V. ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И МАГНЕТИЗМ.

Г. ПЕРЕМЕННОЕ МАГНИТНОЕ ПОЛЕ.

2. ГЕНЕРАТОРЫ И ДВИГАТЕЛИ.

б) Типы якоря и включения.

Для усиления рассмотренных действий вместо одного витка используются якорные обмотки в виде катушек:

1. Якорь в форме двойного Т (рис.336); обмотка размещается на сердечнике из мягкого

железа; для уменьшения вихревых токов якорь набирается из тонких железных полос.

2. Барабанный якорь с петлевой (рис.337) или волновой обмоткой. На рис. 338

показано распределение напряжений при коллекторе, имеющем четыре сегмента.

Т-образный якорь имеет большой недостаток: при переходе скользящего контакта (щетки) с одной пластины коллектора на другую напряжение падает до нуля. В барабанных якорях этот недостаток устраняется, так как якорь имеет замкнутую на себя обмотку. При этом все витки вместе создают напряжение на щетках.

Принцип самовозбуждения. Для создания магнитного поля вместо постоянных магнитов можно воспользоваться электромагнитом, так как в нем имеется остаточное намагничивание, создающее вначале слабый индукционный процесс. Если этот слабый ток пропустить через катушки электромагнита, то его намагничение постепенно возрастает до максимальной величины (динамо- электрический принцип).

Типы генераторов.

У последовательных генераторов (рис.339) электромагниты и якорь включены

последовательно. Напряжение генератора зависит от нагрузки, т.е. от создаваемого им тока. При росте тока поле усиливается и напряжение возрастает. В параллельных генераторах (рис.340) напряжение более постоянно. Небольшое падение напряжения при росте нагрузки может быть скомпенсировано уменьшением сопротивления в цепи электромагнитов. Машины смешанного возбуждения (рис.341) совмещают

положительные свойства обоих первых типов. При росте нагрузки напряжение увеличивается за счет тока в главной цепи и уменьшается за счет ослабления тока в цепи индукторов.

Генераторы, как и элементы, могут быть включены последовательно (рис.342).

Работающий электродвигатель в то же время является и генератором, так как в нем индуцируется противодействующее напряжение U1, а поэтому

напряжение на его зажимах U = IR1 + U1.

Где R1- его внутреннее сопротивление.

При пуске двигателя нельзя подавать на него сразу полное напряжение, так как при неподвижном якоре U1 отсутствует, и при малом сопротивлении якоря через него протек бы очень сильный начальный ток, что привело бы к перегреву обмотки и порче её изоляции. Поэтому при пуске применяют реостат, который по мере увеличения скорости вращения и возрастания U1 постепенно выключается.

При использовании многополюсных машин можно получать большую мощность. При этом якорю придают звездообразную форму. В различных конструкциях неподвижная часть машины (статор) и вращающаяся часть (ротор) могут меняться ролями. Получаются машины с внешними (рис.343) и внутренними (рис.344) полюсами. Последние имеют то преимущество, что скользящий контакт используется только для подводки тока, возбуждающего магниты. При этом легче бороться с искрообразованием на контактах (рис.243 и 344 относится только к машинам переменного тока).

При симметричном расположении трех независимых обмоток 1,2,3 одна машина может быть использована для получения трех переменных напряжения, сдвинутых по фазе на 120: трехфазное напряжение. Из рис. 345 можно уяснить, что сумма трех напряжений в любой момент времени равна нулю. Для отвода трехфазного тока в нагрузки достаточно трех проводов.

Три фазы обмотки генератора могут быть соединены в одной точке (соединение звездой, рис.346). Так же можно соединить и нагрузки. Иногда общие точки нагрузок и обмоток генератора соединяют нулевым проводом. Если нагрузки одинаковы, нулевой провод не несет тока. Между фазовым и нулевым проводом существует напряжение U, называемое фазовым. Между двумя фазовыми проводами напряжение называется линейным Uл. Каждые два фазовых напряжения сдвинуты по фазе на 120. Если фазовые напряжения изобразить векторами (рис.347), то линейное напряжение изобразится замыкающей равнобедренного треугольника с углом 120 при вершине. Поэтому получаем:

Обычно фазовое напряжение используется для осветительных и бытовых целей (220 в), а линейное – для силовых установок (380 в).

Так как сумма трех фазовых напряжений в любой момент равна нулю, то фазовые провода можно замыкать и на треугольник (рис.348). При этом можно пользоваться

только фазовым напряжением U. Если в фазы 1,2,3 включить три симметрично расположенные катушки электромагнитов (рис.349), то на пересечении их осей получается вращающееся магнитное поле, приводящее во вращение, например, компасную стрелку. Это явление используется в асинхронных двигателях с короткозамкнутом ротором.

****************************************