Što je DC generator: konstrukcija i njegov rad

Što je DC generator: konstrukcija i njegov rad

Inicijal elektromagnetski generator (Faraday disk) izumio je britanski znanstvenik, naime Michael Faraday 1831. godine. A DC generator je električni uređaj koji se koristi za proizvodnju električna energija . Glavna funkcija ovog uređaja je pretvaranje mehaničke energije u električnu. Dostupno je nekoliko vrsta mehaničkih izvora energije kao što su ručne radilice, motori s unutarnjim izgaranjem, vodene turbine, plinske i parne turbine. Generator daje napajanje svim uređajima električne mreže . Obrnutu funkciju generatora može izvršiti elektromotor. Glavna funkcija motora je pretvaranje električne energije u mehaničku. Motori, kao i generatori, imaju slična svojstva. Ovaj članak govori o pregledu istosmjernih generatora.



Što je DC generator?

DC generator ili generator istosmjerne struje je jedna vrsta električnog stroja, a glavna funkcija ovog stroja je da pretvoriti mehaničku energiju u istosmjernu (istosmjernu) električnu energiju. Proces promjene energije koristi princip energetski inducirane elektromotorne sile. The dijagram istosmjernog generatora prikazano je dolje.


DC generator

DC generator





Kad kondukter kosi magnetski tok , tada će se u njemu generirati energetski inducirana elektromotorna sila temeljena na principu elektromagnetske indukcije Faradayevi zakoni . Ova elektromotorna sila može prouzročiti protok struje kad se krug vodiča ne otvori.

Izgradnja

Istosmjerni generator također se koristi kao Istosmjerni motor bez promjene njegove konstrukcije. Stoga se istosmjerni motor inače generator istosmjerne struje općenito može nazvati a Istosmjerni stroj. Izgradnja a 4-polni istosmjerni generator prikazano je dolje. Ovaj generator sadrži: nekoliko dijelova poput jarma, stupova i cipela, namotaja polja, jezgre armature, namotaja armature, komutatora i četkica. No, dva bitna dijela ovog uređaja su stator kao i rotor .



Stator

Stator je bitan dio istosmjernog generatora, a glavna mu je funkcija osigurati magnetska polja u kojima se zavojnice vrte. To uključuje stabilne magnete, gdje su dva od njih okrenuta obrnutim polovima. Ti su magneti smješteni tako da stanu u područje rotora.

Jezgra rotora ili armature

Rotor odn jezgra armature je drugi bitni dio istosmjernog generatora i uključuje željezne laminirane proreze s prorezima koji su složeni da bi oblikovali jezgra cilindrične armature . Općenito, ove laminacije nude se radi smanjenja gubitka zbog vrtložna struja .


Namotaji armature

Prorezi jezgre armature uglavnom se koriste za držanje namotaja armature. Oni su u obliku namota zatvorenog kruga i on je serijski povezan s paralelom za pojačavanje zbroja proizvedene struje.

Jaram

Vanjska struktura istosmjernog generatora je Yoke, a izrađen je od lijevanog željeza, inače čelika. Daje potrebnu mehaničku snagu za nošenje magnetski tok dan kroz polove.

Poljaci

Uglavnom se koriste za držanje namota polja. Obično su ti namoti namotani na stupove i povezani su u seriju, inače paralelno s namoti armature . Uz to, stupovi će pomoću vijaka dati spoj prema jarmu metodom zavarivanja.

Cipela za motke

Stup za stupove uglavnom se koristi za širenje magnetskog toka, kao i za izbjegavanje pada poljske zavojnice.

Komutator

Rad komutatora je poput ispravljača za promjenu Izmjenični napon prema Istosmjerni napon unutar namotaja armature do preko četkica. Dizajniran je s bakrenim segmentom, a svaki bakreni segment zaštićen je jedan od drugog uz pomoć listovi tinjca . Smješteno je na osovini stroja.

