Какво е DC генератор: конструкция и неговата работа

Началната електромагнитни генератор (Диск Фарадей) е изобретен от британския учен, а именно Майкъл Фарадей през 1831 г. A DC генератор е електрическо устройство, използвано за генериране електрическа енергия . Основната функция на това устройство е да променя механичната енергия в електрическа. Предлагат се няколко вида механични източници на енергия като ръчни манивели, двигатели с вътрешно горене, водни турбини, газови и парни турбини. Генераторът осигурява захранване на всички електрически мрежи . Обратната функция на генератора може да се извърши от електрически двигател. Основната функция на двигателя е да преобразува електрическата енергия в механична. Двигателите, както и генераторите, имат подобни характеристики. Тази статия разглежда общ преглед на DC генераторите.

Какво е DC генератор?

DC генератор или генератор на постоянен ток е един вид електрическа машина и основната функция на тази машина е да преобразувайте механичната енергия в постоянен ток (постоянен ток) електричество. Процесът на изменение на енергията използва принципа на енергийно индуцирана електромоторна сила. The схема на DC генератор е показано по-долу.

DC генератор

Когато кондуктор се наклони магнитен поток , тогава в него ще се генерира енергийно индуцирана електродвижеща сила въз основа на принципа на електромагнитната индукция на Закони на Фарадей . Тази електродвижеща сила може да предизвика поток от ток, когато проводниковата верига не е отворена.

Строителство

DC генератор също се използва като a DC мотор без да променя конструкцията си. Следователно, постояннотоков двигател, в противен случай генератор на постоянен ток може да се нарече обикновено a DC машина. Изграждането на a 4-полюсен DC генератор е показано по-долу. Този генератор се състои от няколко части като хомот, стълбове и обувки, полеви намотки, сърцевина на котвата, намотка на арматура, комутатор и четки. Но двете съществени части на това устройство са статорът, както и роторът .

Статор

Статорът е съществена част от генератора на постоянен ток и основната функция на това е да осигури магнитните полета, където спиралите се въртят. Това включва стабилни магнити, където два от тях са с обърнати полюси. Тези магнити са разположени, за да се поберат в областта на ротора.

Ядро на ротора или котвата

Ротор или сърцевина на арматурата е втората съществена част от генератора на постоянен ток и включва слоести железни слоеве с прорези, които са подредени, за да оформят цилиндрична сърцевина на котвата . Обикновено тези ламинирания се предлагат за намаляване на загубата поради вихрови ток .

Намотки на котвата

Прорезите на сърцевината на котвата се използват главно за задържане на намотките на котвата. Те са във форма на намотка със затворена верига и тя е свързана последователно с паралелна за увеличаване на сумата на произведения ток.

Иго

Външната структура на DC генератора е Yoke и е направена с чугун, иначе стомана. Той дава необходимата механична мощност за носене на магнитен поток дадени през полюсите.

Поляци

Те се използват главно за задържане на полевите намотки. Обикновено тези намотки се навиват на стълбовете и те са свързани последователно, иначе успоредно на намотки на котвата . В допълнение, стълбовете ще дадат съединение към игото с метода на заваряване, в противен случай с помощта на винтове.

Полюсна обувка

Полюсната обувка се използва главно за разпространение на магнитния поток, както и за да се избегне падането на полевата намотка.

Комутатор

Работата на комутатора е като токоизправител за смяна Променливо напрежение към DC напрежение в рамките на намотката на котвата през четките. Проектиран е с меден сегмент и всеки меден сегмент е защитен един от друг с помощта на слюдени листове . Той се намира на вала на машината.

Комутатор в DC генератор

Функция комутатор на DC генератор

Основната функция на комутатора в постояннотоковия генератор е да промени AC на DC. Той действа като реверсивен превключвател и неговата роля в генератора е обсъдена по-долу.

ЕДС, която се индуцира в намотката на котвата на генератора, се редува. Така че потокът на ток в намотката на котвата може да бъде и променлив ток. Този ток може да бъде обърнат през комутатора в точния момент, след като серпентината на котвата пресече магнитната безпристрастна ос. По този начин натоварването достига постоянен или еднопосочен ток.

Комутаторът гарантира, че потокът от ток от генератора ще тече завинаги в една посока. Четките ще правят висококачествени електрически връзки между генератора и товара, като се движат върху комутатора.

Четки

Електрическите връзки могат да бъдат осигурени между комутатор както и веригата за външно натоварване с помощта на четки.

Принцип на работа

The принцип на работа на DC генератора се основава на законите на Фарадей от електромагнитна индукция . Когато проводникът се намира в нестабилно магнитно поле, в двигателя се индуцира електромоторна сила. Индуцираната величина e.m.f може да бъде измерена от уравнението на електромоторната сила на генератора .

