У синхронних машинахмагнітне поле струмів якірної обмотки та ротор обертаються з однаковою швидкістю (синхронно). Синхронні машиниоборотні, тобто. вони можуть працювати як генератори і як двигуни. Однак найбільшого поширення вони набули як генератори змінного струму, які встановлюють всіх сучасних електростанціях.
Генератор змінного струму був винайдений видатним російським електротехніком П. Н. Яблочковим. Цей генератор був використаний для живлення електричних свічок і за принципом роботи нічим не відрізнявся від сучасних генераторів, будучи першим багатофазним генератором. На його статорі було укладено ізольовані один від одного кілька обмоток, кожна з яких мала свій ланцюг із групою свічок.
У 1888 р. інший видатний російський електротехнік М. О. Доливо-Добровольський побудував перший світі трифазний генератор потужністю близько 3 кВА.
Синхронний генератор має дві основні годинник ротор і статор.
Ротор (рухлива частина машини, що обертається) утворює систему обертових електромагнітів, що живляться постійним струмом від зовнішнього джерела.
Статор (нерухома частина машини) нічим не відрізняється від статора асинхронної машини. У його обмотці дією обертового магнітного поляротора наводиться ЕРС, що подається на зовнішній ланцюг генератора (у режимі двигуна на статорну обмотку подається напруга мережі). Така конструкція генератора дозволяє усунути ковзні контакти в ланцюзі навантаження генератора (обмотка статора з'єднується з навантаженням безпосередньо) і надійно ізолювати робочу обмотку від корпусу машини, що дуже істотно для сучасних генераторів, що виготовляються великі потужностіпри високих напругах. Основний магнітний потік синхронного генератора, створюваний ротором, що обертається, збуджується від стороннього джерела-збудника, що являє собою звичайний генератор постійного струму (потужністю 0,5-10% від потужності генератора). Збудник встановлюється на загальному валу з генератором або з'єднується з валом генератора муфтою або ремінною передачею. Постійний струмвід збудника проходить через обмотку ротора через два кільця та нерухомі щітки, встановлені на валу ротора.
За своєю конструкцією ротори розрізняють явнополюсні (рис. 5-25, а) та неявнополюсні (рис. 5-25, б). Число пар полюсів ротора обумовлено швидкістю його обертання. При частоті ЕРС 50 Гц, що генерується, неявнополюсний ротор швидкохідної машини-турбогенератора, що обертається зі швидкістю
3000 об/хв, має одну пару полюсів, тоді як явнополюсний ротор тихохідного гідрогенератора (швидкість обертання якого визначається висотою напору води), що обертається зі швидкістю від 50 до 750 об/хв, має кількість пар полюсів відповідно від 60 до 4.
Маломощні синхронні генератори (до 100 кВА), як правило, мають самозбудження: обмотка збудження живиться випрямленим струмом того ж генератора (рис. 5-26). Ланцюг збудження утворюють трансформатори струму, що включаються в ланцюг навантаження генератора, напівпровідниковий випрямляч ПВ, що збирається, наприклад, за схемою трифазного моста, і обмотка збудження генератора ОВ з регулювальним реостатом R.
Самозбудження генератора відбувається в такий спосіб. У момент пуску генератора завдяки залишковій індукції в магнітній системі з'являються слабкі ЕРС і струми робочій обмотцігенератора. Це призводить до появи ЕРС у вторинних обмоткахтрансформаторів ТТ та невеликого струму в ланцюзі збудження, що посилює індукцію магнітного поля машини. ЕРС генератора зростає доти, доки магнітна система машини повністю не порушиться.
Такі генератори (однофазні та трифазні) використовують у малопотужних низьковольтних пересувних електростанціях, що застосовуються, наприклад, у сільському господарстві для електрострижки овець та доїння корів, а також для живлення сільських пересувних кіноустановок і т. д. У цих генераторах робоча обмотка часто виконується на роторі, але в внутрішній поверхні статора влаштовується полюсна система з явно вираженими полюсами. Підключення генератора до зовнішнього навантаження здійснюється через ковзні струмознімання (щітки з кільцями на осі ротора).