Komutator u DC generatoru

Komutator u DC generatoru

Funkcija komutatora generatora istosmjerne struje

Glavna funkcija komutatora u jednosmjernom generatoru je promjena izmjeničnog u istosmjerni. Djeluje poput prekidača za vožnju unatrag, a njegova uloga u generatoru raspravlja se u nastavku.

Emf koja se inducira unutar zavojnice armature generatora izmjenjuje se. Dakle, protok struje unutar zavojnice armature također može biti izmjenična. Ova se struja može obrnuti kroz komutator u točnom trenutku kada zavojnica armature prijeđe magnetsku nepristranu os. Dakle, opterećenje postiže istosmjernu ili jednosmjernu struju.

Komutator jamči da će protok struje iz generatora vječno teći u jednom smjeru. Četke će kretati na komutatoru visokokvalitetne električne veze između generatora i tereta.

Četke

Električne veze mogu se osigurati između komutator kao i vanjski krug opterećenja uz pomoć četkica.

Princip rada

The princip rada istosmjernog generatora temelji se na Faradayevim zakonima iz elektromagnetska indukcija . Kad se vodič nalazi u nestabilnom magnetskom polju, unutar vodiča se inducira elektromotorna sila. Inducirana veličina e.m.f može se izmjeriti iz jednadžbe elektromotorna sila generatora .

Ako je vodič prisutan u zatvorenom traku, inducirana struja teći će u traku. U ovom generatoru zavojnice polja će generirati elektromagnetsko polje, kao i provodnici armature pretvoreni u polje. Stoga će se unutar vodiča armature generirati elektromagnetski inducirana elektromotorna sila (e.m.f). Put inducirane struje osigurat će Flemingovo pravilo s desne strane.

Jednačina istosmjernog generatora E.M.F.

The emf jednadžba istosmjernog generatora prema Faradayevim zakonima elektromagnetske indukcije je Npr. = PØZN / 60 A

Gdje Phi je

fluks ili pol unutar Webbera

‘Z’ je ukupni broj vodiča armature

‘P’ je broj polova u generatoru

‘A’ je niz paralelnih trakova unutar armature

‘N’ je rotacija armature u o / min (okretaja u minuti)

‘E’ je inducirani e.m.f u bilo kojoj paralelnoj traci unutar armature

‘Npr.’ Je generirani e.m.f u bilo kojoj od paralelnih traka

‘N / 60’ je broj zavoja u sekundi

Vrijeme za jedan zavoj bit će dt = 60 / N sek

Vrste DC generatora

Klasifikacija istosmjernih generatora može se izvršiti u dvije najvažnije kategorije, naime odvojeno uzbuđene i samopobudljive.

Vrste istosmjernih generatora

Vrste istosmjernih generatora

Odvojeno uzbuđen

U odvojeno pobuđenom tipu, poljske zavojnice ojačane su od autonomnog vanjskog istosmjernog izvora.

Samo uzbuđen

U samopobudnom tipu, zavojnice polja su ojačane od generirane struje generatorom. Stvaranje prve elektromotorne sile dogodit će se zbog njegovog izvanrednog magnetizma unutar polova polja.

Proizvedena elektromotorna sila uzrokovat će dio struje u naponu polja, što će povećati tok polja kao i stvaranje elektromotorne sile. Nadalje, ove vrste jednosmjernih generatora mogu se klasificirati u tri vrste, i to serijske, ranjene i složene.

  • U serijskoj namotaji i namotaj polja i navoj armature međusobno su povezani u seriju.
  • U namotanom rampu, i namot polja i navoj armature povezani su paralelno jedni s drugima.
  • Složeni namot je spoj serijskog namota i namota.

