но в некоторых отраслях постоянный ток был регулярно востребован, поэтому устройства для выработки последнего неизменно совершенствовались.

Как работает

Функционирование генератора основывается на свойствах, которые следуют из известного закона электромагнитной индукции. Когда замкнутый контур разместить между полюсами магнита (постоянного), то в условиях вращения он будет проходить через магнитный поток. Во время перехода вырабатывается электродвижущая сила, возрастающая при приближении к полюсу. В случае, если присоединить нагрузку, то образуется поток тока. Когда витки рамки будут выходить из области воздействия магнита, то ЭДС будет уменьшаться и достигнет нуля при горизонтальном положении рамки. При дальнейшем вращении противолежащие контурные части изменят магнитную полярность.

Альтернатор постоянного тока

Значения ЭДС в активных обмотках контура вычисляются по формулах: е1= В I v sin wt, е2= — В I v sin wt, где I — длинна одной стороны рамки, В — магнитная индукция, v — скорость вращения (линейная) контура, t — время, wt — угол пересечения магнитного потока рамкой.

Направление тока меняется в период смены полюсов. Поскольку вращение коллектора происходит одновременно с рамой, то электроток на нагрузке имеет одинаковое направление. Такая схема лежит в основе выработки постоянного электричества. Суммарная ЭДС будет иметь следующий вид: е= 2В I v sin wt.

Принцип действия генератора

Такой ток почти непригоден для применения, поскольку присутствуют пульсации ЭДС. Последние надо уменьшать к допустимому уровню. Для этой цели применяют много магнитных полюсов, рамки заменяют якорями, у которых намного больше обмоток и коллекторов. К тому же, соединение обмоток выполняется разными методами.

Якорь

Ротор производится из стали. В пазы на сердечниках укладываются витки провода, которые составляют рабочую обмотку якоря. Проводники соединяют последовательно. Они образуют секции, создающие замкнутую цепь.

Интересно! Для процесса генерации неважно: вращаются обмотки контура или магнит. По этой причине роторы для маломощных альтернаторов изготавливают из постоянных магнитов, а переменный ток выпрямляют при помощи диодных мостов или иными схемами.

Узнать, из чего состоит генератор постоянного тока, поможет картинка 4.

Устройство машины постоянного тока

Установка состоит из главных узлов:

неподвижная часть — главные и дополнительные полюса, станина;
вращающаяся часть (якорь) — стальной сердечник, коллектор.

В процессе работы установки ток проводится сквозь обмотку и образуется магнитный поток полюсов. Специальные неподвижные щетки (из сплава графита) способствуют объединению обеих частей генератора в единую цепь.

Устройство и принцип действия генератора постоянного тока за долгий период применения остались прежними, несмотря на некоторые совершенствования.