Принцип дії синхронного генератора У синхронних машинах частота обертання ротора дорівнює частоті обертання магнітного поля статора і, отже, визначається частотою струму мережі та числом пар полюсів, тобто n = 60f/p та f = pn/60. Як і будь-яка електрична машина, синхронна машина оборотна, тобто може працювати як генератором, і двигуном. Електрична енергія виробляється синхронними ренераторами, первинними двигунами яких є або гідравлічні або парові турбіни, або двигуни внутрішнього згоряння. Зазвичай обмотки збудження отримують енергію від збудника, який є генератором постійного струму. Збудник знаходиться на одному валу з робочою машиною, і його потужність становить малу величину, порядку 1 - 5% потужності синхронної машини, що збуджується ним. При невеликій потужності часто використовуються схеми живлення обмоток збудження синхронних машин від мережі змінного струму через напівпровідникові випрямлячі. Найпростішим генератором може бути виток з дроту 1 і 2, що обертається магнітному полі (ізо). Магнітне поле збуджується струмом обмотки збудження, вміщеної на полюсах статора N - S. При обертанні витка провідники 1 і 2 перетинають магнітне поле, створене між полюсами N - S, внаслідок чого у витку індукуватиметься едс. Кінці витка з'єднані з кільцями 3, що обертаються разом з витком. Якщо на кільцях помістити нерухомі щітки і з'єднати їх із приймачем електричної енергії, то по замкнутому ланцюгу, що складається з витка, кілець, щіток та приймача енергії, піде електричний струмпід впливом едс. Отримана в такому найпростішому генераторі ЕДС безперервно змінюватиметься в залежності від положення витка в магнітному полі. Якщо провідники 1 і 2 знаходяться під осями полюсів (див. з), то при обертанні витка вони перетинають в одиницю часу максимальне число ліній магнітного поля. Отже, зараз едс, що індуктується у витку, матиме найбільше значення. Надалі при повороті витка зміниться число ліній магнітного поля, що перетинаються в одиницю часу провідниками 1 і 2. При повороті витка на 90° у просторі провідники переміщатимуться у вертикальному напрямку, що збігається з напрямом магнітних ліній поля. Отже, провідники 1 і 2 не перетинають магнітних ліній та ЕДС у витку дорівнює нулю. При повороті витка на кут, більший за 90°, зміниться напрямок переміщення цих провідників у магнітне поле, а отже, і напрямок ЕДС, що індукується у витку. Якщо магнітне поле між полюсами N і S розподіляється рівномірно, то ЕДС змінюватиметься в часі синусоїдально. За один оборот витка в просторі ЕДС, що індукується в ньому, зазнає одного періоду зміни. Якщо виток обертається за допомогою будь-якого первинного двигуна з постійною частотою обертання n на хвилину, то в цьому витку індуктується змінна ЕДС з частотою f = n/60. Пристрій синхронного генератора Виникнення ЕДС у провідниках можливе як при переміщенні цих провідників у нерухомому магнітному полі, так і при переміщенні магнітного поля щодо нерухомих провідників. У першому випадку полюси, т. е. частина машини, що індукує, збуджує магнітне поле, поміщаються на нерухомій частині машини (на статорі), а індуктована частина (якір), тобто провідники, в яких створюється едс, - на частині машини, що обертається, (На роторі). У другому випадку полюси розміщуються на роторі, а якір - на статорі. Вище ми розглянули принцип дії синхронного генератора з нерухомими полюсами і якорем, що обертається. У такому генераторі енергія, що виробляється ним, передається приймачеві енергії у вигляді ковзних контактів - контактних кілець і щіток. Ковзний контакт у ланцюзі великої потужності створює значні втрати енергії, а при високих напругах наявність такого контакту вкрай небажана. Тому генератори з якорем, що обертається, і нерухомими полюсами виконують тільки при невисоких напругах (до 380/220 В) і невеликих потужностях (до 15 кВА). Найбільш широке застосуванняотримали синхронні генератори, у яких полюси вміщені на роторі, а якір - на статорі. Струм збудження протікає по обмотці збудження, яка є послідовно з'єднані котушки, поміщені на полюси ротора. Кінці обмотки збудження з'єднані з контактними кільцями, що кріпляться на валу машини. На кільцях поміщаються нерухомі щітки, за допомогою яких обмотку збудження підводиться постійний струм від стороннього джерела енергії - генератора постійного струму, званого збудником. Пристрій синхронного генератора: 1 – синхронний генератор; 2 - збудник На показаний загальний тип синхронного генератора з збудником. Влаштування статора синхронного генератора аналогічно пристрою статора асинхронної машини. Ротор синхронних генераторів виконують або з явно вираженими (виступаючими) полюсами, або з неявно вираженими полюсами, тобто без полюсів, що виступають. У машинах з відносно малою частотою обертання (при великій кількості полюсів) ротори повинні бути з явно вираженими плюсами (з, а), рівномірно розташованими по колу ротора. Полюс складається з сердечника 1, полюсного наконечника 2 і котушки обмотки збудження 3, що міститься на осерді полюса. Ротор синхронної машини: а - з явно вираженими полюсами; б - з неявно вираженими полюсами; 1 - сердечник; 2 - полюсний наконечник; 3 - котушка обмотки збудження.