Učinkovitost istosmjernog generatora

DC generatori su vrlo pouzdani s ocjenom učinkovitosti od 85-95%

Uzmite u obzir da je izlaz generatora VI

Ulaz generatora je VI + gubici

Ulaz = VI + I2aRa + Wc

Ako je struja razvodnog polja beznačajna, tada je Ia = I (približno)

Nakon toga, n = VI / (VI + Ia2Ra + wc) = 1 / (1 + Ira / V + wc / VI)

Za najveću učinkovitost d / dt (Ira / V + wc / VI) = 0 inače I2ra = wc

Stoga je učinkovitost najveća kada je promjenjivi gubitak ekvivalentan konstantnom gubitku

Struja opterećenja ekvivalentna najvećoj učinkovitosti je I2ra = wc, u suprotnom I = √wc / ra

Gubici u DC generatoru

Na tržištu su dostupne različite vrste strojeva kod kojih se ukupna ulazna energija ne može promijeniti u izlaznu zbog gubitka ulazne energije. Tako se kod ove vrste generatora mogu pojaviti različiti gubici.

Gubitak bakra

U gubitku bakra u armaturi (Ia2Ra), gdje je struja armature 'Ia', a otpor armature je 'Ra'. Za generatore poput ranžirane namotane, gubitak bakra u polju jednak je Ish2Rsh koji je gotovo stabilan. Za generatore poput serijske rane, poljski gubitak bakra jednak je Ise2 Rse koji je također gotovo stabilan. Za generatore poput složene rane, napunjeni gubitak bakra sličan je Icomp2 Rcomp koji je također gotovo stabilan. U gubicima punog opterećenja, gubici bakra nastaju 20-30% zbog kontakta četke.

Jezgra ili željezo ili magnetski gubici

Gubici u jezgri mogu se klasificirati u dvije vrste, poput histereze i vrtložnih struja

Gubitak histereze

Taj se gubitak uglavnom događa zbog preokreta jezgre armature. Svaki dio jezgre rotora koji je naizmjenično prošao ispod dva pola poput sjevera i juga i odgovarajuće postiže S & N polaritet. Kad god se jezgra isporučuje ispod jednog seta polova, tada će jezgra završiti jednu seriju preokreta frekvencije. Pogledajte ovu vezu da biste saznali više o Što je gubitak histereze: čimbenici i njegove primjene

Vrtložni gubitak

Jezgra armature siječe magnetski tok tijekom svog okretaja & e.m.f može se inducirati unutar vanjske strane jezgre, na osnovu zakona o elektromagnetskoj indukciji, ova je emf izuzetno mala, no postavlja veliku struju na površini jezgre. Ova ogromna struja poznata je kao vrtložna struja, dok se gubitak naziva vrtložnim gubicima.

Gubici jezgre su stabilni za spojeve i generatore šanta, jer su njihove struje polja gotovo stabilne. Ovaj se gubitak uglavnom javlja od 20% do 30% u gubicima pri punom opterećenju.

Mehanički gubitak

Mehanički gubitak može se definirati kao trenje zraka ili gubitak vjetra u rotacijskoj armaturi Gubitak trenja uglavnom se javlja između 10% i 20% gubitaka punog opterećenja na ležajevima i komutatoru.

Zalutali gubitak

Zalutali gubici uglavnom nastaju kombiniranjem gubitaka poput jezgre kao i mehaničkih. Ti se gubici nazivaju i rotacijskim gubicima.

Razlika između izmjeničnog i istosmjernog generatora

Prije nego što možemo razgovarati o razlici između AC i DC generatora, moramo znati pojam generatora. Općenito, generatori su klasificirani u dvije vrste poput AC i DC. Glavna funkcija ovih generatora je promjena snage s mehaničke na električnu. Generator izmjenične struje generira izmjeničnu struju, dok istosmjerni generator generira izravnu snagu.

Oba generatora koriste Faradayev zakon za generiranje električne energije. Ovaj zakon govori da se jednom kad se vodič pomakne unutar magnetskog polja, on kosi magnetske vodove sile kako bi potaknuo EMF ili elektromagnetsku silu unutar vodiča. Ova inducirana veličina EMS uglavnom ovisi o povezanosti sile magnetske linije kroz vodič. Jednom kad se krug vodiča zatvori, onda emf može uzrokovati protok struje. Glavni dijelovi dc generatora su magnetsko polje i vodiči koji se kreću unutar magnetskog polja.

