Înainte de a lua în considerare înfășurările ancorelor, este necesar să se acorde atenție următoarelor aspecte. Datorită pieselor de pol, inducția magnetică din spațiul de aer este distribuită aproximativ conform legii trapezoidale (figura 9.2, a și b). La suprafața ancorei la # 945; = 0 inducția magnetică B = 0; cu o creștere # 945; inducția magnetică crește mai întâi, în cea mai mare parte polul nord are o valoare constantă și când # 945; = 180 ° scade la zero. În intervalul # 945; = 180 ° la 360 °, inducția magnetică variază în conformitate cu aceeași lege, dar este condiționat considerată negativă.
Direcția EMF a conductorului situat în canelura miezului magnetic al armăturii este determinată de regula mâinii drepte, iar valoarea lui B prin formula
unde B este inducția magnetică, T; l este lungimea conductorului, m; v - viteza mișcării conductorului, m / s.
Evident, pentru v = const, epr
kB și graficul B (# 945;) într-o altă scară este un grafic (# 945;). Schimbarea semnului emf epr indică o schimbare în direcția sa față de direcția pozitivă prezentată în Fig. 9.2, a.
Dacă există mai mulți conductori în canelurile de sub polul nord, atunci EMF-ul tuturor conductorilor va avea în mod evident aceeași direcție; în toate conductorii ancorei la polul sudic EMF va fi direcționat în direcția opusă.
Ancorație dispozitiv de înfășurare. Înfășurările ancorelor mașinilor cc constau din secțiuni separate care au același număr de rotații. Fiecare secțiune este plasată în două sloturi ale miezului magnetic de armătură, care sunt situate la poli diferiți. Partea secțiunii situată într-o canelură este denumită secțiune. Ieșirile fiecărei secțiuni sunt conectate la două plăci colectoare, la fiecare dintre acestea un alt terminal este conectat de celelalte secțiuni.
Fig. 9 2. Cu privire la distribuția inducției magnetice în spațiul de aer și natura schimbării în emf a conductorului
Fig. 9.3. Secțiunea de bobinaj de ancorare
Fig. 9 4. Secțiunea cablajului armăturii de undă
În funcție de valorile nominale ale puterii, tensiunii și vitezei, se folosesc diferite tipuri de înfășurări ale armăturii. Cele mai simple dintre acestea sunt buclele și înfășurările de unde. Secțiunile cu două înfășurări ale acestor înfășurări sunt prezentate în Fig. 9.3 și 9.4. Înfășurările de buclă și valuri diferă în ordinea conectării cu plăcile colectoare și una cu cealaltă.
În Fig. 9.5 este o schiță a unei mașini DC simplificate, având o simplă înfășurare a armăturii, constând din patru secțiuni, fiecare având câte o rotire; Secțiunile sunt situate în canelurile 1-4 ale miezului magnetic al armăturii.
Pentru ușurința de fabricare și montare a înfășurării, în fiecare canelură laturile secționale care aparțin două secțiuni sunt de obicei așezate în două straturi. Secțiunile secțiunii din stratul superior sunt indicate în Fig. 9.5 cu aceleași cifre 1-4 ca canelurile; Numerele din stratul inferior sunt 1 '- 4'.
Figura 9.5. Schița unei mașini DC simplificate
Fig. 9.6. Circuitul de înfășurare a armăturii desfăcute
Fig. 9.7. Circuit simplificat de înfășurare a armăturii
În Fig. 9.6, este prezentată schema lichidării luate în considerație, iar în fig. 9.7 este o imagine mai simplă a acestuia, în care secțiunile de înfășurare sunt înlocuite cu bobine.
Așa cum se poate stabili cu ușurință din figurile arătate, înfășurarea luată în considerare se dovedește a fi închisă, ceea ce este, de asemenea, caracteristică celorlalte înfășurări ale ancorelor de armătură DC.