Первинні двигуни синхронних генераторів з явно вираженими полюсами зазвичай є гідравлічними турбінами, які є тихохідними машинами. При великій частоті обертання такий пристрій ротора не може забезпечити потрібної механічної міцності і тому у високошвидкісних машин ротори виконують з неявно вираженими полюсами (6). Сердечники роторів з неявно вираженими полюсами зазвичай виготовляють із цільних поковок, поверхні яких фрезеруються пази. Після укладання обмоток збудження на роторі пази забиваються клинами, а лобові з'єднання обмотки збудження зміцнюються сталевими бандажами, поміщеними на торцевих частинах ротора. За такої конструкції ротора допускаються великі частоти обертання. Для генераторів з неявно вираженими полюсами первинними двигунами зазвичай є парові турбіни, що належать до швидкохідних машин. Синхронні двигуни. Конструкція, принцип дії
На відміну від асинхронного двигуначастота обертання синхронного двигуна стала при різних навантаженнях. Синхронні двигуни знаходять застосування для приводу машин постійної швидкості(Насоси, компрессори, вентилятори).
У статорі синхронного електродвигуна розміщується обмотка, що підключається до мережі трифазного струмуі утворює магнітне поле, що обертається. Ротор двигуна складається з осердя з обмоткою збудження. Обмотка збудження через кільця контакту підключається до джерела постійного струму. Струм обмотки збудження створює магнітне поле, що намагнічує ротор.
Ротори синхронних машин можуть бути явнополюсними (з явновираженими полюсами) та неявнополюсними (з неявовираженими полюсами). На рис. 1а зображено сердечник 1 явнополюсного ротора з полюсами, що виступають. На полюсах розміщені котушки збудження 2. На малюнку 1б зображено неявнополюсний ротор, що являє собою феромагнітний циліндр 1. На поверхні ротора в осьовому напрямку фрезерують пази, які укладають обмотку збудження 2.
Розглянемо принцип роботи синхронного двигуна моделі (рис. 11).
Синхронний реактивний двигун – це синхронний двигун, на роторі якого відсутня обмотка збудження.
Ротор синхронного реактивного двигуна виготовляється з феромагнітного матеріалу і повинен мати явно виражені полюси. Магнітне поле статора, що обертається, намагнічує ротор. Явнополюсний ротор має різні магнітні опори по поздовжній і поперечній осях полюса. Силові лінії магнітного поля статора згинаються, прагнучи пройти шляхом з меншим магнітним опором. Деформація магнітного поля викликає, внаслідок пружних властивостей силових ліній, реактивний момент, що обертає ротор синхронно із полем статора.
Якщо до ротора, що обертається, прикласти гальмівний момент, вісь магнітного поля ротора повернеться на кут θ щодо осі магнітного поля статора.
Зі збільшенням навантаження цей кут зростає. Якщо навантаження перевищить деяке допустиме значення, двигун зупиниться, випаде із синхронізму.
