Generadores de CC

El principio de funcionamiento del generador de CC.

El generador se basa en el uso de la ley de la inducción electromagnética, según el cual en un conductor que se mueve en un campo magnético y cruza el flujo magnético, es inducida por ef.

Una de las partes principales de una máquina de CC es el circuito magnético a través del cual se cierra el flujo magnético. El circuito magnético de una máquina de CC (Fig. 1) consta de una parte estacionaria, el estator 1 y una parte giratoria, el rotor 4. El estator es una caja de acero a la que se unen otras partes de la máquina, incluidos los polos magnéticos 2. En los polos magnéticos 3, se coloca una bobina de excitación, alimentada por corriente continua y creando el flujo magnético principal Ф0.

Arroz. 1. Circuito magnético de una máquina DC de cuatro polos

Arroz. 2. Hojas a partir de las cuales se ensambla el circuito magnético del rotor: a — con canales abiertos, b — con canales semicerrados

El rotor de la máquina se ensambla a partir de láminas de acero estampadas con ranuras circunferenciales y orificios para el eje y la ventilación (Fig. 2). En los canales (5 en la Fig. 1) del rotor se coloca el devanado de trabajo de la máquina de CC, es decir, el devanado en el que el flujo magnético principal induce em. etc. conEste devanado se llama devanado de armadura (por lo tanto, el rotor de una máquina de CC generalmente se llama armadura).

El significado de e. etc. C. El generador de CC se puede cambiar pero su polaridad permanece constante. El principio de funcionamiento del generador de CC se muestra en la fig. 3.

Los polos de un imán permanente crean un flujo magnético. Imagine que el devanado de la armadura consta de una vuelta, cuyos extremos están unidos a diferentes medios anillos, aislados entre sí. Estos medios anillos formar un coleccionista, que gira con el giro del devanado del inducido. Al mismo tiempo, los cepillos estacionarios se deslizan a lo largo del colector.

Cuando la bobina gira en un campo magnético, se induce una fem en ella.

donde B es la inducción magnética, l es la longitud del cable, v es su velocidad lineal.

Cuando el plano de la bobina coincide con el plano de la línea central de los polos (la bobina está situada verticalmente), los hilos cruzan el máximo flujo magnético y en ellos se induce el máximo valor de e. etc. c. Cuando el contorno es horizontal, p. etc. v. en los cables es cero.

La dirección de e., etc. p en el conductor está determinado por la regla de la mano derecha (en la Fig. 3 se muestra con flechas). Cuando durante la rotación de la bobina el alambre pasa por debajo del otro polo, la dirección de e. etc. v. es convertido. Pero dado que el colector gira con la bobina y las escobillas están estacionarias, un cable ubicado debajo del polo norte siempre está conectado a la escobilla superior, p. etc. v. que se aleja del cepillo. Como resultado, la polaridad de las escobillas permanece sin cambios y, por lo tanto, permanece sin cambios en la dirección e. etc. sobre los pinceles — egSCH (Fig. 4).

Arroz. 3. El generador de CC más simple

Arroz. 4. Cambio en el tiempo de la fuerza electromotriz.el generador de CC más simple

Aunque E. etc. C. El generador de corriente continua más simple es constante en la dirección, su valor cambia, girando dos veces el valor máximo y el doble de cero en una revolución. Una CC con una ondulación tan grande no es adecuada para la mayoría de los receptores de CC y, en el sentido estricto de la palabra, no se puede llamar constante.

Para reducir la ondulación, el devanado del inducido del generador de CC está formado por un gran número de vueltas (bobinas) y el colector está formado por un gran número de placas colectoras aisladas entre sí.

Consideremos el proceso de suavizar las ondas, usando el ejemplo de un devanado de armadura redonda (Fig. 5), que consta de cuatro devanados (1, 2, 3, 4), dos vueltas cada uno. El inducido gira en el sentido de las agujas del reloj con una frecuencia n y e se induce en los cables del devanado del inducido ubicados en el exterior del inducido. etc. (la dirección se indica con flechas).

El devanado del inducido es un circuito cerrado que consta de espiras conectadas en serie. Pero en términos de escobillas, el devanado del inducido son dos ramas paralelas. En la Fig. 5, y una rama paralela consta de la bobina 2, la segunda consta de la bobina 4 (en las bobinas 1 y 3, el EMF no es inducido y están conectados en ambos extremos a un cepillo). En la Fig. 5b, el ancla se muestra en la posición que toma después de 1/8 de vuelta. En esta posición, un devanado de armadura paralelo consta de bobinas 1 y 2 conectadas en serie, y el segundo de bobinas 3 y 4 conectadas en serie.

Arroz. 5. Esquema del generador de CC más simple con una armadura de anillo

Cada bobina, cuando la armadura gira con respecto a las escobillas, tiene una polaridad constante. Cambio de dirección, etc C. Los devanados en el tiempo con la rotación de la armadura se muestran en la fig. 6, a. D dC. en cepillos es igual a e. etc. v. cada rama paralela del devanado del inducido. Higo. 5 muestra que e.etc. c.la rama paralela es igual a o e. etc. C. una bobina o la cantidad e. etc. c. dos devanados adyacentes:

Como resultado de esta pulsación de e. etc. C. los devanados de la armadura se reducen significativamente (Fig. 6, b). Aumentando el número de vueltas y placas colectoras, se puede obtener una radiación casi constante. etc. v. devanados del inducido.

Diseño de generador de CC

En el proceso de progreso técnico en ingeniería eléctrica, el diseño de las máquinas de CC cambia, aunque los detalles básicos siguen siendo los mismos.

