Stromerzeuger: Woraus besteht er, welche Typen gibt es, wie funktioniert er und wozu dient er?

Kontinuierliche Stromgeneratoren

Die Arbeit des Generators beruht auf der Anwendung des Gesetzes der elektrischen Induktion, demzufolge in dem Leiter, der sich in einem magnetischen Hintergrund bewegt und den magnetischen Fluss kreuzt, E induziert wird.

Einer der führenden Teile der Konstantstrommaschine wird als magnetischer Kreis betrachtet, nach dem ein magnetischer Fluss geschlossen ist. Der magnetische Kreis der Maschine des unveränderten Stroms (Abb. 1) wurde aus dem unbeweglichen Teil – dem Stator 1 und dem rotierenden Teil – dem Rotor 4 gebildet. Der Stator stellt ein graues Gehäuse dar, an dem andere Teile der Maschine befestigt sind, in denen die Anzahl der Magnetpole 2. Die Erregerwicklung wird auf die Magnetpole aufgelegt. 3, die von unverändertem Strom gespeist wird und den führenden magnetischen Fluss F0 erzeugt.

Reis. 1. Magnetischer Kreis einer Maschine mit unverändertem Strom und 4 Polen

Reis. 2. Bleche, aus denen die Rotor-Magnetkette gewonnen wird: a – mit offenen Rillen, b – mit halbgeschlossenen Rillen

Der Rotor der Maschine wird aus gestanzten Eisenblechen mit umlaufenden Rillen und mit Löchern für die Welle und die Belüftung hergestellt (Abb. 2). In die Nuten (5 in Abb. 1) des Rotors wird die Arbeitswicklung der Maschine des unveränderten Stroms gelegt, d. h. die Wicklung, in der e. D. p. Diese Wicklung wird als Ankerwicklung bezeichnet (deshalb ist es üblich, den Rotor der Maschine des unveränderten Stroms Anker zu nennen).

Die Bedeutung von e. D. p. Der Generator des unveränderten Stroms hat die Fähigkeit zu ändern, aber seine Polarität bleibt unverändert. Das Prinzip der Einwirkung auf den Generator des konstanten Stroms ist in Abb. 3 dargestellt.

Die Pole eines Konstantmagneten erzeugen einen magnetischen Fluss. Nehmen wir an, dass die Ankerwicklung aus der 1. Runde besteht, deren Enden an verschiedenen Halbringen befestigt sind, die ein Freund von einem Freund isoliert hat. Diese Halbringe bilden einen Kollektor, der sich mit der Windung der Ankerwicklung mitdreht. In dem Kollektor gleiten unbewegliche Bürsten mit.

Beim Drehen der Windung in einem magnetischen Hintergrund, E. D. p

wobei in – magnetische Induktion, l die Länge des Leiters, v seine lineare Geschwindigkeit ist.

Wenn die Ebene der Spule mit der Ebene des axialen Teils der Pole zusammenfällt (die Windung ist vertikal), durchqueren die Leiter den größten magnetischen Fluss und die größte Bedeutung von E wird in ihnen induziert. D. p. Wenn die Windung einen horizontalen Zustand einnimmt, ist e. D. p. In den Leitern ist sie Null.

Richtung e. D. p. Im Leiter wird sie durch die Regel der rechten Hand geführt (in Abb. 3 ist sie durch Pfeile dargestellt). Wenn beim Drehen der Windung der Leiter an einem anderen Pol ausläuft, ändert sich der Zweck von E. D. p. nach hinten. Aber zum Beispiel, wenn ein Kollektor sich mit einer Umdrehung dreht, und die Bürsten realisiert werden, dann mit der oberen Bürste, ein Leiter, der unter dem nördlichen Pol erschien, e. D. p., der von der Bürste orientiert ist. Infolgedessen bleibt die Polarität der Bürsten konstant, was bedeutet, dass die Ausrichtung von E. D. p. auf den Bürsten konstant bleibt – e_щ (Abb. 4).

Reis. 3. Der übliche Generator eines konstanten Stroms

Reis. 4. Änderung in der Zeit E.D.S. einfacher Generator von unverändertem Strom

Aber eh. D. p. Ein einfacher Generator eines konstanten Stroms ist in der Orientierung konstant, in Begriffen ändert er sich, indem er eine Runde von Umdrehungen 2 mal die größte und 2 mal die Nullbedeutung nimmt. E.D. p. Mit einer so großen Vibration ist er für die meisten Empfänger von unverändertem Strom nicht anwendbar und kann im ernsten Sinne des Textes nicht als unverändert bezeichnet werden.