У синхронних двигунів відсутня пусковий момент. Це тим, що електромагнітний крутний момент, що впливає на нерухомий ротор, змінює свій напрямок двічі за період Т змінного струму. Через свою інерційність ротор не встигає рушити з місця і розвинути необхідну кількість обертів.
В даний час застосовується асинхронний запусксинхронний двигун. У пазах полюсів ротора укладається додаткова короткозамкнена обмотка.
Крутне магнітне поле статора індукує в короткозамкненій пусковій обмотці вихрові струми. При взаємодії цих струмів з магнітним полем статора утворюється асинхронний електромагнітний момент, що приводить в обертання ротор. Коли частота обертання ротора наближається до частоти обертання статорного поля, двигун втягується в синхронізм і обертається із синхронною швидкістю. Короткозамкнена обмоткане переміщається щодо поля, вихрові струми не індуктуються, асинхронний пусковий момент стає рівним нулю.
Доатегорія:
Пересувні електростанції
Призначення та влаштування синхронних генераторів
Синхронний генератор складається з двох основних частин: нерухомого статора (якоря) з поміщеною в ньому обмоткою і рухомого ротора (індуктора), що обертається, з обмоткою збудження. Призначення обмотки збудження полягає в тому, щоб створити в генераторі первинне магнітне поле для наведення в обмотці статора електрорушійної сили (е. д. е). буде перетинати провідники обмотки статора і у фазах обмотки будуть індуктувати змінні е. д. с. При підключенні навантаження до даної обмотки в ній виникне магнітне поле, що обертається. Це поле статора генератора буде обертатися в напрямку, обертання поля ротора і з такою ж швидкістю, як поле ротора, в результаті чого утворюється загальне магнітне поле, що обертається.
Швидкість обертання магнітного поля синхронного генератора залежить від кількості пар полюсів. При заданій частоті що більше число пар полюсів, тим менше швидкість обертання магнітного поля, тобто. швидкість обертання магнітного поля обернено пропорційна числу пар полюсів. Так, наприклад, при заданій частоті / = 50 гц швидкість обертання магнітного поля дорівнює 3000 об / хв при числі пар полюсів р = 1, 1500 об / хв при р = 2V 1000 об / хв при р = 3 і т.д.
Статор генератора (рис. 1 а) складається з сердечника, набраного з тонких листів електротехнічної сталі. Для обмеження вихрових струмів листи стали ізольовані плівкою лаку завтовшки 0,08-0,1 мм і міцно спресовані у вигляді пакета, що називається пакетом активної сталі. У кожному листі сталі, виштамповані фігурні вирізи, завдяки чому в пакеті, зібраному з таких листів, утворюються пази, в які і укладається обмотка. Пази для підвищення електричної міцності обмотки та запобігання її від механічних ушкоджень ізольовані листами електрокартону з лакотанням або міканітом. Пакет активної сталі укріплений у чавунній або залізній станині генератора.
Рис. 1. Пристрій та схема збудження синхронного генератора: а - статор, б - явнополюсний ротор (без обмотки полюсів), - неявнополюсний ротор; 1 - статор (якір), 2 - ротор (індуктор), 3 - контактні кільця, 4 - полюс, 5 - полюсна котушка індуктора, 6 - збудник, 7 - шунтовий регулятор, 8 - щітки
Ротор синхронного генератора конструктивно може бути виконаний явнополюсним та неявнополюсним.
Явнополюсний ротор (рис. 1, б) має виступаючі або, як кажуть, явно виражені полюси. Такі ротори застосовують у тихохідних генераторах зі швидкістю обертання трохи більше 1000 об/хв. Серця полюсів цих роторів набирають зазвичай з листів електротехнічної сталі товщиною 1-2 мм, які міцно скріплюють в пакет стяжними шпильками. На валу ротора полюси кріплять болтами або за допомогою Т-подібного хвостовика полюса, що зміцнюється в спеціальних пазах, профрезерованих в сталевому тілі ротора.
Обмотку збудження намотують ізольованим мідним дротомвідповідного перерізу. У роторах синхронних генераторів, призначених для роботи в електроустановках, де як первинні двигуни застосовуються дизелі, передбачається так звана заспокійлива обмотка. Заспокійлива або як її ще називають демпферна обмотка служить для заспокоєння вільних коливань, що виникають при раптових змінах режиму роботи синхронних генераторів (різкі скидання навантаження, падіння напруги, зміна струму збудження та ін), особливо в тих випадках, коли кілька генераторів працюють паралельно на загальну мережа.
