Το αρχικό ηλεκτρομαγνητικός γεννήτρια (Faraday disk) εφευρέθηκε από Βρετανούς επιστήμονες, τον Michael Faraday, το έτος 1831. Α Γεννήτρια DC είναι μια ηλεκτρική συσκευή που χρησιμοποιείται για την παραγωγή ηλεκτρική ενέργεια . Η κύρια λειτουργία αυτής της συσκευής είναι να αλλάξει τη μηχανική ενέργεια σε ηλεκτρική ενέργεια. Υπάρχουν διάφοροι τύποι μηχανικών πηγών ενέργειας όπως μανιβέλα χειρός, κινητήρες εσωτερικής καύσης, στρόβιλοι νερού, αεριοστρόβιλοι και ατμοστρόβιλοι. Η γεννήτρια παρέχει ισχύ σε όλους ηλεκτρικά δίκτυα . Η αντίστροφη λειτουργία της γεννήτριας μπορεί να γίνει με έναν ηλεκτροκινητήρα. Η κύρια λειτουργία του κινητήρα είναι η μετατροπή της ηλεκτρικής ενέργειας σε μηχανική. Οι κινητήρες, καθώς και οι γεννήτριες, έχουν παρόμοια χαρακτηριστικά. Αυτό το άρθρο περιγράφει μια επισκόπηση των γεννητριών DC.
Τι είναι μια γεννήτρια DC;
Γεννήτρια DC ή γεννήτρια συνεχούς ρεύματος είναι ένα είδος ηλεκτρικής μηχανής, και η κύρια λειτουργία αυτού του μηχανήματος είναι να μετατρέψτε τη μηχανική ενέργεια σε συνεχές ρεύμα (συνεχές ρεύμα). Η διαδικασία αλλαγής ενέργειας χρησιμοποιεί την αρχή της ενεργητικά επαγόμενης ηλεκτροκινητικής δύναμης. ο διάγραμμα γεννήτριας dc φαίνεται παρακάτω.
Γεννήτρια DC
Όταν ένας αγωγός κόβει μαγνητική ροή , τότε θα δημιουργηθεί ενεργητικά ηλεκτροκινητική δύναμη με βάση την αρχή της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής του Οι νόμοι του Faraday . Αυτή η ηλεκτροκινητική δύναμη μπορεί να προκαλέσει ροή ρεύματος όταν το κύκλωμα αγωγού δεν ανοίγει.
Κατασκευή
Μια γεννήτρια DC χρησιμοποιείται επίσης ως Κινητήρας DC χωρίς να αλλάξει την κατασκευή του. Επομένως, ένας κινητήρας DC διαφορετικά η γεννήτρια DC μπορεί γενικά να ονομάζεται a DC μηχανή. Η κατασκευή ενός Γεννήτρια DC 4 πόλων φαίνεται παρακάτω. Αυτή η γεννήτρια αποτελείται από διάφορα μέρη όπως ζυγό, στύλους & παπούτσια πόλων, τύλιγμα πεδίου, πυρήνας οπλισμού, τύλιγμα οπλισμού, μετατροπέας & βούρτσες. Αλλά τα δύο βασικά μέρη αυτής της συσκευής είναι ο στάτορας καθώς και ο ρότορας .
Στάτωρ
Ο στάτορας είναι ουσιαστικό μέρος της γεννήτριας DC και η κύρια λειτουργία αυτού είναι να παρέχει τα μαγνητικά πεδία όπου περιστρέφονται τα πηνία. Αυτό περιλαμβάνει σταθερούς μαγνήτες, όπου δύο από αυτούς είναι στραμμένοι προς τα πίσω. Αυτοί οι μαγνήτες τοποθετούνται για να ταιριάζουν στην περιοχή του ρότορα.
Πυρήνας ρότορα ή οπλισμού
Στροφείο ή πυρήνας οπλισμού είναι το δεύτερο ουσιαστικό μέρος της γεννήτριας DC, και περιλαμβάνει ελασματοποιήσεις σιδήρου με σχισμές με σχισμές που στοιβάζονται για να σχηματίσουν ένα κυλινδρικός πυρήνας οπλισμού . Γενικά, αυτές οι πλαστικοποιήσεις προσφέρονται για να μειώσουν την απώλεια λόγω του eddy ρεύμα .
