§ 124. Назначение коллектора в генераторах постоянного тока. Устройство коллектора

При вращении якоря в магнитном поле полюсов в проводниках его обмотки индуктируется э.д.с., переменная по величине и направлению. Если концы одного витка припаять к двум медным кольцам, ка кольца наложить щетки, соединенные с внешней сетью, то при вращении витка в магнитном поле, как показано на рис. 293, в замкнутой цепи потечет переменный электрический ток.

Рис. 293. Получение и использование переменного тока

Если же концы витка присоединить к двум медным полукольцам а и б, изолированным друг от друга и называемым пластинами коллектора, и наложить на них щетки, то при вращении витка в магнитном поле, как показано на рис. 294, в витке будет по-прежнему индуктироваться переменная э.д.с. Однако во внешней цепи будет протекать изменяющийся по величине ток постоянного направления (пульсирующий ток). Для уяснения этого обратимся к рис. 294. Начало витка Н припаяно к коллекторной пластине а, конец витка К к пластине б. К коллекторным пластинам прижаты две неподвижные щетки, соединенные с внешней сетью.

Рис. 294. Применение коллектора для выпрямления тока

Учитывая направление вращения якоря, определяем направление э.д.с. в витке по правилу "правой руки".

Ток в данном положении направлен от начала витка к концу его. Через правую щетку ток пойдет во внешнюю цепь. Поэтому эту щетку можно назвать положительной. Пройдя сопротивление внешней цепи, ток притекает к левой щетке генератора, которую можно назвать отрицательной.

На рис. 294, б показано положение вращающегося витка, повернутого на 180° относительно его положения на рис. 294, а.

Определяя направление э. д. с, индуктированной в витке, находим, что ток теперь направлен от конца витка к его началу. Если бы коллекторная пластина а по-прежнему соприкасалась с левой щеткой, а пластина б - с правой щеткой, то изменение направления тока в витке вызвало бы перемену тока во внешней цепи. Но этого теперь не случится, так как изменение направления тока в витке после перехода его через нейтральную линию совпадает с таким моментом, когда под правую щетку подошла пластина а и под левую щетку - пластина б.

Сравнивая первое и второе положения, легко убедиться, что в обоих случаях ток витка во внешнюю сеть притекает от правой, положительной щетки и возвращается из сети к левой, отрицательной щетке. Во внешней сети направление тока не меняется. Однако так как виток занимает различные положения в магнитном поле, то э.д.с., наводимая в витке, а вместе с ней и ток во внешней сети будут меняться по величине.

Такой ток постоянного направления и переменной величины называется пульсирующим.

Для увеличения э.д.с. генератора и получения на зажимах напряжения, постоянного не только по направлению, но и по величине, якорную обмотку выполняют из нескольких катушек, каждая из которых состоит из большого числа витков.

Коллектор в машинах постоянного тока также состоит из нескольких изолированных друг от друга медных пластин, соединенных с отдельными частями якоря.

Как указывалось выше, коллектор в генераторах постоянного тока служит для выпрямления переменной э.д.с., индуктируемой в обмотке якоря, в постоянное напряжение на щетках генератора.

Коллектор, показанный на рис. 295, состоит из пластин твердо-тянутой меди. Между пластинами коллектора прокладываются листочки из миканита (слюды) толщиной 0,5-1 мм. Пластины коллектора имеют выступ, напоминающий форму ласточкина хвоста. На вал со стороны якоря надевают изолирующую втулку, которая своим коническим выступом входит в прорезь ласточкина хвоста. С другой стороны коллекторные пластины удерживаются нажимным изолирующим диском, выступы которого также заходят в прорези ласточкина хвоста. Чтобы коллекторные пластины не рассыпались, втулка и нажимной диск стягиваются болтами.

Рис. 295. Разрез коллектора: 1 - корпус, 2 - стяжной болт, 3 - нажимное кольцо, 4 - изоляция (миканит), 5 - 'петушки', 6 - пластины, 7 - миканит, 8 - медь

Для припаивания (оловом) проводников обмотки якоря к коллекторным пластинам служат специальные медные выступы, называемые петушками.