Неявнополюсним називають ротор, що має вигляд циліндра без полюсів, що виступають. Такі ротори виконують зазвичай дво- чи чотириполюсними.
Явнополюсні ротори для швидкохідних машин не застосовують через складність виготовлення кріплення полюсів, здатних витримувати великі відцентрові зусилля.
Неявнополюоний ротор (рис. 1, в) складається з валу та сталевого поковки з профрезерованими в ній пазами, в які покладена обмотка збудження. В іншому неявно-полюсний ротор конструктивно виконаний так само, як і явно-полюсний.
Конструкція провідників роторної обмоткивибирається залежно від типу ротора: для обмоток явнополюсних роторів застосовують прямокутні або круглі ізольовані дроти, а також голі мідні смуги, гнуті на ребро та ізольовані смужками міканіту; обмотки неявнополюсних роторів виконують із ізольованих витків плоскої твердокатаної міді, що укладаються в ізольовані пази роторів.
Кінці обмотки ротора (індуктора) виведені та приєднані до контактних кільців на валу ротора. До індуктора підводиться постійний струм від будь-якого зовнішнього джерела. В якості джерела струму збудження синхронних генераторів потужністю до 20 кет застосовують напівпровідникові випрямлячі, а для потужніших генераторів - спеціальні машини постійного струму (збудники), які зазвичай поміщаються на загальному валу з ротором генератора або механічно з'єднуються з генератором за допомогою напівмуфт. Збудник є генератором постійного струму, потужність якого, як правило, становить 1-3%. номінальної потужностіживлення ним генератора. Номінальну напругузбудників невелика й у синхронних генераторів середньої потужностіне перевищує 150 ст. Постійний струм для збудження синхронних генераторів можна отримати за допомогою ртутних, напівпровідникових або механічних випрямлячів. Для збудження синхронних генераторів потужністю до 20 кет найчастіше застосовують селенові або германієві випрямлячі.
Струм збудження проходить від джерела до індуктора наступним шляхом: джерело постійного струму - нерухомі щітки на контактних кільцях, контактні кільця ротора - обмотки полюсів індуктора. Цей шлях показаний схематично на рис. 1, а. Синхронний генератор має властивість оборотності, тобто. може працювати і як електродвигун, якщо обмотку його статора приєднати до мережі трифазного змінного струму.
Доатегорія: - Пересувні електростанції
9.1. Пристрій та принцип роботи синхронного генератора
Синхронними називаються електричні машиничастота обертання яких пов'язана постійним співвідношенням з частотою мережі змінного струму, в яку ця машина включена . Синхронні машини є генераторами змінного струму на електричних станціях, а синхронні двигуни застосовуються в тих випадках, коли потрібен двигун, що працює з постійною частотою обертання. Синхронні машини оборотні, тобто можуть працювати і як генератори і як двигуни. Синхронна машина переходить від режиму генератора до режиму двигуна в залежності від того, діє на неї механічна сила, що обертає або гальмує. У першому випадку вона отримує на валу механічну, а віддає до мережі електричну енергію, а другий випадок вона отримує з мережі електричну, а віддає на валу механічну.
Синхронна машина має дві основні частини: ротор та статор, причому статор не відрізняється від статора асинхронної машини. Ротор синхронної машини являє собою систему електромагнітів, що обертаються, які живляться постійним струмом, що надходять в ротор через контактні кільця і щітки від зовнішнього джерела. В обмотках статора під дією магнітного поля, що обертається, наводиться ЕРС, яка подається на зовнішній ланцюг генератора. Основний магнітний потік синхронного генератора, що створюється ротором, що обертається, збуджується стороннім джерелом - збудником, яким зазвичай є генератор постійного струму невеликої потужності, який встановлений на загальному валу з синхронним генератором. Постійний струм від збудника подається на ротор через щітки та контактні кільця, встановлені на валу ротора. Число пар полюсів ротора обумовлено швидкістю його обертання. У багатополюсної синхронної машини ротор має p
пар полюсів, а струми в обмотці статора утворюють також p пар полюсів магнітного поля, що обертається (як у асинхронної машини). Ротор повинен обертатися з частотою обертання поля, отже його швидкість дорівнює:n = 60f/p (9.1)
При f = 50Hz та p = 1 n = 3000 об/хв.
