Безколекторний генератор постійного струму
Широко відомі генератори і електродвигуни постійного струму, якоря яких забезпечені колекторами і містять сукупність обмоток, пов'язаних з колекторами. При цьому якір обертається щодо магнітного поля, створюваного магнітною системою статора, виконаної на основі постійних магнітів або електромагнітів. При подачі постійного струму через колектор до обмоток якоря пристрій працює як двигун, а при обертанні якоря від стороннього обертаючого пристрої (турбіна, дизельний двигун і т.д.) пристрій працює як електрогенератор постійного струму [1-2].
Принцип дії генератора грунтується на законі електромагнітної індукції - індукуванні електрорушійної сили в прямокутному контурі (дротяної рамці), що знаходиться в однорідному обертовому магнітному полі.
Однорідне магнітне поле, створюване постійним магнітом, обертається навколо своєї осі в провідному контурі (дротяної рамці) з рівномірним кутовий швидкістю. Дві рівні порізно вертикальні боку контуру є активними, так як їх перетинають магнітні лінії магнітного поля. Дві рівні порізно горизонтальні боку контуру - не активні, оскільки магнітні лінії магнітного поля їх не перетинають, магнітні лінії ковзають уздовж горизонтальних сторін, і електрорушійна сила в них не утворюється.
У кожній з активних сторін контуру інду ц іруется електрорушійна сила, величина якої визначається за формулами:
е 1 =В lv sin? t, е 2 =В lv sin (? t +?) =- В lv sin? t,
де е 1 і е < b align="justify"> 2 - миттєві значення електрорушійних сил, індукованих в активних сторонах контуру, у вольтах; По-магнітна індукція магнітного поля в вольт-секундах на квадратний метр (Тесла); l - довжина кожної з активних сторін контуру в метрах; v =? R - лінійна швидкість, з якою магнітні лінії магнітного поля рухаються по колу радіусом R в метрах в секунду; ?- Кутова швидкість обертання рамки, t - час у секундах; ? t і? t +?- Кути, під якими магнітні лінії перетинають активні боку контуру. Так як електрорушійні сили, індуковані в активних сторонах контуру, діють згідно один з одним, то результуюча електрорушійна сила, индуцируемая в контурі, буде дорівнює е =2 В lv sin? t, тобто індукована електрорушійна сила в контурі змінюється за синусоїдальним зако-ну. При цьому в реальних генераторах постійного струму роль колектора еквівалентна випрямителю змінного струму з підключенням до навантаження послідовності рамок, що розміщуються на якорі генератора.
При подачі постійного струму до колектора якоря такий пристрій працює як електродвигун постійного струму (звернений режим електрогенератора) [3].
Істотним недоліком відомих мотор-генераторів постійного струму є використання в них малонадёжного вузла - обертового з якорем колектора зі щітками, ковзаючими по обертається поверхні колектора, оскільки це призводить до іскріння при перемиканнях струму з одного оппозитной пари ламелей кол-лектора на сусідню по ходу обертання якоря Оппозитная пару ламелей, і, як наслідок цього, - до зносу як щіток, так і самого колектора, ослабленню притиску щіток до кол-лектору при зносі щіток. Це знижує надійність і термін безвідмовної роботи відомих колекторних пристроїв. Так, часто зустрічається у автомобілістів відмова у запуску двигуна є наслідком виходу з ладу стартера через сильний зносу його мідно-вугільних щіток, що порушує їх електричний контакт з колектором.
Зазначений недолік відомих пристроїв, що використовують якоря з колекторами, усунутий в заявляється технічному рішенні, цілями якого є спрощення пристрою, підвищення надійності його роботи і збільшення терміну його служби.
Зазначені цілі досягаються в Безколекторні моторі-генераторі постійного струму, що містить обертовий якір навколо нерухомого статора, що відрізняється тим, що в якості обертового якоря використана група симетрично розподілених на колі постійних тороїдальних магнітів, магнітні полюси яких знаходяться на їх плоских торцевих поверхнях і утворюють переривчастий односпрямований магнітний потік уздовж цієї окружності, а в якості нерухомого статора використана обмотка, виконана на кільцевому каркасі круглого поперечного перерізу, вісь сім-метрії якого представляє окружність, збігається з окружністю, віссю симетрії обертового якоря.
Досягнення зазначених цілей винаходи в заявляється пристрої пояснюється односпрямован...