Περιελίξεις οπλισμού
Οι υποδοχές πυρήνα οπλισμού χρησιμοποιούνται κυρίως για τη συγκράτηση των περιελίξεων οπλισμού. Αυτά είναι σε μορφή περιέλιξης κλειστού κυκλώματος και συνδέεται εν σειρά με παράλληλο για ενίσχυση του αθροίσματος του παραγόμενου ρεύματος.
Ζυγός
Η εξωτερική δομή της γεννήτριας DC είναι Yoke, και είναι κατασκευασμένη με χυτοσίδηρο αλλιώς χάλυβα. Δίνει την απαραίτητη μηχανική ισχύ για τη μεταφορά του μαγνητική ροή δίνεται μέσω των πόλων.
Πολωνοί
Χρησιμοποιούνται κυρίως για τη συγκράτηση των περιελίξεων στο πεδίο. Συνήθως, αυτές οι περιελίξεις τυλίγονται στους πόλους, και συνδέονται σε σειρά αλλιώς παράλληλα από το περιελίξεις οπλισμού . Επιπλέον, οι πόλοι θα δίνουν άρθρωση προς το ζυγό με τη μέθοδο συγκόλλησης διαφορετικά χρησιμοποιώντας βίδες.
Παπούτσι πόλο
Το παπούτσι πόλων χρησιμοποιείται κυρίως για τη διάδοση της μαγνητικής ροής καθώς και για την αποφυγή πτώσης του πηνίου πεδίου.
Μετατροπέας ηλεκτρικού ρεύματος
Η λειτουργία του μετατροπέα είναι σαν ανορθωτής για αλλαγή Τάση AC στο Τάση DC εντός του οπλισμού που τυλίγεται σε όλες τις βούρτσες. Είναι σχεδιασμένο με τμήμα χαλκού και κάθε τμήμα χαλκού προστατεύεται το ένα από το άλλο με τη βοήθεια του φύλλα μαρμαρυγίας . Βρίσκεται στον άξονα του μηχανήματος.
Commutator στη γεννήτρια DC
Λειτουργία μεταγωγέα γεννήτριας DC
Η κύρια λειτουργία του μετατροπέα στη γεννήτρια DC είναι να αλλάξει το AC σε DC. Λειτουργεί σαν διακόπτης αναστροφής και ο ρόλος του στη γεννήτρια συζητείται παρακάτω.
Το emf που προκαλείται στο πηνίο οπλισμού της γεννήτριας εναλλάσσεται. Έτσι, η ροή ρεύματος εντός του πηνίου οπλισμού μπορεί επίσης να είναι εναλλασσόμενο ρεύμα. Αυτό το ρεύμα μπορεί να αντιστραφεί μέσω του μετατροπέα στην ακριβή στιγμή μόλις το πηνίο οπλισμού διασχίσει τον μαγνητικό αμερόληπτο άξονα. Έτσι, το φορτίο επιτυγχάνει συνεχές ρεύμα ή μονοκατευθυντικό ρεύμα.
Ο μετατροπέας εγγυάται ότι η ροή του ρεύματος από τη γεννήτρια θα ρέει για πάντα σε μία μόνο κατεύθυνση. Οι βούρτσες θα κάνουν ηλεκτρικές συνδέσεις υψηλής ποιότητας μεταξύ της γεννήτριας και του φορτίου μετακινώντας τον μεταγωγέα.
Βούρτσες
Οι ηλεκτρικές συνδέσεις μπορούν να διασφαλιστούν μεταξύ του μετατροπέας ηλεκτρικού ρεύματος καθώς και το εξωτερικό κύκλωμα φόρτωσης με τη βοήθεια πινέλων.
Αρχή λειτουργίας
ο αρχή λειτουργίας της γεννήτριας DC βασίζεται στους νόμους του Faraday ηλεκτρομαγνητική επαγωγή . Όταν ένας αγωγός βρίσκεται σε ένα ασταθές μαγνητικό πεδίο, μια ηλεκτροκινητική δύναμη προκαλείται μέσα στον αγωγό. Το επαγόμενο μέγεθος e.m.f μπορεί να μετρηθεί από την εξίσωση του η ηλεκτροκινητική δύναμη μιας γεννήτριας .