З такою частотою обертаються сучасні турбогенератори, що складаються з парової турбіни та синхронного генератора великої потужності з ротором, що має одну пару полюсів.
У гідрогенераторів первинним двигуном служить гідравлічна турбіна, швидкість якої від 50 до 750 оборотів за хвилину. У цьому випадку використовуються синхронні генератори з ротором явнополюсним, що мають від 4 до 60 пар полюсів.
Частота обертання дизельгенераторів, з'єднаних із первинним двигуном – дизелем, знаходиться в межах від 500 до 1500 об/хв.
У малопотужних синхронних генераторах зазвичай використовується самозбудження: обмотка збудження живиться випрямленим струмом генератора (рис.9.2).
Ланцюг збудження утворюють трансформатори струму ТТ, включені в ланцюг навантаження генератора, напівпровідниковий випрямляч, зібраний за схемою трифазного моста, та обмотка збудження ОВ з регулювальним реостатом R.
Самозбудження генератора відбувається в такий спосіб. У момент пуску генератора завдяки залишковій індукції в магнітній системі з'являються слабкі ЕРС і струми в робочій обмотці генератора. Це призводить до появи ЕРС у вторинних обмотках трансформаторів ТТ і невеликого струму ланцюга збудження, що посилює індукцію магнітного поля машини. ЕРС генератора зростає доти, доки магнітна система машини повністю не порушиться.
Середнє значення ЕРС, що наводиться в кожній фазі статора обмотки:
Еср = c∙n∙Φ (9.2)
n – швидкість обертання ротора;
Φ – максимальний магнітний потік, що збуджується у синхронній машині;
c – постійний коефіцієнт, що враховує конструктивні особливостіданої машини.
Напруга на затискачах генератора:
U = E - I∙z, де
I – струм в обмотці статора (струм навантаження);
Z – повний опір обмотки (однієї фази).
Для точного припасування амплітуди ЕРС величину магнітного потоку регулюють шляхом зміни струму в обмотці збудження. Синусоїдність ЕРС забезпечують наданням певної форми полюсним наконечникам ротора в явнополюсних машинах. У неявнополюсних машинах необхідного розподілу магнітної індукції досягають шляхом особливого розміщення обмоток збудження на поверхні ротора.
При обертанні якоря в магнітному полі у провідниках його обмотки індукується едс, змінна за величиною та напрямом (рис.117). Якщо початок і кінець одного витка обмотки припаяти до двох мідних кільців, на кільця накласти щітки, з'єднані із зовнішнім ланцюгом, то при обертанні витка в магнітному полі, як показано на рис.117 а, в замкненому ланцюгу потече змінний електричний струм (рис. б). На цьому ґрунтується дія генератора змінного струму.
Якщо ж початок і кінець витка приєднати до двох мідних півкільцях, ізольованих один від одного і званих пластинами колектора, і накласти на них щітки, то при обертанні витка в магнітному полі (мал. 118а), у витку, як і раніше, індукуватиметься змінна ЕДС. Однак у зовнішньому ланцюзі протікатиме вже пульсуючий струм, змінний за величиною, але постійний у напрямку (рис.118б).
Для встановлення цього звернемося до рис.119а. Тут показано якір з одним витком. Початок витка ( н) припаяно до колекторної пластини ( а), кінець витка ( до) до пластини ( б). До колекторних пластин притиснуті дві нерухомі щітки, з'єднані із зовнішнім ланцюгом. Розглянемо три характерні положення витка у просторі між полюсами. У положенні (рис.119 а) виток перебуває у зоні дії північного полюса. Враховуючи напрямок обертання якоря, визначимо напрямок едс у витку за правилом правої руки. Необхідно врахувати,
що ЕДС індуктується тільки в тій частині витка, яка лежить поверх якоря. Струм у цьому положенні спрямований від початку витка до його кінця. Через праву щітку струм піде у зовнішній ланцюг. Тому цю щітку можна назвати позитивною. Пройшовши навантаження, струм притікає до лівої щітки генератора, яку можна назвати негативною.
