Modelarea Generatorului de Curent Continuu cu Excitație Derivație

1.CONSTRUCŢIE

1.1Părţi componente

Părţile principale ale generatorului sunt carcasa , polii şi înfăşurarea de excitaţie ; pe arbore este montat rotorul cu înfăşurarea şi colectorul , periile cu portperiile lor şi arcurile de apăsare a periilor, scuturile spre colector şi spre partea de antrenare, bornele şi colierul de protecţie .

1.2 Materiale utilizate şi rolul lor în funţionare

Carcasa este din ţeavă de oţel moale turnată sau proluită şi sudată, foarte permeabil pentru fluxul magnetic.

Polii sunt destinaţi să susţină înfăşurarea de excitaţie. La generatoarele mici, până la 250-300 Watt, sunt 2 poli, la cele mijlocii 4, iar peste 800 Watt chiar şi 6. Întrucât fluxul inductor este constant, miezul polilor este din oţel moale masiv, iar la puteri mai mari este uneori din tole.

Piesele polare au formă alungită pentru a se obţine o creştere gradată a fluxului inductor pe periferia rotorului, fapt care îmbunătăţeşte comutaţia. Prinderea polilor se face foarte strâns în interiorul carcasei pentru ca să nu se producă un întrefier suplimentar, care să micşoreze fluxul magnetic şi astfel se necesită o putere mai mare de excitaţie. Miezurile din tole au secţiune dreptunghiulară, celelalte turnate au forme ovale sau circulare la care se realizează o bobină de excitaţie mai economică şi mai bine izolată. Piesele polare inclinate micşorează zgomotele şi deformarea câmpului magnetic.

Lăţimea piesei polare formează arcul polar. Distanţa radială dintre stator şi rotor formează întrefierul ( semidiferenţa diametrelor interior statoric si exterior rotoric )

Înfăşurarea de excitaţie derivaţie, care produce câmpul magnetic inductor, este formată din bobine polare identice, cu un număr mare de spire.

Bobinele sunt confectionate din sârmă de cupru emailată, iar în exterior se izolează cu bandă de bumbac. Legăturile între bobine se fac în aşa fel încât polii alăturaţi să rezulte de nume contrar.

Sensul de spiralizare al bobinelor fabricate este acelaşi, iar pentru schimbarea polarităţii se inversează bornele de legătură de la o bobină la alta

La generatoarele de putere mare, la care valoarea intensităţii curentului de excitaţie este mai mare de 5-6 Amperi, înfăşurarea de excitaţie se divide în 2, scoţându-se la bornele generatorului 2 legături pentru 2 relee-regulatoare de tensiune. Curentul de excitaţie care este întrerupt de contactele regulatoarelor are valori mici, evitandu-se scânteile şi distrugerea rapidă a contactelor releelor.

Unele generatoare au în paralel cu înfăşurarea de excitaţie o rezistenţă de stingere, diodă sau un redresor de seleniu. Rezistenţa are scopul de a scurtcircuita curentul de autoinducţie; acest curent apare în înfăşurarea de excitaţie la deschiderea contactelor releelor regulatoare, astfel încât micşorează scânteile care se produc din această cauză la contact valoarea rezistenţei de stingere poate fi egală cu jumătate din valoarea rezistenţei introdusă în circuitul de excitaţie de releele regulatoare. Când se prevede un redresor, valoarea rezistenţei este mai mică.

Conectarea înfăşurării de excitaţie la bornele generatorului trebuie cunoscută întrucât generatorul nu poate funcţiona cu orice polaritate la masă; şi conectarea releelor regulatoare, care lucrează asupra circuitului de excitaţie trebuie cunoscută. Majoritatea generatoareler au borna minus conectată la masă, iar releele regulatoare corespunzătoare nu pot lucra decât cu această polaritate.

Chiar cu aceeaşi polaritate la masa generatoarele pot avea înfăşurarea de excitaţie conectată cu borna plus sau cu borna minus la releele regulatoare, lucru care trebuie să fie cunoscut ori de câte ori se montează un alt releu regulator în locul celui original.

Rotorul este fabricat din tole cu grosime de 0,2-0,5 mm, izolate între ele. Crestăturile sunt semi închise sau deschise, cu izolaţie din pânză sau carton electrotehnic în care se pune o înfăşurare ( în care se induc tensiunile electromotoare ) compuse dintr-un număr mare de bobine conductoare de cupru emailat. Înfăşurarea rotorului este înfăşurată cu pene de lemn impregnat sau fibră pentru ca să nu sară din crestătură.

