УСТРОЙСТВО ГЕНЕРАТОРОВ ПОСТОЯННОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА

Простейшие электрические генераторы, состоящие из постоянных магнитов и одного или нескольких витков для практических целей непригодны, так как от них невозможно получить сколько-нибудь значительную электродвижущую силу, а следовательно, и необходимую мощность. Объясняется это тем, что как бы ни был хорош постоянный магнит, создаваемый им магнитный поток мал, и, кроме того, большое расстояние между полюсами создает для магнитного потока значительное магнитное сопротивление.

Поэтому в генераторах, как правило, применяются электромагниты, создающие сильный магнитный поток. Кроме того, для уменьшения магнитного сопротивления цепи рабочая обмотка генератора размещается на железном цилиндре, который заполняет собой почти все пространство между полюсами. Этот цилиндр с помещенной на нем обмоткой называется якорем генератора.

Итак, генератор постоянного тока состоит из следующих основных частей: магнитной системы, якоря с рабочей обмоткой, коллектора, щеток со щеткодержателями, а также других вспомогательных частей. Магнитная система генератора служит для создания необходимого магнитного потока и состоит из полюсных сердечников с полюсными башмаками, катушек (обмоток) возбуждения и станины (ярма) генератора.

Полюсные сердечники служат для крепления на них катушек возбуждения. В машинах большой мощности эти сердечники изготовляются отдельно от ярма и при помощи специальных болтов крепятся к станине. Полюсные сердечники изготовляются из тонких листов динамной стали с большой магнитной проницаемостью. Полюсный наконечник (башмак) имеет такую форму, которая во-первых, позволяет удерживать катушку возбуждения и во-вторых, придает распределению магнитных силовых линий поля желаемый характер. В машинах малой мощности полюсные сердечники отливаются как одно целое с ярмом.

Катушки возбуждения делают из изолированной медной проволоки, обматывают специальной хлопчатобумажной лентой и пропитывают особой изоляционной массой (чаще всего шеллачным лаком). Ярмо (или станина) генератора представляет собой его общий остов, к которому крепятся полюсные сердечники (полюсы). Ярмо изготовляется из мягкой литой стали, которая обладает хорошей магнитной проницаемостью и значительным остаточным магнетизмом.

Магнитная система генераторов постоянного тока, в зависимости от мощности, имеет различное число полюсов: генераторы небольшой мощности обычно двухполюсные, а генераторы большой мощности — многополюсные. В многополюсных генераторах число полюсов всегда четное, причем северный и южный полюса чередуются между собой, т. е. за северным полюсом следует южный, затем опять северный и т. д..

Чтобы привести магнитную систему генераторов в рабочее состояние, надо вызвать в ней сильный магнитный поток. Процесс этот называется возбуждением генератора. Якорь генератора служит одновременно как для размещения на нем обмотки, так и для улучшения магнитной цепи генератора. Состоит он из двух частей: железного сердечника и обмотки. Сердечник якоря для уменьшения магнитного сопротивления изготовляется из динамной стали (железа), обладающей большой магнитной проницаемостью.

Для ослабления вихревых токов сердечник, так же как и полюсные наконечники, делают не сплошным, а собирают из отдельных изолированных одна от другой пластин обычно зубчатой формы. После сборки якорь устанавливают на валу генератора. Обмотка якоря, как правило, состоит из секций. Каждая секция состоит из нескольких изолированных один от другого витков. Готовые секции укрепляют в пазах якоря и соединяют между собой и с пластинахми коллектора.

В генераторах постоянного тока применяются два типа якорных обмоток: петлевая (или параллельная) обмотка и волновая (или последовательная) обмотка. Волновая обмотка отличается от петлевой тем, что каждая секция соединяется с другой, следующей по ходу обмотки, расположенной под следующей парой полюсов, в то время как в петлевой обмотке секция соединяется с другой, следующей по ходу обмотки, расположенной под той же парой полюсов. Волновая обмотка применяется обычно в якорях многополюсных машин.

Коллектор служит для выпрямления переменной ЭДС, индуктируемой в обмотке якоря генератора. Коллектор - наиболее ответственная и чувствительная часть, которой оборудованы генераторы, поэтому на содержание его в порядке необходимо обращать особое внимание. Состоит он из медных коллекторных пластин. При сборке коллектора между его пластинами проклады-зают слой изоляции из миканита. После того как коллекторные пластины закреплены на коллекторной втулке, собранный коллектор крепится к якорю.

Щетки служат для отвода ЭДС, создаваемой генератором. Изготовляют щетки из прессованного угля. Нижний конец щеток точно притирают (пришлифовывают) к поверхности коллектора. Притертые к коллектору щетки вставляют в специальные обоймы, называемые щеткодержателями. Назначение щеткодержателей — удерживать щетки в правильном положении и прижимать их к поверхности коллектора. Щеткодержатели укрепляют на траверсе, вращением которой достигается изменение положения щеток на коллекторе.