У положенні (б) (рис.119б) виток знаходиться на нейтральній лінії. Нейтральною лінією або геометричною нейтраллю називається лінія, що проходить через центр якоря і перпендикулярна до осі полюсів. Активна частина витка в цьому положенні ковзає вздовж магнітних ліній, не перетинаючи їх. Тому ЕДС у витку не наводиться, і струм дорівнює нулю. Зазвичай ширина щітки більша за товщину ізоляційного шару між колекторними пластинами, і виток, перебуваючи на нейтральній лінії, замикається в цей момент щітками накоротко.
У положенні (в) (рис.119) виток знаходиться в зоні дії південного полюса. Визначаючи напрямок ЕДС, індуктованої у витку, знаходимо, що струм спрямований від кінця витка до його початку. Якби колекторна пластина (а) як і раніше стикалася з лівою щіткою, а пластина (б) з правою щіткою, то зміна напрямку струму у витку викликала б зміну струму в зовнішньому ланцюзі. Але цього тепер не станеться, оскільки зміна напрямку струму у витку після переходу його через нейтральну лінію збігається з таким моментом, коли під праву щітку підійшла пластина (а) і під ліву щітку – пластина (б).
Порівнюючи перше та третє положення видно (рис.119 а,в), що струм витка в обох випадках притікає до правої, позитивної щітки, проходить по зовнішньому ланцюгу і повертається до лівої, негативної щітки. У зовнішньому ланцюзі напрям струму змінюється і струм є пульсуючим (рис. 118б).
Призначення колектора. Пульсацію струму можна зменшити шляхом збільшення числа колекторних пластин (замість двох напівкілець), відповідно збільшивши кількість витків якоря, які поділяються на окремі частини – секції.
Розташуємо на якорі чотири котушки, зрушені на 90 0 один щодо одного, і з'єднаємо їх між собою послідовно (рис.120 а). Число колекторних пластин також збільшимо до чотирьох. Напрямок індуктованої ЕДС в котушках визначаємо за правилом правої руки.
На рис. 120 б показані криві ЕДС котушок 1 і 2 . так як котушки зрушені в просторі на 90 0 то криві едс також зсунуті по фазі на 90 0 . Криві ЕДС у котушок 3 і 4 мають той же характер, що і у котушок 1 і 2, з тією лише різницею, що ЕДС котушок 1 і 3, з одного боку, і котушок 2 і 4, з іншого, рівні за величиною, але протилежні за напрямом. Тому для з'ясування питання обмежимося розглядом кривих едс котушок 1 і 2. Оскільки котушки з'єднані між собою послідовно, то миттєва величина едсезаг, створювана двома котушками, дорівнює сумі миттєвих значень едс кожної котушки. На рис.121 показано складання миттєвих значень обох котушок. Крива сумарної ЕДС має меншу
пульсацію, ніж криві ЕДС окремих котушок. Сумарна ЕДС котушок, що знаходяться під іншим полюсом, має ту ж величину, але протилежна за напрямом сумарної ЕДС верхніх котушок. Обидві ЕДС включені паралельно по відношенню до щіток генератора.
Вісім котушок, розміщених на якорі, при складанні їх миттєвих едс дадуть, як показано на рис.121б, сумарну едсезаг, пульсації якої будуть ще менше, ніж у попередньому випадку. Таким чином, розміщуючи на якорі велику кількість провідників, збільшуючи відповідно число колекторних пластин, можна отримати від генератора ОДС, пульсації якої стануть так незначні, що струм практично можна вважати постійним. Так, наприклад, вже при 16 котушках на якорі коливання ЕС будуть менше одного відсотка. У сучасних машинах кількість котушок на якорі буває понад сто.
Отже, колектор у генераторах постійного струму служить для перетворення змінної ЕДС, що індукується в обмотці якоря, в постійну ЕДС на щітках генератора.