Εάν ο αγωγός υπάρχει με κλειστή λωρίδα, το ρεύμα που προκαλείται θα ρέει στη λωρίδα. Σε αυτήν τη γεννήτρια, τα πηνία πεδίου θα δημιουργήσουν ένα ηλεκτρομαγνητικό πεδίο καθώς επίσης και οι αγωγοί οπλισμού μετατρέπονται στο πεδίο. Επομένως, μια ηλεκτρομαγνητικά επαγόμενη δύναμη ηλεκτροκινητήρα (e.m.f) θα δημιουργηθεί εντός των αγωγών οπλισμού. Η διαδρομή του επαγόμενου ρεύματος θα παρέχεται από τον δεξιό κανόνα του Fleming.
DC Generator E.M.F Εξίσωση
ο emf εξίσωση της γεννήτριας DC σύμφωνα με τους νόμους της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής του Faraday είναι Π.χ. PØZN / 60 A
Που Φ είναι
ροή ή πόλο στο Webber
Το «Z» είναι ένας συνολικός αγωγός οπλισμού
Το «P» είναι ένας αριθμός πόλων σε μια γεννήτρια
Το «Α» είναι ένας αριθμός παράλληλων λωρίδων μέσα στον οπλισμό
«N» είναι η περιστροφή του οπλισμού σε r.p.m (περιστροφές ανά λεπτό)
Το «E» είναι το επαγόμενο e.mf σε οποιαδήποτε παράλληλη λωρίδα εντός του οπλισμού
Το 'Eg' είναι το δημιουργημένο e.m.f σε οποιαδήποτε από τις παράλληλες λωρίδες
«N / 60» είναι ο αριθμός στροφών ανά δευτερόλεπτο
Ο χρόνος για μία στροφή θα είναι dt = 60 / N sec
Τύποι γεννήτριας DC
Η ταξινόμηση των γεννητριών DC μπορεί να γίνει σε δύο πιο σημαντικές κατηγορίες, δηλαδή ξεχωριστά ενθουσιασμένοι καθώς και αυτο-ενθουσιασμένοι.
Τύποι γεννητριών DC
Ξεχωριστά ενθουσιασμένος
Σε ξεχωριστά διεγερμένο τύπο, τα πηνία πεδίου ενισχύονται από μια αυτόνομη εξωτερική πηγή DC.
Μόνος ενθουσιασμένος
Στον αυτο-διεγερμένο τύπο, τα πηνία πεδίου ενισχύονται από το παραγόμενο ρεύμα με τη γεννήτρια. Η παραγωγή της πρώτης ηλεκτροκινητικής δύναμης θα συμβεί λόγω του εξαιρετικού μαγνητισμού της εντός των πόλων πεδίου.
Η παραγόμενη ηλεκτροκινητική δύναμη θα προκαλέσει ένα κλάσμα ρεύματος να τροφοδοτείται στα πηνία πεδίου, επομένως που θα αυξήσει τη ροή του πεδίου καθώς και την παραγωγή δύναμης ηλεκτροκινητήρα. Περαιτέρω, αυτοί οι τύποι γεννητριών dc μπορούν να ταξινομηθούν σε τρεις τύπους, δηλαδή σειριακό τραύμα, τραύμα τραύματος και σύνθετο τραύμα.
- Σε μια σειρά τραύματος, τόσο η περιέλιξη πεδίου όσο και η περιέλιξη οπλισμού συνδέονται σε σειρά μεταξύ τους.
- Στην τυχαία πληγή, τόσο η περιέλιξη πεδίου όσο και η περιέλιξη οπλισμού συνδέονται παράλληλα μεταξύ τους.
- Η σύνθετη περιέλιξη είναι το μείγμα της σειράς περιέλιξης και της διακλάδωσης.