După cum se arată în Fig. 9.5 - 9.7 Poziția înfășurării și colectorul de perie împart înfășurarea în două ramuri paralele:
1) peria Щ2, placa colectorului I. secțiunea 1-3 ', placa colectorului II. secțiunea 2-4 ', placa colectorului III, peria Щ1;
2) peria Ș2, placa colectorului I, secțiunea 2'-4, placa de colectare IV, secțiunea 1 '- 3, placa colectorului III, peria Щ1.
După cum se poate observa, fiecare ramă paralelă conține două secțiuni cu aceeași direcție EMF. Evident, emf-ul dintre perii este egal cu EMF-ul oricărei ramuri paralele,
În poziția ancorei în cauză, e = epar = 2c.
În acest caz, peria Ș2 are un potențial mai mic decât peria ȘT1, EMF e este direcționat de la ST2 la ST1.
Folosind aceste diagrame se poate stabili că rotația armăturii, se întâmplă următoarele: secțiuni trec alternativ una față de alta într-o ramură paralelă, care este însoțită de o schimbare în forță electromotoare în direcția opusă a secțiunilor; în timpul tranziției la o secțiune diferită ramură paralelă închis pentru scurt perii circuitat, dar în acest caz tensiunea electromotoare în secțiunile care nu induce, deoarece secțiunile sunt astfel pe linia ab (a se vedea figura 9.5 ..), unde inducție magnetică B = 0; numărul secțiunilor din ramificațiile paralele din utilajul în cauză se modifică de la 1 la 2. Ca urmare, se modifică și valoarea emf-ului dintre perii; direcția EMF dintre perii rămâne constantă.
De exemplu, dacă din cel prezentat în Fig. 9.5 - 9.7 din poziția de rotire a ancorei cu 45 °, apoi în prima ramură paralelă există o secțiune 1-3 ', în a doua secțiune 1' - 3; secțiunile 2 - 4 'și 2' - 4 vor fi închise cu perii într-un timp scurt; Emf-ul dintre perii va fi e '= e'par = ec.
În cele mai multe cazuri, ancora mașinilor DC nu au patru caneluri în care este pusă înfășurarea armăturii, nu patru secțiuni și plăci colectoare, dar un număr mult mai mare; în plus, secțiunile constau, de obicei, din mai multe ture. Ca o consecință, este posibil să se obțină un EMF mult mai mare între perii, iar valoarea EMF în timp ce rotirea armăturii rămâne practic neschimbată.
Trebuie remarcat faptul că valoarea EMF dintre perii depinde de amplasarea acestora. Pentru a obține valoarea maximă de emisie, peria trebuie montată astfel încât EMF a tuturor secțiunilor dintr-o ramură paralelă să fie îndreptată către aceeași parte (a se vedea figura 9.7). Această condiție este îndeplinită prin setarea periile de la neutru geometrică, care este definit ca o linie care trece prin axa mașinii și punctele suprafețelor pentru armături, în cazul în care câmpul magnetic de inducție este zero principalii poli. Neutrul geometric al mașinii bipolare este situat perpendicular pe axa poliilor principali. În Fig. 9.5 este linia ab. Trebuie remarcat faptul că expresia „setarea periilor pe neutrul geometrică“ este arbitrară și, de fapt, înseamnă că peria ar trebui să fie plasat într-o astfel de poziție încât acestea sunt secțiunea scurt-circuitat, situat pe geometric neutru.
Atunci când periile sunt deplasate de la neutru geometric, emf-ul dintre perii scade, deoarece secțiunile cu direcții EMF opuse apar în ramuri paralele. De exemplu, dacă peria unei mașini a cărei înfășurare este reprezentată în Fig. 9.7, se montează pe plăcile colectoare II și IV. atunci emf-ul dintre perii va fi zero.