Pentru înlăturarea deformării câmpului magnetic şi a zgomotului crestăurile se fac uneori înclinat.

Distanţa dintre 2 crestături măsurate pe periferia rotorului se numeşte pasul crestăturii.

La fel se defineşte şi pasul dentar.

Colectorul este confecţionat din lamele de cupru foarte pur ( electrolitic ), izolate între ele cu mecanită. Izolaţia dintre lamele trebuie să fie ceva mai mică decât înălţimea lamelelor pentru ca periile din carbune să alunece numai pe lamelele din cupru chiar şi după o perioadă mai îndelungată de funcţionare.

Pasul lamelelor la colector este distanţa, măsurată pe periferia exterioară a colectorului, între axele a 2 lamele alăturate.

Grosimea lamelelor de cupru este de 3-5 mm, iar a mecanitei până la 0,8-1 mm. Partea interioară a lamelelor este în formă de coadă de rândunică pentru a se prinde şi rezista la forţe centrifuge. Între lamele şi bucşă sunt puse inele colectoare şi conurile izolate din mecanită presată sau se fixeaza direct la mase turnate pe baza de răşini bachelitice. Suprafaţa exterioară trebuie să fie şlefuită şi perfect centrată pe axul de rotire, pentru ca periile să facă contact electric bun şi să alunece uşor, fără joc care să producă scântei la colector sau să înrăutaţească comutaţia.

Periile au rolul de a face contactul electric între înfăşurarea rotorică şi circuitele exterioare ale statorului de excitaţie şi de sarcină. Nu este permis să se înlocuiască periile uzate sau defecte decât cu altele originale sau de acelaş tip indicat de intreprinderea constructoare, pentru ca tipurile de perii respective au fost studiate, experimentate şi adaptate de constructor condiţiilor respective de funcţionare.

Periile trebuie sa reziste la temperaturi de lucru de 100.....150˚C cât atinge colectorul în funcţionare. Legătura dintre perie şi bornă se face cu liţă din fire de cupru cu diametrul de 0,05-0,07mm, necesar pentru flexibilitatea ei. Izolarea legăturii de masa generatorului se face cu izolaţie din împletitură de bumbac, tub izolant elastic sau impletitură din fibră de sticlă neinflamabilă.

Portperiile au rolul de a ţine şi a păstra periile pe colector întro anumita poziţie, astfel încat să se obţină tensiunea maximă la borne. Portperiile diferă constructiv după modul în care ghidează şi apasă periile

Portperiile cu braţ de pârghie au un braţ liber care se poate roti în jurul unui bolţ, menţinând peria fixată rigid de braţ.

Portperiile cu cutie prismatică sunt din cuti din tablă laminată sau îndoită sub forma prismatică, astfel încât peria să între liber în ea; peria lucrează fie radial sau perpendicular pe suprafaţa colectorului, fie cu reacţie sau înclinată pe suprafaţa colectorului.

- Portperiile primatice radiale pot funcţiona pentru ambele sensuri de rotaţie. Arcul exercită o forţa radială în colectorul care se roteşte şi o forţă tangenţială de frecare. Acest lucru face ca peria să nu adere perfect pe suprafaţa colectorului, provocând salturi sau înţepeniri ale periei în locaşul ei.

- Portperiile prismatice cu reacţie sunt înclinate cu unghiul alfa în sensul de rotaţie faţă de axul periei, astfel încât forţa rezultantă lucrează în jurul axei periei şi peria nu mai apasă pe faţa laterală din dreapta a cutiei portperiei. Unghiul alfa are valoare de circa 12 grade. În acest mod, peria nu mai apasă lateral pe cutia portperiei şi se poate mişca liber în ea.

Portperiile cu reacţie se utilizează la turaţii şi puteri mari înlăturând tendinţa de vibraţie, de înţepenire a periilor şi creşterea rezistenţei de contact, ceea ce ar conduce la supraîncălzirea periilor şi colectorului, precum şi la dezlipirea conductoarelor din steguleţe.

La portperiile cu reacţie, sensul de rotire al generatorului este impus.

Arcul de apăsare al periilor este elicoidal sau spiral, fără sau cu posibilitatea de reglare a forţei de apăsare.