Η αποτελεσματικότητα της γεννήτριας DC
Οι γεννήτριες DC είναι πολύ αξιόπιστες με βαθμολογίες απόδοσης 85-95%
Λάβετε υπόψη ότι η έξοδος μιας γεννήτριας είναι VI
Η είσοδος μιας γεννήτριας είναι VI + Losses
Είσοδος = VI + I2aRa + Wc
Εάν το ρεύμα πεδίου διακλάδωσης είναι ασήμαντο, τότε Ia = I (περίπου)
Μετά από αυτό, n = VI / (VI + Ia2Ra + wc) = 1 / (1 + Ira / V + wc / VI)
Για υψηλότερη απόδοση d / dt (Ira / V + wc / VI) = 0 διαφορετικά I2ra = wc
Επομένως, η απόδοση είναι υψηλότερη όταν η μεταβλητή απώλεια είναι ισοδύναμη με τη σταθερή απώλεια
Το ρεύμα φορτίου που ισοδυναμεί με την υψηλότερη απόδοση είναι I2ra = wc αλλιώς I = √wc / ra
Απώλειες στη γεννήτρια DC
Υπάρχουν διάφορα είδη μηχανών που διατίθενται στην αγορά όπου η συνολική ενέργεια εισόδου δεν μπορεί να μετατραπεί σε έξοδο λόγω της απώλειας της ενέργειας εισόδου. Έτσι μπορούν να προκύψουν διαφορετικές απώλειες σε αυτόν τον τύπο γεννήτριας.
Απώλεια χαλκού
Στην απώλεια χαλκού οπλισμού (Ia2Ra), όπου το ρεύμα οπλισμού είναι «Ia» και η αντίσταση οπλισμού είναι «Ra». Για γεννήτριες όπως το shunt-luka, η απώλεια χαλκού πεδίου είναι ισοδύναμη με το Ish2Rsh που είναι σχεδόν σταθερό. Για γεννήτριες όπως μια σειρά τραύματος, η απώλεια χαλκού πεδίου είναι ισοδύναμη με το Ise2 Rse, το οποίο είναι επίσης σχεδόν σταθερό. Για γεννήτριες όπως η σύνθετη πληγή, η αρχειοθετημένη απώλεια χαλκού είναι παρόμοια με την Icomp2 Rcomp η οποία είναι επίσης σχεδόν σταθερή. Σε απώλειες πλήρους φορτίου, οι απώλειες χαλκού συμβαίνουν 20-30% λόγω της επαφής με το πινέλο.
Πυρήνας ή σίδηρος ή μαγνητική απώλεια
Η ταξινόμηση των απωλειών πυρήνα μπορεί να γίνει σε δύο τύπους όπως υστέρηση και ρεύμα
Απώλεια υστέρησης
Αυτή η απώλεια συμβαίνει κυρίως λόγω της αναστροφής του πυρήνα οπλισμού. Κάθε μέρος του πυρήνα του ρότορα περνά κάτω από τους δύο πόλους, όπως βόρεια και νότια, εναλλάξ και επιτυγχάνει αντίστοιχη πολικότητα S & N. Όποτε ο πυρήνας τροφοδοτεί κάτω από ένα σύνολο πόλων, τότε ο πυρήνας θα ολοκληρώνει μια σειρά αντιστροφής συχνότητας. Ανατρέξτε σε αυτόν τον σύνδεσμο για να μάθετε περισσότερα Τι είναι η απώλεια υστέρησης: Παράγοντες και οι εφαρμογές της
Τρέχουσα απώλεια Eddy
Ο πυρήνας οπλισμού μειώνει τη μαγνητική ροή καθ 'όλη τη διάρκεια της περιστροφής του Αυτό το τεράστιο ρεύμα είναι γνωστό ως eddy current ενώ η απώλεια ονομάζεται eddy current loss.
Οι απώλειες πυρήνα είναι σταθερές για τις γεννήτριες σύνθετων και διακλάδωσης επειδή τα ρεύματα πεδίου τους είναι σχεδόν σταθερά. Αυτή η απώλεια εμφανίζεται κυρίως από 20% έως 30% σε απώλειες πλήρους φορτίου.
Μηχανική απώλεια
Η μηχανική απώλεια μπορεί να οριστεί ως η τριβή του αέρα του περιστρεφόμενου οπλισμού ή οι απώλειες του ανέμου. Η απώλεια τριβής συμβαίνει κυρίως στο 10% έως το 20% των απωλειών πλήρους φορτίου στα ρουλεμάν & του μεταγωγέα.