Principiul generatorului. Să presupunem că ancora mașinii (vezi figura 9.5) se rotește cu ajutorul unui motor în direcția indicată de săgeată. Dacă periile generatorului sunt conectate la orice receptor r. atunci sub acțiunea generatorului EMF în bobina armăturii și a receptorului va exista un curent, receptorul va începe să consume energie electrică și mașina o va da departe, adică va funcționa ca generator. Firește, energia electrică generată de generator este transformată din energia mecanică a motorului, care rotește armătura generatorului.
Direcția curentului în conductoarele armăturii armăturii generatoare coincide, bineînțeles, cu direcția EMF a conductorilor și atunci când armatura se rotește, aceasta se schimbă. Cu toate acestea, cu ajutorul colectorului, curentul care curge în direcția conductorilor este transformat în curenți neschimbați ai ramurilor paralele iap și curentul circuitului extern i. numit curent de armatură. În conformitate cu prima lege Kirchhoff pentru generatorul în cauză, i = 2iap. Mașinile DC pot avea un număr de ramuri paralele mai mari de două. Denotând în cazul general numărul de ramuri paralele 2a, obținem
Dacă vom folosi regula mâinii stângi, nu este dificil să stabilim că generatorul dezvoltă un moment electromagnetic îndreptat împotriva direcției de rotație, adică întârzie.
Schimbarea polarității periilor și, în consecință, a direcției EMF, tensiunii și curentului în circuitul extern al generatorului poate fi făcută în unul din două moduri:
1) prin schimbarea direcției câmpului magnetic al polilor principali, care se realizează prin schimbarea direcției curentului de înfășurare a excitației, localizată la poli principali;
2) prin schimbarea direcției de rotație a armăturii generatorului prin intermediul unui motor de antrenare.
De obicei se folosește prima metodă.
Principiul motorului. Să presupunem că ancora aceleiași mașini (vezi Figura 9.5) este staționară. Dacă se aplică o tensiune DC la armătura motorului, de exemplu, așa cum se arată în Fig. 9.5 polaritate, curenții vor apărea în circuitul extern și în bobina armăturii, a cărui direcție va fi opusă celei indicate în figură. Cu ajutorul regulii mâinii stângi, puteți determina că cuplul electromagnetic al armăturii va acționa asupra armăturii și armătura va începe să se rotească în sens invers acelor de ceasornic. Când se rotește în bobina armăturii, va apărea un EMF, care, conform regulii mâinii drepte, va fi direcționat, așa cum se arată în Fig. 9,5, adică împotriva curentului motorului. Opusele direcțiilor curente și EMF indică faptul că mașina transformă energia electrică în energie mecanică. Motorul va accelera la o viteză la care cuplul său devine egal cu cuplul datorat sarcinii.
Vorbind despre principiul motorului, nu putem să nu menționăm numirea colectorului în acest caz. Colectorul este necesar pentru ca curentul direct al circuitului extern să poată fi transformat într-un curent care modifică direcția conductorilor înfășurării armăturii în timpul rotirii sale. Numai datorită colectorului, curentul tuturor conductorilor sub un pol are aceeași direcție. Ca o consecință, direcția cuplului dezvoltat de motor rămâne neschimbată.
Pentru a schimba direcția de rotație a motorului, este necesar să modificați direcția cuplului dezvoltat de acesta. Acest lucru se poate face într-unul din două moduri:
1. prin modificarea polarității tensiunii aplicate armăturii motorului și, în consecință, a direcției curentului de ancorare;
2. schimbarea în direcția fluxului magnetic al poliilor principali.
De obicei se folosește prima metodă.
Având în vedere principiile generatorului și ale motorului, se poate concluziona că aparatele de curent continuu sunt reversibile. Aceasta înseamnă că, în anumite condiții, generatoarele pot funcționa ca motoare și invers. Capacitatea motoarelor de a funcționa ca generatoare și. prin urmare, dezvoltarea unui moment de frânare este folosită pe scară largă în practică (a se vedea § 9.19).