Генератор постоянного тока (ГПТ).

Принцип действия генератора основан на электромагнитной индукции.

При вращении якоря в магнитном поле главных полюсов, в обмотках якоря наводится ЭДС.

e=BVL, В

Она направлена по правилу «правой руки»: если правую руку расположить в магнитном поле так, что силовые линии будут входить в ладонь, а отогнутый большой палец покажет направление движения проводника, то 4 вытянутых пальца покажут направление ЭДС.

Для ГПТ выработанная ЭДС примет следующий вид:

В заменим на Ф, так как поле по всему полюсу участвует в создании ЭДС.

В=Ф/S

L одного проводника заменим на суммарную длину всех проводников якоря.

V- прямолинейную скорость заменим на n – угловую скорость, или частоту вращения.

Е= (Ф/S)Ln

Длина проводников, площадь магнитопровода, число пар полюсов – параметры постоянный для конкретной машины, поэтому их объединяют в конструктивную постоянную с, а ЭДС принимает следующий вид:

ЭДС генератора:

Е=сФn, В

Где с – конструктивная постоянная машины,

Ф – магнитный поток главных полюсов,

n – частота оборотов якоря.

Регулировать ЭДС генератора можно:

· Изменением магнитного потока при помощи тока возбуждения.

· Изменением оборотов (подачей топлива в дизель).

Напряжение генератора:

U=E - ∆U=E - I_яΣr_я

где ∆U= I_яΣr_я - потери внутри генератора,

I_я – ток якоря,

Σr_я – суммарное сопротивление якоря, включает в себя сопротивление всех токоведущих частей машины (обмоток якоря, возбуждения, добавочных полюсов, щеточно-коллекторного аппарата).

Ток нагрузки:

I_н= U/r_н,

где r_н – сопротивление нагрузки.

Так как по проводникам якоря генератора протекает ток (по правилу «правой руки»), то вокруг проводников якоря создается магнитное поле. Оно взаимодействует с основным магнитным полем и возникает электромагнитная сила Fэл=BIL, направленная по правилу «левой руки». Эта сила направлена против вращения генератора, значит она создает тормозной электромагнитный момент М_тор.

М_тор=сФI_я

Таким образом для генератора характерно:

1) Ток и ЭДС направлены одинаково, так как ток протекает за счет этой ЭДС.

2) ЭДС всегда больше напряжения на величину потерь.

3) Электромагнитный момент и вращение направлены противоположно. Создается тормозной электромагнитный момент.

По способу возбуждения (подключению обмотки возбуждения) генераторы бывают:

· ГПТ с независимым возбуждением. ОВ подключается к независимому источнику питания (аккумулятору).

· ГПТ с параллельным возбуждением. ОВ подключается параллельно якорной обмотке.

· ГПТ с последовательным возбуждением. ОВ подключается последовательно якорной обмотке.

· ГПТ со смешанным возбуждением. Часть ОВ подключается параллельно якорной обмотке, а часть последовательно.

Применяют ГПТ с независимым и параллельным возбуждением.

Для работы ГПТ с параллельным возбуждением (с самовозбуждением, так как ОВ ниоткуда не запитывается) необходимо:

· Остаточное намагничивание сердечников главных полюсов.

· Магнитный поток главных полюсов должен совпадать с потоком остаточного магнетизма.

· Сопротивление цепи возбуждения должно быть минимальным, чтобы ток, созданный остаточным магнетизмом смог его преодолеть.

· Нагрузка подключается только после достижения номинального значения напряжения.