Αδέσμευτη απώλεια
Οι αδέσποτες απώλειες συμβαίνουν κυρίως συνδυάζοντας τις απώλειες όπως ο πυρήνας καθώς και οι μηχανικές. Αυτές οι απώλειες ονομάζονται επίσης περιστροφικές απώλειες.
Διαφορά μεταξύ AC και DC Generator
Προτού μπορέσουμε να συζητήσουμε τη διαφορά μεταξύ της γεννήτριας AC & DC, πρέπει να γνωρίζουμε την έννοια των γεννητριών. Γενικά, οι γεννήτριες ταξινομούνται σε δύο τύπους, όπως AC και DC. Η κύρια λειτουργία αυτών των γεννητριών είναι να αλλάξει την ισχύ από μηχανική σε ηλεκτρική. Μια γεννήτρια εναλλασσόμενου ρεύματος παράγει εναλλασσόμενο ρεύμα ενώ η γεννήτρια συνεχούς ρεύματος παράγει άμεση ισχύ.
Και οι δύο γεννήτριες χρησιμοποιούν το νόμο του Faraday για να παράγουν ηλεκτρική ενέργεια. Αυτός ο νόμος λέει ότι μόλις ένας αγωγός μετατοπιστεί μέσα σε ένα μαγνητικό πεδίο τότε κόβει μαγνητικές γραμμές δύναμης για να διεγείρει ένα EMF ή μια ηλεκτρομαγνητική δύναμη μέσα στον αγωγό. Αυτό το επαγόμενο μέγεθος emf εξαρτάται κυρίως από τη σύνδεση δύναμης μαγνητικής γραμμής μέσω του αγωγού. Μόλις κλείσει το κύκλωμα του αγωγού τότε το emf μπορεί να προκαλέσει ροή ρεύματος. Τα κύρια μέρη μιας γεννήτριας DC είναι το μαγνητικό πεδίο και οι αγωγοί που κινούνται εντός του μαγνητικού πεδίου.
Οι κύριες διαφορές μεταξύ των γεννητριών AC & DC είναι ένα από τα πιο σημαντικά ηλεκτρικά θέματα. Αυτές οι διαφορές μπορούν να βοηθήσουν τους μαθητές να μελετήσουν σχετικά με αυτό το θέμα, αλλά πριν από αυτό, κάποιος πρέπει να γνωρίζει για τις γεννήτριες εναλλασσόμενου ρεύματος, καθώς και τις γεννήτριες DC σε κάθε λεπτομέρεια, έτσι ώστε οι διαφορές να είναι πολύ απλές στην κατανόηση. Ανατρέξτε σε αυτόν τον σύνδεσμο για να μάθετε περισσότερα για το The Διαφορά μεταξύ AC και DC Generator.
Χαρακτηριστικά
Το χαρακτηριστικό της γεννήτριας DC μπορεί να οριστεί ως η γραφική παράσταση μεταξύ των δύο ξεχωριστών ποσοτήτων. Αυτό το γράφημα θα δείξει τα χαρακτηριστικά σταθερής κατάστασης που εξηγούν την κύρια σχέση μεταξύ της τερματικής τάσης, των φορτίων και της διέγερσης μέσω αυτού του γραφήματος. Τα πιο βασικά χαρακτηριστικά αυτής της γεννήτριας συζητούνται παρακάτω.
Χαρακτηριστικά μαγνητισμού
Τα χαρακτηριστικά μαγνητοποίησης παρέχουν τη διαφορά παραγωγής τάσης αλλιώς τάσης χωρίς φορτίο μέσω ρεύματος πεδίου σε σταθερή ταχύτητα. Αυτό το είδος χαρακτηριστικού είναι επίσης γνωστό ως ανοιχτό κύκλωμα, διαφορετικά χαρακτηριστικά χωρίς φορτίο.
Εσωτερικά χαρακτηριστικά
Τα εσωτερικά χαρακτηριστικά της γεννήτριας DC μπορούν να αναπαραχθούν μεταξύ του ρεύματος φορτίου και της τάσης που παράγεται.