Um die Vibrationen zu reduzieren, wird die Wicklung des Generatorankers eines konstanten Stroms aus einer großen Anzahl von Windungen (Spulen) gebildet, und der Kollektor wird aus einer großen Anzahl von Kollektorplatten gebildet, die durch einen Freund von einem Freund getrennt sind.

Betrachten Sie den Prozess der Glättung von Schwingungen auf den Fall der Wicklung des Ringankers (Abb. 5), bestehend aus 4 Spulen (1, 2, 3, 4), 2 Windungen in jeder Art. Der Anker dreht sich in Richtung des Uhrzeigersinns mit der Frequenz N und in den Leitungen der Ankerwicklung, die sich an der Außenseite des Ankers befinden, wird durch E.D.p. induziert (Richtung durch Pfeile angezeigt).

Die Ankerwicklung ergibt eine geschlossene Kette, die aus abwechselnd vereinigten Windungen besteht. Im Verhältnis zu den Bürsten ergibt die Ankerwicklung jedoch 2 parallele Zweige. In Abb. 5 wird 1 paralleler Zweig von der Spule 2 gebildet, der 2. von der Spule 4 (in den Spulen 1 und 3 e. In Abb. 5 ist der Anker B in einer Position dargestellt, die er durch 1/8 Umdrehung einnimmt. In dieser Stellung wird 1 paralleler Zweig der Ankerwicklung abwechselnd aus den Spulen 1 und 2 und der 2. von abwechselnd aus den Spulen 3 und 4 gebildet.

Reis. 5. Schema eines einfachen Konstantstromgenerators mit einem ringförmigen Anker

Jede Spule, wenn sie den Anker in Bezug auf die Bürsten dreht, enthält eine langfristige Polarität. Ändern e. D. p. Die Spulen in der Zeit während der Drehung des Ankers sind in Fig. 6 gezeigt, a. E.D. p. Auf den Bürsten gleich e. D. p. jeder parallele Zweig der Ankerwicklung. Aus Fig. 5 ist ersichtlich, dass e. D. p. des Parallelzweiges gleich oder e. D. p. einer Spule oder der Summe von e. D. p. 2-uh benachbarter Spulen ist:

Als Folge dieser Schwingung e. D. p. werden die Windungen des Ankers deutlich reduziert (Abb. 6, b). Mit einer Erhöhung der Windungszahl und der Kollektoraufzeichnungen ist es möglich, einen buchstäblich lang anhaltenden Eigendruck der Ankerwicklungen zu erreichen.

Entwurf von Konstantstromgeneratoren

Im Zuge des technologischen Fortschritts im Elektromaschinenbau ändert sich das konstruktive Bild von Maschinen mit unverändertem Strom, aber die wichtigsten Details bleiben erhalten.

Betrachten wir das Gerät des 1. Typs von Maschinen mit unverändertem Strom, die von der Industrie hergestellt werden. Wie bereits erwähnt, sind die wichtigsten Teile der Maschine der Stator und der Anker. Der Stator 6 (Abb. 7), der die Form eines Eisenzylinders hat, dient sowohl zur Befestigung anderer Teile, z. B. zum Schutz vor mechanischer Beschädigung, als auch als unbeweglicher Teil der Magnetkette.

An der Statur sind Magnetpole 4 befestigt, die sowohl als unveränderliche Magnete (in Maschinen mit geringer Leistung) als auch als Elektromagnete dienen können. Im letzteren Fall wird die Wicklung der Erregung 5, die mit einem unveränderten Strom gespeist wird und einen unbeweglichen Stator bildet, auf die Pole aufgesetzt.

Bei einer großen Anzahl von Polen werden deren Wicklungen parallel oder abwechselnd geschaltet, aber so, dass sich die Nord- und Mittagspole abwechseln (siehe Abb. 1). Zwischen den Schlüsselpolen befinden sich weitere Pole mit eigenen Wicklungen. An der Statur sind Lagerschilde 7 angebracht (Abb. 7).

Der Anker von 3 Maschinen unveränderten Stroms wird aus Stahlblech (siehe Abb. 2) aufgefangen, um Leistungsverluste und Wirbelströme zu verringern. Die Bleche werden durch einen Freund von einem Freund isoliert. Der Anker wird als beweglicher (rotierender) Teil des magnetischen Kreises der Kabine betrachtet. Die Ankerwicklung wird in den Nuten des Ankers oder der Arbeitswicklung 9 verlegt.