Ако проводникът е в затворена лента, индуцираният ток ще тече в лентата. В този генератор полевите намотки ще генерират електромагнитно поле, както и проводниците на котвата са превърнати в полето. Следователно, в проводниците на котвата ще се генерира електромагнитно индуцирана електромоторна сила (e.m.f). Пътят на индуцирания ток ще бъде осигурен от дясното правило на Флеминг.

DC генератор E.M.F уравнение

The уравнение на emf на постояннотоков генератор според Faraday’s Laws of Electromagnetic Induction е Например = PØZN / 60 A

Където Phi е

поток или полюс в Уебър

‘Z’ е общ брой проводник на котвата

‘P’ е брой полюси в генератор

„А“ е редица успоредни ленти в арматурата

‘N’ е въртенето на котвата в обороти в минута (обороти в минута)

„E“ е индуцираният e.m.f във всяка паралелна лента в арматурата

‘Например’ е генерираният e.m.f във всяка една от паралелните ленти

‘N / 60’ е броят на завъртанията в секунда

Времето за един завой ще бъде dt = 60 / N сек

Видове DC генератор

Класификацията на DC генераторите може да се направи в две най-важни категории, а именно отделно възбудени, както и самовъзбуждащи се.

Видове DC генератори

Отделно развълнуван

При отделно възбуден тип полевите намотки са подсилени от автономен външен източник на постоянен ток.

Самовъзбуден

При самовъзбуждащия се тип полевите намотки се подсилват от генерирания ток с генератора. Генерирането на първата електродвижеща сила ще се случи поради изключителния му магнетизъм в полевите полюси.

Произведената електродвижеща сила ще доведе до подаване на част от тока в полевите намотки, поради което ще се увеличи потокът на полето, както и генерирането на електродвижеща сила. Освен това тези типове генератори на постоянен ток могат да бъдат класифицирани в три типа, а именно серийно намотани, шунтови и комбинирани рани.

• При последователна намотка както намотката на полето, така и намотката на котвата са свързани последователно помежду си.
• При шунтирано навиване и намотката на полето, и намотката на котвата са свързани паралелно една с друга.
• Комбинираната намотка е комбинация от серийна намотка и намотка на шунта.

Ефективността на DC генератора

DC генераторите са много надеждни с ефективност от 85-95%

Помислете за изхода на генератора е VI

Входът на генератор е VI + загуби

Вход = VI + I2aRa + Wc

Ако токът на шунтиращото поле е незначителен, тогава Ia = I (приблизително)

След това n = VI / (VI + Ia2Ra + wc) = 1 / (1 + Ira / V + wc / VI)

За най-висока ефективност d / dt (Ira / V + wc / VI) = 0, в противен случай I2ra = wc

Следователно ефективността е най-висока, когато променливите загуби са еквивалентни на постоянните загуби

Токът на натоварване, еквивалентен на най-високата ефективност, е I2ra = wc, в противен случай I = √wc / ra

Загуби в DC генератор

На пазара се предлагат различни видове машини, при които общата входна енергия не може да се промени в изходна поради загубата на вложената енергия. Така че при този тип генератори могат да възникнат различни загуби.

Загуба на мед

При загуба на мед на котвата (Ia2Ra), където токът на котвата е „Ia“, а съпротивлението на котвата е „Ra“. За генератори като шунтирано навиване, полевата загуба на мед е еквивалентна на Ish2Rsh, която е почти стабилна. За генератори като серийна намотка, полевата загуба на мед е еквивалентна на Ise2 Rse, която също е почти стабилна. За генератори като комбинирана рана, подадената загуба на мед е подобна на Icomp2 Rcomp, която също е почти стабилна. При загуби при пълно натоварване, загубите на мед възникват 20-30% поради контакта на четката.

Сърцевина или желязо или магнитна загуба

Класификацията на загубите в сърцевината може да се направи на два типа като хистерезис и вихрови ток

Загуба на хистерезис

Тази загуба възниква главно поради обръщането на сърцевината на котвата. Всяка част от роторната сърцевина преминава под двата полюса като север и юг последователно и постига S & N полярност съответно. Винаги, когато сърцевината подава под един набор от полюси, тогава ядрото ще завърши една серия от обръщане на честотата. Моля, обърнете се към тази връзка, за да научите повече за Какво представлява загубата на хистерезис: фактори и нейното приложение

Загуба на вихрови токове

Ядрото на котвата нарязва магнитния поток през целия си оборот & e.m.f може да се индуцира от външната страна на сърцевината, въз основа на законите за електромагнитната индукция, тази ЕДС е изключително малка, но създава голям ток в повърхността на сърцевината. Този огромен ток е известен като вихрови ток, докато загубата се нарича загуба на вихровия ток.

