Найпростіші генератор і електродвигун
Найпростіший генератор. Конструкція найпростішого генератора постійного струму являє собою рамку, обертається сторонньої силою між полюсами електромагніту. При обертанні рамки за годинниковою стрілкою у верхньому дроті рамки виникає струм, спрямований від нас, а в нижньому - струм, спрямований до нас. З'явився ток через пластини (півкільця) колектора і щітки відводиться в зовнішній ланцюг. Після того як рамка пройде горизонтальне положення, півкільця колектора поміняються місцями, і струм у зовнішній ланцюга збереже своє значення, незважаючи на зміну напрямку струму в рамці. Однак струм у зовнішній ланцюга буде пульсувати, т. Е. Періодично змінюватися від максимального значення до нуля. Це пояснюється тим, що рамка, перебуваючи у вертикальному положенні, перетинає найбільшу кількість магнітних силових ліній, а будучи в горизонтальному положенні, зовсім не перетинає їх.
Щоб пульсація струму була непомітною, в генераторах обертається не рамку з одного витка проводів, а якір з обмоткою з багатьох десятків витків. Магнітне поле, в якому обертається якір, посилюється застосуванням електромагнітів з великим числом витків обмотки. При цьому в обмотки котушок збудження електромагнітів направляється струм від самого генератора. Такі генератори називаються генераторами з самозбудженням.
Мал. 9.3. Схема найпростішого генератора однофазного змінного струму
Найпростіший генератор (рис. 9.3) однофазного змінного струму на відміну від генератора постійного струму замість колектора має контактні кільця, ток з яких знімається щітками. Кожне з цих кілець при будь-якому положенні рамки постійно пов'язане з одним і тим же проводом зовнішньої ланцюга. Тому при обертанні рамки струм в ланцюзі змінюється не тільки за величиною (від максимуму до 0), а й у напрямку.
В обмотки збудження полюсів подається постійний струм від стороннього джерела.
На практиці набули поширення трифазні генератори змінного струму, які набагато простіше по конструкції і надійніше в експлуатації, ніж однофазні.
Найпростіший електродвигун. Якщо провідник зі струмом помістити в магнітне поле, то в результаті взаємодії поля провідника і поля магніту провідник буде переміщатися в напрямку, перпендикулярному до магнітних силових ліній магніту.
З одного боку провідника силові лінії його магнітного поля спрямовані в ту ж сторону, що і силові лінії поля магніту, т. Е. Силові лінії згущуються. З іншого боку провідника його силові лінії спрямовані назустріч силовим лініям поля магніту, т. Е. Силові лінії розріджуються. При цьому провідник зі струмом виштовхується в ту сторону, де магнітні силові лінії розташовані рідше.
Напрямок руху провідника залежить від розташування полюсів, а також напрямки струму в провіднику.
Механічна сила, що діє на провідник зі струмом, пропорційна магнітному полю полюсів магніту, току в провіднику і його довжині.
Взаємодія провідника зі струмом в магнітному полі покладено в основу дії елетродвігателей, в яких електрична енергія перетворюється в механічну.
Мал. 9.4. Схема найпростішого електродвигуна постійного струму: а-взаємодія магнітного поля рамки з полем магніту; б - схема електродвигуна
Конструкція найпростішого електродвигуна (рис. 9.4) постійного струму являє собою виток проводу у вигляді рамки, вміщеній між полюсами постійного магніту (рис. 9.4, а) або полюсами електромагніту (рис. 9.4, б) з котушками обмотки збудження.
При пропущенні через рамку постійного струму її верхній провід в силу взаємодії магнітних полів струму і магніту виштовхуватиметься вправо, а нижній - вліво (див. Рис. 9.4, а). В результаті рамка повернеться за годинниковою стрілкою.
Коли рамка досягне горизонтального положення, напрямок струму в ній за допомогою колектора, що складається з двох півкілець (див. Рис. 9.4, б) і що ковзають по ним щіток, зміниться на протилежне, і рамка продовжить своє обертання за годинниковою стрілкою.
В реальних конструкціях електродвигунів, в тому числі і в автомобільних стартерах, для підвищення рівномірності обертання і отримання необхідного крутного моменту замість рамки з одного витка між смугами поміщають обмотку з декількох десятків витків. Така обмотка поміщається на осерді якоря. Наявність сердечника дозволяє зменшити повітряний проміжок між полюсами і уникнути небажаного ослаблення магнітного поля.
Якщо дві обмотки розташувати на осерді недалеко один від одного і по обмотці (рис. 9.5, а) пропустити постійний електричний струм, перериваючи його переривачем Пр, то навколо сердечника буде то виникати, то зникати магнітне поле. Магнітні силові лінії цього поля, персек витки вторинної обмотки будуть індукувати в них е.р.с. взаємоіндукції, так як е.р.с. индуктируется не тільки при переміщенні провідника в магнітному полі, а й при всякій зміні цього поля.
Е.р.с. взаємоиндукції зростає при збільшенні числа витків вторинної обмотки, при більш сильному магнітному полі первинної обмотки і більш швидкому зникненні магнітного поля. На принципі взаємоиндукції працюють котушки запалювання автомобілів.
При замиканні і розмиканні контактів переривника Пр витки обмотки також перетинаються магнітними силовими лініями і в обмотці індукується е.р.с. самоіндукції.
Е.р.с. самоіндукції діє проти струму при замиканні контактів переривника Пр (рис. 9.5, б), уповільнюючи наростання сили струму в обмотці. При розмиканні контактів переривника Пр е.р.с. самоіндукції діє в напрямку руху струму (рис. 9.5, в) і створює іскру між контактами.
Таким чином, виникнення е.р.с. самоіндукції в первинній обмотці тягне за собою зниження е.р.с. у вторинній обмотці. Для ліквідації шкідливої дії е.р.с. самоіндукції паралельно контактам переривника включають конденсатор, який сприяє збільшенню е.р.с. у вторинній обмотці і зменшення окислення контактів переривника.
До атегорія: - Технічне обслуговування автомобілів