Co to jest kolektor stosowany w maszynach prądu stałego?

Kolektor Jest to układ miedzianych płytek izolowanych od siebie i od wału twornika. Odczepy z uzwojenia twornika są przylutowane do płytek. Styki ślizgowe (szczotki) służą do podłączenia kolektora do zacisków maszyny oraz do obwodu zewnętrznego.

Kolektor w maszynach elektrycznych pełni rolę prostownika AC/DC (w generatorach) oraz rolę automatycznego przełączania kierunku prądu w obracających się przewodach twornika (w silnikach).

Kiedy pole magnetyczne przecinają tylko dwa druty tworzące ramę, kolektor będzie pojedynczym pierścieniem podzielonym na dwie odizolowane od siebie części. Zasadniczo każde półkole nazywane jest płytą kolektora.

Każdy początek i koniec ramy jest przymocowany do własnej płyty kolektora. Szczotki są ułożone w taki sposób, że jedna z nich jest zawsze podłączona do przewodu, który przesunie się do bieguna północnego, a druga do przewodu, który przesunie się do bieguna południowego. na ryc. 1. przedstawia widok ogólny kolektorowej maszyny elektrycznej.

Aby rozważyć działanie kolektora, odwołajmy się do rys.2, na którym rama z drutami A i B jest pokazana w przekroju. Dla jasności drut A jest pokazany z grubym okręgiem, a drut B z dwoma cienkimi okręgami.

Szczotki są zamykane na opór zewnętrzny wtedy np. itp. indukowane w przewodach będą indukować prąd elektryczny w obwodzie zamkniętym. Dlatego patrząc na działanie kolektora nie można odmówić indukowanej e. itp. s. i dla indukowanego prądu elektrycznego.

Ryż. 1. Kolektor maszyny elektrycznej

Ryż. 2. Uproszczony obraz zbiornika

Ryż. 3. Prostowanie prądu przemiennego za pomocą kolektora

Pozwól ramce obrócić się zgodnie z ruchem wskazówek zegara. W momencie, gdy obracająca się rama przyjmie pozycję pokazaną na rys. 3, A, w jego przewodach zaindukuje się największy prąd, ponieważ przewody przecinają prostopadłe do nich magnetyczne linie sił.

Prąd indukowany z przewodu B podłączonego do kolektora 2 popłynie do szczotki 4 i po przejściu przez obwód zewnętrzny powróci przez szczotkę 3 do przewodu A. W tym przypadku prawa szczotka będzie dodatnia, a lewa ujemna.

Dalsze obracanie pierścienia (pozycja B) ponownie zaindukuje prąd w obu przewodach; jednak kierunek prądu w przewodach będzie przeciwny do tego, jaki mieli w pozycji A. Ponieważ kolektory również będą się obracać wraz z przewodami, szczotka 4 ponownie dostarczy prąd do obwodu zewnętrznego i prąd powróci do rama przez pędzel 3.

Wynika z tego, że pomimo zmiany kierunku prądu w samych wirujących przewodach, w wyniku przełączenia dokonanego przez kolektor, kierunek prądu w obwodzie zewnętrznym nie uległ zmianie.

W następnym momencie (pozycja D), gdy rama ponownie zajmie pozycję na linii neutralnej, nie będzie prądu w przewodach, a co za tym idzie w obwodzie zewnętrznym.

W kolejnych momentach rozpatrywany cykl ruchów będzie się powtarzał w tej samej kolejności. W ten sposób kierunek prądu indukowanego w obwodzie zewnętrznym przez kolektor pozostanie taki sam przez cały czas i jednocześnie zachowana zostanie biegunowość szczotek.

Ryż. 4. Kolektor silnika prądu stałego

Krzywa na ryc. 5. Z krzywej widać, że prąd osiąga najwyższe wartości w punktach odpowiadających 90° i 270°, czyli wtedy, gdy przewody przecinają linie sił bezpośrednio pod biegunami. W punktach 0 ° (360 °) i 180 ° prąd w obwodzie zewnętrznym wynosi zero, ponieważ przewody przechodzące przez linię neutralną nie przecinają linii energetycznych.

Ryż. 5. Krzywa zmiany prądu w obwodzie zewnętrznym dla jednego obrotu ramy po korekcji kolektorem

Z krzywej łatwo wywnioskować, że chociaż kierunek prądu w obwodzie zewnętrznym pozostaje niezmieniony, to jego wartość stale zmienia się od zera do maksimum.

Elektrycznośćstała w kierunku, ale zmienna co do wielkości nazywana jest pulsujący prąd… Ze względów praktycznych prąd tętniący jest bardzo niewygodny. Dlatego w generatorach starają się wygładzić zmarszczki i ujednolicić prąd.

W przeciwieństwie do generatorów, w silnikach prądu stałego kolektor działa jak automatyczny przełącznik kierunku prądu w obracających się drutach twornika.Jeżeli w generatorze kolektor służy do przekształcania prądu przemiennego na prąd stały, to w silniku elektrycznym rola kolektora sprowadza się do rozłożenia prądu w uzwojeniach twornika w taki sposób, że podczas całej pracy silnika elektrycznego w w przewodach znajdujących się obecnie pod biegunem północnym prąd płynie stale w jakim kierunku — czyli w jednym kierunku, aw przewodach znajdujących się pod biegunem południowym — w kierunku przeciwnym.