Reis. 6. Änderung der Zeit-EMK von Spulen und Wicklungen des Ringankers

In Echtzeit werden Maschinen mit einer Anker- und einer Trommelwicklung nach dem gleichen Muster hergestellt. Die zuvor betrachtete Wicklung des Ringankers enthält einen Fehler, der darin besteht, dass nur in den Leitern, die sich auf der äußeren Ebene des Ankers befinden, eine elektrostatische Ladung induziert wird. Das bedeutet, dass nur die Mitte der Leiter als intensiv angesehen wird. In der Wicklung des Trommelankers sind alle Leiter funktionstüchtig, d. h., um das gleiche elektrische Feld wie in einer Maschine mit Ringanker zu erzeugen, wird fast 2-mal weniger leitendes Material benötigt.

Die Leiter der Ankerwicklung, die sich in den Nuten befinden, sind durch die vorderen Teile der Windungen miteinander verbunden. In jeder Rille befindet sich in der Regel eine bestimmte Anzahl von Leitern. Die Leiter der 1. Rille werden mit den Leitern einer anderen Rille kombiniert und bilden einen Serienzusammenschluss, der als Spule oder Abschnitt bezeichnet wird. Die Abschnitte werden der Reihe nach miteinander verbunden und bilden eine geschlossene Kette. Die Reihenfolge des Anschlusses muss ähnlich sein, so dass z. B. in den Leitern, die in einem parallelen Zweig enthalten sind, derselbe Zweck verfolgt wird.

Auf Abb. 8 ist die gebräuchlichste Wicklung eines Trommelankers in der Form einer zweipoligen Maschine dargestellt. Die durchgezogenen Linien zeigen die Zusammenführung des Freundes und der anderen Abschnitte auf der Kollektorseite, und die gestrichelten Linien zeigen die frontalen Verbindungen der Leiter auf der Rückseite. Von den Verbindungspunkten der Sektionen aus werden die Abzweigungen zu den Kollektorplatten hergestellt. In der Abbildung ist die Anzapfung in den Leitern der Wicklung dargestellt: “+” – Zuordnung vom Leser, “-” – Zuordnung zum Leser.

Die Wicklung eines solchen Ankers enthält 2 weitere parallele Zweige: der erste, intelligente mit Leitern der Rillen 1, 6, 3, 8, der zweite – mit Leitern der Rillen 4, 7, 2, 5. Wenn sich der Anker dreht, ändert sich die Anordnung der Rillen, deren Leiter einen parallelen Zweig bilden, ständig, aber jedes Mal erscheint ein paralleler Zweig mit Leitern von 4 Rillen, die einen systematischen Zustand an Ort und Stelle einnehmen.

Reis. 7. Trommelanker-Konstantstrom-Maschinenvorrichtung ähnlich

Reis. 8. Gewöhnliche Wicklung

Die von den Fabriken hergestellten Maschinen haben Dutzende oder Hunderte von Rillen um den Umfang des Trommelankers und die Anzahl der Kollektorplatten entspricht der Anzahl der Ankerwicklungsabschnitte.

Der Kollektor 1 (siehe Abb. 7) besteht aus voneinander getrennten Kupferplatten, die mit den Anschlussstellen der Ankerwicklungsabschnitte verbunden sind, und dient der Umformung des veränderlichen Gleichstroms in den Leitern der Ankerwicklung in den Dauergleichstrom auf den Bürsten von 2 Generatoren oder der Umwandlung des den Motorbürsten vom Netz zugeführten Gleichstroms in Wechselstrom in den Leitern der Motorankerwicklung. Der Kollektor dreht sich zusammen mit dem Anker.

Wenn sich der Anker dreht, gleiten die unbeweglichen Bürsten 2 am Kollektor entlang. Die Bürsten bestehen aus Graphit und Kupfer-Graphit. Sie sind in Bürstenhaltern montiert, die eine Drehung in einem bestimmten Winkel ermöglichen. Ein Laufrad 8 zur Belüftung ist mit dem Anker kombiniert.