Considere un dispositivo de uno de los tipos de máquinas de CC producidas por la industria. Como se dijo, las partes principales de la máquina son el estator y la armadura. El estator 6 (Fig. 7), realizado en forma de cilindro de acero, sirve tanto para sujetar otras partes como para proteger contra daños mecánicos y es una parte estacionaria del circuito magnético.

Los polos magnéticos 4 están unidos al estator, que puede ser magnetos permanentes (para máquinas de baja potencia) o electroimanes. En este último caso, se coloca una bobina excitadora 5 sobre los polos, alimentada con corriente continua y creando un flujo magnético estacionario con respecto al estator.

Con una gran cantidad de polos, sus devanados están conectados en paralelo o en serie, pero de modo que los polos norte y sur se alternen (ver Fig. 1). Los polos adicionales con sus propios devanados se ubican entre los polos principales. Los protectores de extremo 7 están unidos al estator (Fig. 7).

La armadura 3 de la máquina de CC está ensamblada con chapa de acero (ver Fig. 2) para reducir las pérdidas de energía de las corrientes de Foucault. Las láminas están aisladas entre sí.La armadura es una parte móvil (giratoria) del circuito magnético de la máquina. La bobina de armadura o bobina de trabajo 9 se coloca en los canales de armadura.

Arroz. 6. Variación de tiempo de la EMF de los devanados y el devanado de la armadura del anillo

Las máquinas se fabrican actualmente con un tipo de bobinado de armadura y tambor. El devanado de armadura de anillo considerado anteriormente tiene la desventaja de que e. etc. c) se induce solo en conductores ubicados en la superficie exterior de la armadura. Por lo tanto, solo la mitad de los cables están activos. En el devanado de armadura del tambor, todos los cables están activos, es decir, para crear el mismo e. al igual que con una máquina de armadura anular, se requiere casi la mitad del material conductor.

Los conductores del devanado del inducido, ubicados en las ranuras, están interconectados por las partes frontales de las espiras. Cada ranura suele contener varios cables. Los conductores de una ranura están conectados a los conductores de la otra ranura para formar una conexión en serie llamada bobina o sección.Las secciones están conectadas en serie y forman un circuito cerrado. La secuencia de unión debe ser tal que p. etc. v. en alambres incluidos en una rama paralela tenían la misma dirección.

En la Fig. 8 muestra el devanado de armadura de tambor más simple de una máquina de dos polos. Las líneas continuas muestran la conexión de las secciones entre sí en el lado del colector, y las líneas discontinuas muestran las conexiones finales de los cables en el lado opuesto. Las tiras se hacen desde los puntos de conexión de las secciones a las placas colectoras. La dirección de e., etc. p.en los cables de la bobina se muestra en la figura: «+» — dirección desde el lector, «•» — dirección hacia el lector.

El devanado de tal armadura también tiene dos ramas paralelas: la primera formada por los cables de las ranuras 1, 6, 3, 8, la segunda, por los cables de las ranuras 4, 7, 2, 5. Cuando la armadura gira , la combinación de las ranuras cuyos hilos forman una rama paralela, cambia todo el tiempo, pero siempre la rama paralela está formada por los hilos de los cuatro canales, que ocupan una posición constante en el espacio.

Arroz. 7. La disposición de la máquina de CC de armadura tipo tambor

Arroz. 8. El devanado más sencillo

Las máquinas producidas por las fábricas tienen decenas o cientos de ranuras a lo largo de la circunferencia del inducido del tambor y el número de placas colectoras es igual al número de secciones del devanado del inducido.

El colector 1 (ver Fig. 7) consta de placas de cobre, aisladas entre sí, que están conectadas a los puntos de conexión de las secciones del devanado del inducido y sirven para convertir la variable e. etc. v. en los alambres del devanado del inducido en constante e. etc. c) en las escobillas 2 del generador o conversión de corriente continua suministrada a las escobillas del motor desde la red en corriente alterna en los hilos del devanado del inducido del motor. El colector gira con la armadura.

Cuando la armadura gira, a lo largo del colector se deslizan escobillas fijas 2. Las escobillas son de grafito y cobre-grafito. Están montados en portaescobillas que se pueden girar en un cierto ángulo. Un impulsor 8 para ventilación está conectado al ancla.

Clasificación y parámetros de los generadores de corriente continua.

La clasificación de los generadores de CC se basa en el tipo de fuente de alimentación de la bobina de excitación. Distinguir:

1.generadores autoexcitados, cuya bobina de excitación está alimentada por una fuente externa (batería u otra fuente de corriente continua). En generadores de baja potencia (decenas de vatios), el flujo magnético principal puede ser creado por imanes permanentes,

2. Generadores autoexcitados, cuya bobina de excitación es alimentada por el propio generador. De acuerdo con el esquema de conexión de los devanados de armadura y excitación en relación con el circuito externo, existen: generadores de excitación en paralelo, en los que el devanado de excitación está conectado en paralelo con el devanado de armadura (generadores en derivación), generadores de excitación en serie, en los que estos los devanados están conectados en serie (generadores en serie), generadores con excitación mixta, en los que un devanado de excitación está conectado en paralelo con el devanado del inducido y el segundo en serie (generadores combinados).

El modo nominal del generador de CC está determinado por la potencia nominal: la potencia que el generador le da al receptor, la tensión nominal en los terminales del devanado del inducido, la corriente nominal del inducido, la corriente de excitación, la frecuencia nominal de rotación de la armadura. Estos valores suelen estar indicados en el pasaporte del generador.