Загубите в сърцевината са стабилни за съставни и шунтови генератори, тъй като техните полеви токове са почти стабилни. Тази загуба настъпва главно от 20% до 30% при загуби при пълно натоварване.

Механични загуби

Механичните загуби могат да бъдат дефинирани като триене на въздуха при въртене на котвата или загуби на ветровината.

Бездомна загуба

Бездомните загуби се получават главно чрез комбиниране на загубите като сърцевина, както и механични. Тези загуби се наричат ​​още ротационни загуби.

Разлика между AC и DC генератор

Преди да можем да обсъдим разликата между генератора на променлив и постоянен ток, трябва да знаем концепцията за генераторите. По принцип генераторите се класифицират в два типа като AC и DC. Основната функция на тези генератори е да променят мощността от механична към електрическа. Генераторът на променлив ток генерира променлив ток, докато генераторът на постоянен ток генерира директна мощност.

И двата генератора използват закона на Фарадей за генериране на електрическа енергия. Този закон казва, че след като един проводник се измести в рамките на магнитно поле, той нарязва магнитни силови линии, за да стимулира ЕМП или електромагнитна сила в проводника. Величината на тази индуцирана ЕДС зависи главно от силовата връзка на магнитната линия през проводника. След като веригата на проводника е затворена, тогава ЕДС може да предизвика поток на ток. Основните части на генератора на постоянен ток са магнитното поле и проводниците, които се движат в магнитното поле.

Основните разлики между AC и DC генераторите са една от най-важните електрически теми. Тези разлики могат да помогнат на учениците да учат по тази тема, но преди това трябва да знаете за генераторите на променлив ток, както и за генераторите на постоянен ток във всеки детайл, така че разликите да бъдат много лесни за разбиране. Моля, обърнете се към тази връзка, за да научите повече за The Разлика между AC и DC генератор.

Характеристики

Характеристиката на DC генератора може да бъде дефинирана като графично представяне между двете отделни величини. Тази графика ще покаже стационарни характеристики, които обясняват основната връзка между напрежението на клемите, натоварванията и възбуждането чрез тази графика. Най-съществените характеристики на този генератор са разгледани по-долу.

Характеристики на намагнитването

Характеристиките на магнетизиране осигуряват разликата в произвеждащото напрежение, иначе напрежение на празен ход чрез полеви ток при стабилна скорост. Този вид характеристика е известна също като отворена верига, иначе характеристика на празен ход.

Вътрешни характеристики

Вътрешните характеристики на постояннотоковия генератор могат да бъдат нанесени между тока на натоварване, както и генерираното напрежение.

Външни характеристики или характеристики на натоварване

Характеристиките на товара или външния тип осигуряват основните връзки между тока на товара, както и напрежението на клемите при стабилна скорост.

Предимства

A предимства на генератор за постоянен ток включват следното.

• DC генераторите генерират голяма мощност.
• Крайното натоварване на тези генератори е голямо.
• Проектирането на DC генератори е много просто
• Те се използват за генериране на неравномерна изходна мощност.
• Те са изключително съвместими с 85-95% от рейтингите за ефективност
• Те дават надежден резултат.
• Те са леки, както и компактни.

Недостатъци

Недостатъците на постояннотоковия генератор включват следното.

• DC генераторът не може да се използва с трансформатор
• Ефективността на този генератор е ниска поради много загуби като мед, механични, вихрови и др.
• На големи разстояния може да възникне спад на напрежението
• Той използва комутатор с разделен пръстен, така че ще усложни дизайна на машината
• Скъпи
• Висока поддръжка
• Искрите ще се генерират, докато се генерира енергия
• По време на предаването ще се загубят повече енергия

Приложения на DC генератори

Приложенията на различни видове DC генератори включват следното.

• Отделно възбуденият тип DC генератор се използва за усилване, както и галванопластика . Използва се за захранване и осветление с помощта на полеви регулатор
• Самовъзбуждащият се генератор за постоянен ток или шунтовият генератор за постоянен ток се използва за захранване, както и за обикновено осветление с помощта на регулатора. Може да се използва за осветление на батерията.
• Серийният DC генератор се използва в дъгови лампи за осветление, стабилен токов генератор и усилвател.
• Съставен DC генератор се използва за осигуряване на захранване за машини за заваряване с постоянен ток.
• Ниво съединение DC генератор се използва за осигуряване на захранване за общежития, хижи, офиси и др.
• Над съединението, DC генераторът се използва за възстановяване на спада на напрежението в захранващите устройства.

По този начин става въпрос за всичко DC генератора . От горната информация накрая можем да заключим, че основните предимства на DC генераторите включват проста конструкция и дизайн, паралелната работа е лесна и проблемите със стабилността на системата по-малко не са като алтернаторите. Ето един въпрос към вас, какви са недостатъците на DC генераторите?