Klassifizierung und Merkmale von Konstantstromgeneratoren

Die Systematisierung von Konstantstromgeneratoren basiert auf dem Bild der Stromquelle der Erregerwicklung. Man unterscheidet:

1. Generatoren mit autonomer Erregung, deren Erregerwicklung von einer externen Quelle (Batterie oder andere Konstantstromquelle) gespeist wird. Bei Generatoren mit geringer Leistung (einige zehn Watt) kann der führende magnetische Fluss durch Permanentmagnete erzeugt werden,

2. Generatoren mit Selbsterregung, bei denen die Wicklung der Erregung vom Generator selbst gespeist wird. Nach dem Schema der Verbindungen des Ankers und der Erregung in Bezug auf den äußeren Stromkreis, die Generatoren der parallelen Erregung, in denen die Wicklung parallel mit der Ankerwicklung integriert ist (Nebenschlussgeneratoren), die Generatoren der abwechselnden Erregung, in denen diese Wicklungen abwechselnd integriert sind (serielle Generatoren), und die Generatoren der gemischten Erregung, in denen eine Wicklung der Erregung parallel zur Ankerwicklung integriert ist, und die 2. abwechselnd (zusammengesetzte Generatoren).

Der Nennbetrieb des Gleichstromgenerators richtet sich nach der Nennleistung – der Leistung, die der Generator am Empfänger abgibt, der Nennspannung an den Klemmen der Ankerwicklung, dem Nennstrom des Ankers, dem Erregerstrom und der Nennfrequenz der Ankerdrehung. Diese Werte sind normalerweise im Generatorpass angegeben.

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Das Prinzip der Exposition und das Gerät der Generatoren des unveränderten Stroms

Der Generator für unveränderten Strom ist ein elektrisches Gerät, das die Leistung eines unveränderten Wertes erzeugt. Das Gerät enthält eine ziemlich komplexe technische Struktur, die als die Perfektion des technischen Duma bezeichnet werden kann.

Funktionsprinzip

Jeder Leiter ist mit einem Magneten ausgestattet, an dessen Enden die Last angeschlossen ist. Wenn er eingeschaltet ist, fließt kontinuierlich Wechselstrom. Die Art seiner Entstehung erklärt sich aus der Tatsache, dass die Pole des Magneten während des Betriebs ständig ihren Platz wechseln. Auf diesem Prinzip beruht der Betrieb eines Wechselstromgenerators.

Damit der Strom nicht seine eigene Ausrichtung ändert, muss es gelingen, die Schaltpunkte mit der Geschwindigkeit einer solchen Magnetdrehzahl zu gruppieren. Nur das Steuergerät ist in der Lage, diese Aufgabe zu bewältigen – ein kleines elektrisches Gerät, das aus mehreren leitenden Abschnitten besteht, die durch dielektrische Platten unterbrochen sind. Es ist am Anker der Vorrichtung befestigt und dreht sich gleichzeitig mit ihm.

Die elektronische Energie wird vom Anker mit Hilfe von Bürsten abgeleitet. Am häufigsten werden Graphitplättchen verwendet, die die höchste elektrische Leitfähigkeit und einen niedrigen Reibungskoeffizienten besitzen.

All diese Vorgänge tragen dazu bei, dass sich am Ausgang der elektrischen Anlage eine pulsierende Spannung in gleicher Höhe bildet. Um diese Schwingungen zu glätten, wird eine bestimmte Anzahl von Ankerwicklungen verwendet. Je mehr von ihnen eingesetzt werden, desto geringer wird das Abfallen des Ausgangs.

Eigenschaften und Aufbau

Wie die unbedingte Masse anderer elektrischer Einheiten, verbindet der Generator des unveränderten Stroms in das Personal den Stator und den Anker.

Der Anker besteht aus Eisenplatten mit kleinen Vertiefungen, in denen die Wicklungen untergebracht sind. Ihre Enden sind obligatorisch mit einem Kollektor, der aus durch Dielektrika unterbrochenen Kupferplatten hergestellt wird. Nach dem Zusammenbau werden die Welle, der Anker mit den Wicklungen und der Kollektor zu einem Ganzen.

Der Stator erfüllt nicht nur seine eigene spezifische Funktion, sondern wird auch als Kern betrachtet, an dessen innerer Ebene elektronische Magnete befestigt und unverändert sind. Besser 1 Option, ihre Kerne haben jede Chance, aus Eisenplatten geritzt oder zusammen mit dem Gehäuse gegossen zu werden. Noch auf dem Gehäuse sind spezielle Löcher für die Befestigung der Backcards berücksichtigt.

Die Anzahl der Graphite hängt von der Anzahl der Magnetpole ab, mit denen der Stator ausgestattet ist. Die Anzahl der Bürsten ist gleich der Anzahl der Polpaare.

