Stejnosměrné elektrické stroje mají mnoho užitečných vlastností. Stejnosměrné motory umožňují plynulé řízení rychlosti otáčení v širokém rozsahu a zároveň vytvářejí velký rozběhový moment. Proto jsou tyto motory nepostradatelné jako trakční motory pro tramvaje, trolejbusy, metro a elektrické lokomotivy. Stejnosměrné motory jsou také široce používány v průmyslu. Stejnosměrné generátory se používají k napájení elektrolytických lázní, elektromagnetů pro různé účely atd. Stejnosměrné generátory jsou obvykle poháněny asynchronními a synchronními střídavými motory

Konstrukce a princip činnosti stejnosměrného generátoru

Princip činnosti generátoru stejnosměrného proudu je založen na výskytu emf v klice otáčející se v magnetickém poli (obr. 10.1a).

Jak je známo, když se rám otáčí, EMF v něm indukované se bude měnit podél sinusoidy, tzn. změní znaménko dvakrát za jednu otáčku. Aby bylo zajištěno, že proud ve vnějším obvodu má jeden směr (konstantu), používá se kolektor – dva polokroužky spojené s konci rámu, které jsou připojeny k vnějšímu obvodu pomocí kartáčů. Jakmile se rám otočí o 180° a EMF začne měnit znaménko, vymění polokroužky kolektoru místo. Díky tomu zůstane směr proudu ve vnějším obvodu nezměněn, i když ano Stejnosměrný stroj se skládá ze stacionární části, která slouží k buzení hlavního magnetického pole, a rotační části, ve které se indukuje EMF a proudy, vytvářející brzdný moment v generátoru a moment v motoru. Struktura průmyslového stejnosměrného generátoru je znázorněna na Obr. 10.2.

Pevnou část generátoru tvoří rám 1, na kterém jsou hlavní póly 2 s budicími vinutími a přídavné póly s vinutími pro kompenzaci samoindukčního emf a reakce kotvy. Ve většině případů jsou elektromagnety napájeny samotným generátorem. Uvnitř rámu je umístěna kotva 3, což je kovový válec vyrobený z lisovaných elektrotechnických ocelových desek, které jsou vzájemně izolované. V podélných drážkách na povrchu kotvy je vinutí sestávající z propojených úseků. Pro vyhlazení EMF a pulzací proudu je vinutí kotvy rovnoměrně rozloženo po celém povrchu. Vodiče sekcí jsou připojeny k měděným deskám kolektoru 4, izolovaným od sebe a od těla stroje, a konec jedné sekce a začátek další sekce jsou připojeny ke stejné desce. Kolektor je pevně namontován na hřídeli kotvy; Na stejné hřídeli je namontován i ventilátor. Hřídel kotvy je uložen v ložiskách ložiskových štítů 5, namontovaných po stranách rámu. Mezi kotvou a póly je malá vzduchová mezera, díky které se kotva může volně otáčet. Na válcové ploše komutátoru jsou umístěny uhlíkové kartáče vložené do držáků kartáčů 6. Stejnosměrné stroje jsou často vyráběny vícepólové (obr. 10.3) a počet změn hodnot a znaménka EMF v každé sekci vinutí kotvy na otáčku se rovná počtu pólů. U takových strojů je počet párů kartáčů roven počtu párů pólů a kartáče stejné polarity 1 jsou spojeny dohromady.

ČTĚTE VÍCE
Jaké materiály se používají na stavbu plovoucích podlah?

Stejně jako všechny elektrické stroje jsou stejnosměrné stroje reverzibilní. Stroj pracuje v režimu generátoru, pokud se otáčí jedním nebo druhým hnacím motorem, hlavní magnetické pole je vybuzeno a obvod kotvy je uzavřen přes kartáče vůči zátěži. V tomto případě se ve vinutí kotvy indukuje EMF, která dodává proud do zátěže přes komutátor a kartáče. Ve stroji vytváří interakce proudu kotvy s hlavním magnetickým polem brzdný moment, který musí být překonán hlavním motorem. Stroj přeměňuje mechanickou energii na elektrickou energii. Pokud jsou obvod kotvy a budicí obvod stroje připojeny ke zdroji elektrické energie, pak v nich vznikají proudy, jejichž vzájemným působením vzniká krouticí moment. Pod vlivem tohoto momentu se kotva začne otáčet a stroj pracuje v režimu motoru a přeměňuje elektrickou energii na mechanickou. Stejný stroj tak může být použit jako generátor i jako motor.