ТЭО.18 (06.04.2020)
Преподаватель Жерневская И.Е.
ОП.02 Электротехника и электроника
ПР8. Исследование работы генератора постоянного тока параллельного возбуждения
Задание: Выполнить практическую работу согласно рекомендациям, оформить отчет.
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №8
Тема: Исследование работы генератора постоянного тока параллельного возбуждения
Цель работы: Изучить устройство и принцип работы генератора постоянного тока параллельного возбуждения
Ход работы
Изучить краткие теоретические сведения
2. Дать ответы на контрольные вопросы
Начертить схемы возбуждения генераторов постоянного тока
Сделать вывод о проделанной работе
Оформить отчет по практической работе в соответствии с требованиями настоящей инструкции
Краткие теоретические сведения
Генератор постоянного тока – это электрическая машина, производящая напряжение постоянной величины.
Никакая энергия не возникает просто так, ниоткуда. Она — всегда порождение другой силы. Это касается и электрического тока. Чтобы он возник, нужно магнитное поле, позволяющее использовать эффект электромагнитной индукции — возбуждение ЭДС во вращающемся проводнике.
Принцип работы генератора постоянного тока
Если к концам петли проводника, внутри которой вращается постоянный магнит, подключить нагрузку, то в ней потечет переменный ток. Произойдет это потому, что полюса магнита меняются местами.
На этом эффекте основан принцип работы генераторов переменного тока, являющихся братьями-близнецами машин постоянного напряжения. Вся хитрость, благодаря которой получаемый ток не меняет направления, заключается в том, чтобы успевать коммутировать точки подключения нагрузки с той же скоростью, с какой вращается магнит. Осуществить эту задачу может только коллектор – особое устройство, состоящее из нескольких токопроводящих секторов, разделенных диэлектрическими пластинами. Оно закрепляется на якоре электрической машины и вращается синхронно с ним.
Съем электрической энергии с якоря осуществляется щетками – кусочками графита, имеющего высокую электропроводность и низкий коэффициент трения скольжения. В тот момент, когда токопроводящие сектора коллектора меняются местами, индуцируемая ЭДС становится нулевой, но изменить знак она не успевает, поскольку щетка передана токосъемному сектору, подключенному к другому концу проводника.
В результате, на выходе устройства получается пульсирующее напряжение одной величины. Чтобы сгладить пульсацию напряжения используется несколько якорных обмоток. Чем их больше, тем меньше броски напряжения на выходе генератора. Количество токосъемных секторов на коллекторе всегда в два раза больше, чем обмоток якоря. Съем генерируемого напряжения с обмотки якоря, а не статора, является коренным отличием машины постоянного тока от переменного. Это же предопределило и их существенный недостаток: потери на трение между щетками и коллектором, искрение и нагрев.
Устройство генератора постоянного тока
Как любая электрическая машина, генератор постоянного тока состоит из якоря и статора. Якорь собирается из стальных пластин с углублениями, в которые укладываются обмотки. Их концы подсоединяются к коллектору, состоящему из медных пластин, разделенных диэлектриком. Коллектор, якорь с обмотками и вал электрической машины после сборки становятся единым целым.
Статор генератора является одновременно и его корпусом, на внутренней поверхности которого закрепляется несколько пар постоянных или электрических магнитов. Обычно используются электрические, сердечники которых могут быть отлиты вместе с корпусом (для машин малой мощности) или набраны из металлических пластин. Также на корпусе предусматривается место для крепления токосъемных щеток. В зависимости от количества полюсов магнитов на статоре меняется и количество графитовых элементов. Сколько пар полюсов, столько и щеток.
Свойства генератора постоянного тока определяются в основном способом включения обмотки возбуждения. Существуют генераторы независимого, параллельного, последовательного и смешанного возбуждения:
– с независимым возбуждением: обмотка возбуждения получает питание от постороннего источника постоянного тока (аккумуляторной батареи, небольшого вспомогательного генератора, называемого возбудителем, или выпрямителя),
– с параллельным возбуждением: обмотка возбуждения подключена параллельно обмотке якоря и нагрузке,
– с последовательным возбуждением: обмотка возбуждения включена последовательно с обмоткой якоря и нагрузкой,
– со смешанным возбуждением: имеются две обмотки возбуждения — параллельная и последовательная, первая подключена параллельно обмотке якоря, а вторая — последовательно с нею и нагрузкой.
Генераторы с параллельным, последовательным и смешанным возбуждением относятся к машинам с самовозбуждением, так как питание их обмоток возбуждения осуществляется от самого генератора.
Рисунок 1 — Возбуждение генераторов постоянного тока:
а - независимое, б - параллельное, в - последовательное, г - смешанное.
Все перечисленные генераторы имеют одинаковое устройство и отличаются лишь выполнением обмоток возбуждения. Обмотки независимого и параллельного возбуждения изготовляют из провода малого сечения, они имеют большое число витков, обмотку последовательного возбуждения — из провода большого сечения, она имеет малое число витков.
О свойствах генераторов постоянного тока судят по их характеристикам: холостого хода, внешней и регулировочной.