Χαρακτηριστικά εξωτερικού ή φορτίου
Τα χαρακτηριστικά φορτίου ή εξωτερικού τύπου παρέχουν τις κύριες σχέσεις μεταξύ του ρεύματος φορτίου καθώς και της τάσης τερματικού σε σταθερή ταχύτητα.
Πλεονεκτήματα
Το α πλεονεκτήματα μιας γεννήτριας DC συμπεριλάβετε τα ακόλουθα.
- Οι γεννήτριες DC παράγουν μεγάλη παραγωγή.
- Το τερματικό φορτίο αυτών των γεννητριών είναι υψηλό.
- Ο σχεδιασμός γεννητριών DC είναι πολύ απλός
- Αυτά χρησιμοποιούνται για να παράγουν άνιση ισχύ εξόδου.
- Αυτά είναι εξαιρετικά συνεπή με βαθμολογίες απόδοσης 85-95%
- Δίνουν μια αξιόπιστη απόδοση.
- Είναι ελαφρύ και συμπαγές.
Μειονεκτήματα
Τα μειονεκτήματα μιας γεννήτριας DC περιλαμβάνουν τα ακόλουθα.
- Η γεννήτρια DC δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί με μετασχηματιστή
- Η απόδοση αυτής της γεννήτριας είναι χαμηλή λόγω πολλών απωλειών όπως χαλκός, μηχανικός, eddy κ.λπ.
- Μπορεί να συμβεί πτώση τάσης σε μεγάλες αποστάσεις
- Χρησιμοποιεί έναν διαχωριστή δακτυλίου ώστε να περιπλέξει το σχεδιασμό του μηχανήματος
- Ακριβός
- Υψηλό κόστος συντήρησης
- Οι σπινθήρες θα δημιουργηθούν ενώ παράγουν ενέργεια
- Περισσότερη ενέργεια θα χαθεί κατά τη μετάδοση
Εφαρμογές γεννητριών DC
Οι εφαρμογές διαφορετικών τύπων γεννητριών DC περιλαμβάνουν τα ακόλουθα.
- Η ξεχωριστή γεννήτρια DC τύπου διέγερσης χρησιμοποιείται επίσης για ενίσχυση ηλεκτρολυτική επιμετάλλωση . Χρησιμοποιείται για σκοπούς ισχύος και φωτισμού χρησιμοποιώντας ένα ρυθμιστής πεδίου
- Η αυτο-διεγερμένη γεννήτρια DC ή η γεννήτρια συνεχούς ρεύματος χρησιμοποιείται για ισχύ καθώς και για συνηθισμένο φωτισμό χρησιμοποιώντας τον ρυθμιστή. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για φωτισμό μπαταρίας.
- Η γεννήτρια σειράς DC χρησιμοποιείται σε λαμπτήρες τόξου για φωτισμό, γεννήτρια σταθερού ρεύματος και ενισχυτή.
- Μια σύνθετη γεννήτρια DC χρησιμοποιείται για την παροχή του παροχή ηλεκτρικού ρεύματος για μηχανές συγκόλλησης DC.
- Επίπεδο σύνθετο DC γεννήτρια χρησιμοποιείται για την παροχή ηλεκτρικού ρεύματος σε ξενώνες, ενοικιαζόμενα δωμάτια, γραφεία κ.λπ.
- Πάνω από την ένωση, η γεννήτρια DC χρησιμοποιείται για την επιστροφή της πτώσης τάσης στους Τροφοδότες.
Επομένως, αυτό είναι όλο η γεννήτρια DC . Από τις παραπάνω πληροφορίες επιτέλους, μπορούμε να συμπεράνουμε ότι τα κύρια πλεονεκτήματα των γεννητριών DC περιλαμβάνουν απλή κατασκευή & σχεδιασμό, η παράλληλη λειτουργία είναι εύκολη και τα προβλήματα σταθερότητας του συστήματος δεν μοιάζουν λιγότερο με τους εναλλάκτες. Εδώ είναι μια ερώτηση για εσάς, ποια είναι τα μειονεκτήματα των γεννητριών DC;