Elektromotorische Kraft

Die elektromotorische Kraft eines Gleichstromgenerators oder EMK ist eine Größe, die direkt proportional zum Magnetfluss, der Anzahl der aktiven Leiter und der Drehfrequenz des Ankers ist. Durch eine Verringerung oder Erhöhung dieser Indikatoren lassen sich die Größe der elektromotorischen Kraft und die Spannung steuern. Durch die Einstellung der Ankerdrehzahl können Sie die gewünschten Parameter einstellen.

Geräteleistung und Wirkungsgrad

Die Leistung des Gleichstromgenerators ist sowohl voll als auch nützlich. Bei einer konstanten elektromotorischen Kraft des Generators ist die Gesamtleistung proportional zur Stromstärke.

Eine weitere wichtige technische Eigenschaft des Generators ist sein Wirkungsgrad. Dieser Begriff bezeichnet das Verhältnis zwischen der Nutzleistung und der vollen Leistung.

Im Leerlauf ist der Wirkungsgrad gleich Null, die maximale Leistung wird bei Nennlast erreicht. Bei leistungsstarken innovativen Modellen von Gleichstromgeneratoren nähert sich der Wirkungsgrad 90 %.

Varianten nach dem Erregungsverfahren

Je nach Erregungsart werden Gleichstromgeneratoren in zwei Typen unterteilt:

• mit Selbsterregung;
• mit unabhängiger Wicklungserregung.

Für die Selbsterregung des Geräts wird Strom benötigt, der auch von ihm selbst erzeugt wird. Je nach dem Prinzip der schaltenden Wicklungen werden selbsterregte Generatoranker in folgende Typen unterteilt:

• Geräte mit paralleler Erregung;
• Geräte mit sequentieller Erregung;
• Generatoren mit gemischter Erregung, die den Namen Compound erhalten haben.

Jede Variante hat ihre eigenen Konstruktionsmerkmale, Vor- und Nachteile.

Um optimale Bedingungen für den Betrieb des Geräts zu gewährleisten, ist eine stabile Spannung an den Klemmen erforderlich. Eine Besonderheit des Geräts ist die parallele Erregung der Spulenleitungen, die über einen parallel zur Ankerwicklung angeordneten Regelwiderstand angeschlossen sind.

Bei Geräten mit unabhängiger Erregung ist die Stromquelle ein externes Gerät oder eine Batterie. Bei Modifikationen mit geringer Leistung werden Dauermagnete eingebaut, um die Erzeugung des Hauptmagnetflusses zu gewährleisten. Der Hauptvorteil besteht darin, dass die Klemmenspannung nicht durch den Erregerstrom beeinflusst wird.

Geräte mit gemischter Erregung vereinen die positiven Eigenschaften der oben beschriebenen Varianten. Konstruktionsmerkmale – zwei Induktoren, Haupt- und Hilfsinduktor. Der Parallelwicklungskreis enthält einen Rheostat, der zur Regelung des Erregerstroms dient.

Anwendungsbereich

DC-Generatoren haben eine ziemlich umfangreiche Liste von Anwendungen. Sie werden in fast allen Industriezweigen eingesetzt, insbesondere in der Automobilindustrie und beim Bau von russischen Lokomotiven der neuen Generation, die mit Asynchronmotoren ausgestattet sind, die sich durch den Betrieb mit Wechselstrom auszeichnen.

Außerdem können elektrische Geräte im Alltag für tragbare Schweißgeräte mit autonomem Stromversorgungssystem und für Haushaltsgeräte, die mit leistungsstarken Startmotoren ausgestattet sind, verwendet werden.

Vor dem Kauf sollten Sie analysieren, welche Aufgaben die elektrischen Geräte erfüllen müssen. Auf dieser Grundlage wird die am besten geeignete Variante von Gleichstromgeneratoren ausgewählt.

Sie können die Geräte in Fachgeschäften oder auf Internetseiten kaufen. Beim Kauf ist es wichtig, das Vorhandensein aller notwendigen Begleitdokumente und einer Garantiekarte zu prüfen. Auch die Unversehrtheit des Gehäuses und das Vorhandensein von Schäden werden vorab geprüft: Sind solche vorhanden, ist es besser, vom Kauf Abstand zu nehmen. Wenn Sie online kaufen, sollten Sie sorgfältig die Bewertungen über den Shop in verschiedenen Foren lesen.