Jaký se kolektor používá u stejnosměrných strojů?
Kolektor Jedná se o systém měděných plátů izolovaných od sebe a od hřídele kotvy. Odbočky z vinutí kotvy jsou připájeny k destičkám. Posuvné kontakty (kartáče) slouží k připojení kolektoru ke svorkám stroje a k vnějšímu obvodu.
Kolektor v elektrických strojích funguje jako AC/DC usměrňovač (u generátorů) a role automatického přepínání směru proudu v rotujících drátech kotvy (v motorech).
Když magnetické pole protínají pouze dva dráty tvořící rám, bude kolektor tvořit jeden prstenec rozřezaný na dvě části izolované od sebe. V zásadě se každý půlkruh nazývá kolektorová deska.
Každý začátek a konec rámu je připevněn k vlastní sběrné desce. Kartáče jsou uspořádány tak, že jeden z nich je vždy připojen k drátu, který se bude pohybovat k severnímu pólu, a druhý k drátu, který se bude pohybovat k jižnímu pólu. Na Obr. 1 znázorňuje celkový pohled na kolektorový elektrický stroj.
Abychom zvážili fungování rozdělovače, odkažme se na Obr.2, na kterém je rám s dráty A a B znázorněn v řezu. Pro názornost je drát A znázorněn tlustým kroužkem a drát B dvěma tenkými kroužky.
Kartáče jsou uzavřeny vůči vnějšímu odporu, pak např. atd. indukované ve vodičích budou indukovat elektrický proud v uzavřeném obvodu. Proto při pohledu na činnost kolektoru nelze říci ne o indukovaném e. atd. s., a pro indukovaný elektrický proud.
Rýže. 1. Sběrač elektrického stroje
Rýže. 2. Zjednodušený obrázek nádrže
Rýže. 3. Usměrnění střídavého proudu pomocí kolektoru
Nechte rám otáčet ve směru hodinových ručiček. V okamžiku, kdy otočný rám zaujme polohu znázorněnou na obr. 3, A se v jeho vodičích bude indukovat největší proud, protože vodiče křižují magnetické siločáry probíhající kolmo k nim.
Indukovaný proud z vodiče B připojeného ke kolektorové desce 2 poteče do kartáče 4 a po průchodu vnějším obvodem se vrátí kartáčem 3 do vodiče A. V tomto případě bude pravý kartáč kladný a levý záporný.
Další otáčení lunety (pozice B) opět indukuje proud v obou vodičích; směr proudu ve vodičích však bude opačný, než měly v poloze A. Protože se kolektorové desky budou také otáčet s vodiči, bude kartáč 4 opět dodávat elektrický proud do vnějšího obvodu a proud se vrátí do rám přes kartáč 3.
Z toho vyplývá, že i přes změnu směru proudu v samotných rotujících vodičích se vlivem přepínání provedeného kolektorem směr proudu ve vnějším obvodu nezměnil.
V příštím okamžiku (pozice D), kdy rám opět zaujme polohu na nulovém vedení, nebude ve vodičích a tedy ani ve vnějším obvodu proud.
V následujících okamžicích se uvažovaný cyklus pohybů bude opakovat ve stejném pořadí. Tímto způsobem zůstane směr indukovaného proudu ve vnějším obvodu vlivem kolektoru stále stejný a zároveň zůstane zachována polarita kartáčů.
Rýže. 4. Sběrač stejnosměrného motoru
Křivka na Obr. 5. Z křivky je vidět, že proud dosahuje nejvyšších hodnot v bodech odpovídajících 90° a 270°, to znamená, když vodiče kříží siločáry přímo pod póly. V bodech 0 ° (360 °) a 180 ° je proud ve vnějším obvodu nulový, protože vodiče procházející neutrálním vedením neprotínají elektrické vedení.
Rýže. 5. Křivka změny proudu ve vnějším obvodu za jednu otáčku rámu po korekci kolektorem
Z křivky lze snadno usoudit, že i když směr proudu ve vnějším obvodu zůstává nezměněn, jeho hodnota se neustále mění z nuly na maximum.
Elektřinakonstantní ve směru, ale proměnné ve velikosti se nazývá pulzující proud… Pro praktické účely je zvlnění proudu velmi nepohodlné. Proto se v generátorech snaží vyhladit vlnění a učinit proud jednotnějším.
Na rozdíl od generátorů působí u stejnosměrných motorů kolektor jako automatický přepínač směru proudu v rotujících drátech kotvy.Jestliže v generátoru kolektor slouží ke korekci střídavého proudu na stejnosměrný, pak v elektromotoru je role kolektoru redukována na rozvod proudu ve vinutí kotvy tak, že po celou dobu provozu elektromotoru v dráty, které jsou aktuálně pod severním pólem, proud teče neustále v tom, co — nebo v jednom směru, a v drátech umístěných pod jižním pólem — v opačném směru.