Glavne razlike između AC i DC generatora jedna su od najvažnijih električnih tema. Te razlike mogu pomoći studentima da uče o ovoj temi, ali prije toga treba znati o generatorima izmjenične struje, kao i o generatorima jednosmjerne struje u svim pojedinostima, tako da je razlike vrlo jednostavno razumjeti. Pogledajte ovu vezu da biste saznali više o The Razlika između izmjeničnog i istosmjernog generatora.

Karakteristike

Karakteristika istosmjernog generatora može se definirati kao grafički prikaz dviju odvojenih veličina. Ovaj graf prikazat će stacionarna svojstva koja objašnjavaju glavni odnos između napona stezaljke, opterećenja i pobude kroz ovaj graf. O najvažnijim karakteristikama ovog generatora govori se u nastavku.

Karakteristike magnetizacije

Karakteristike magnetizacije daju razliku u stvaranju napona, inače napona praznog hoda kroz struju polja pri stabilnoj brzini. Ova vrsta karakteristike poznata je i kao otvoreni krug, inače karakteristika praznog hoda.

Unutarnje karakteristike

Unutarnje karakteristike istosmjernog generatora mogu se ucrtati između struje opterećenja i generiranog napona.

Vanjske karakteristike ili karakteristike opterećenja

Karakteristike opterećenja ili vanjskog tipa pružaju glavne veze između struje opterećenja, kao i napona stezaljke pri stabilnoj brzini.

Prednosti

A prednosti dc generatora uključuju sljedeće.

  • Generatori istosmjerne energije generiraju veliku snagu.
  • Krajnje opterećenje ovih generatora je veliko.
  • Dizajn dc generatora vrlo je jednostavan
  • Oni se koriste za stvaranje nejednake izlazne snage.
  • Oni se izuzetno podudaraju s ocjenom učinkovitosti od 85-95%
  • Daju pouzdane rezultate.
  • Lagani su, ali i kompaktni.

Mane

Mane istosmjernog generatora uključuju sljedeće.

  • Istosmjerni generator se ne može koristiti s transformatorom
  • Učinkovitost ovog generatora je niska zbog mnogih gubitaka poput bakra, mehaničkih, vrtložnih itd.
  • Pad napona može se dogoditi na velikim udaljenostima
  • Koristi komutator s podijeljenim prstenom, tako da će zakomplicirati dizajn stroja
  • Skup
  • Visoko održavanje
  • Iskre će se generirati tijekom proizvodnje energije
  • Tijekom prijenosa izgubit će se više energije

Primjene istosmjernih generatora

Primjene različitih vrsta istosmjernih generatora uključuju sljedeće.

  • Istosmjerni generator od posebno uzbuđenog tipa koristi se i za pojačavanje galvanizacija . Koristi se za napajanje i osvjetljenje pomoću a regulator polja
  • Samonaponujući istosmjerni generator ili uzlazni istosmjerni generator koristi se za napajanje kao i za uobičajeno osvjetljenje pomoću regulatora. Može se koristiti za osvjetljenje baterije.
  • Serijski istosmjerni generator koristi se u lučnim svjetiljkama za osvjetljenje, generator stabilne struje i pojačivač.
  • Složeni istosmjerni generator koristi se za dobivanje napajanje za strojeve za jednosmjerno zavarivanje.
  • Spoj za izravnavanje DC generator koristi se za napajanje hostela, konaka, ureda itd.
  • Prekomjerno spojeni, istosmjerni generator koristi se za nadoknađivanje pada napona unutar ulagača.

Dakle, ovdje se radi o svemu istosmjerni generator . Iz gore navedenih podataka konačno možemo zaključiti da glavne prednosti istosmjernih generatora uključuju jednostavnu konstrukciju i dizajn, paralelni rad je jednostavan, a problemi sa stabilnošću sustava manje slični alternatorima. Evo pitanja za vas, koji su nedostaci istosmjernih generatora?