Kas yra nuolatinės srovės generatorius: konstrukcija ir jos veikimas

Kas yra nuolatinės srovės generatorius: konstrukcija ir jos veikimas

Inicialas elektromagnetinis generatorius (Faraday diską) išrado britų mokslininkas, būtent Michaelas Faraday, 1831 m Nuolatinės srovės generatorius yra elektros prietaisas, naudojamas generuoti elektros energija . Pagrindinė šio prietaiso funkcija yra pakeisti mechaninę energiją į elektros energiją. Yra keli mechaninių energijos šaltinių tipai, tokie kaip rankiniai alkūniniai velenai, vidaus degimo varikliai, vandens turbinos, dujų ir garo turbinos. Generatorius teikia energiją visiems elektros energijos tinklai . Generatoriaus atvirkštinę funkciją gali atlikti elektrinis variklis. Pagrindinė variklio funkcija yra paversti elektros energiją mechanine. Varikliai, taip pat generatoriai, turi panašias savybes. Šiame straipsnyje aptariama nuolatinės srovės generatorių apžvalga.



Kas yra nuolatinės srovės generatorius?

Nuolatinės srovės generatorius arba nuolatinės srovės generatorius yra vienos rūšies elektrinė mašina, o pagrindinė šios mašinos funkcija yra paversti mechaninę energiją nuolatine (nuolatine) srove. Energijos keitimo procese naudojamas energetiškai sukeltos elektromotorinės jėgos principas. nuolatinės srovės generatoriaus schema yra parodyta žemiau.


Nuolatinės srovės generatorius

Nuolatinės srovės generatorius





Kai dirigentas nukrenta magnetinis srautas , tada joje bus generuojama energetiškai sužadinta elektromotorinė jėga, pagrįsta elektromagnetinės indukcijos principu Faradėjaus įstatymai . Ši elektromotorinė jėga gali sukelti srovės srautą, kai laidininko grandinė nėra atidaryta.

Statyba

Nuolatinės srovės generatorius taip pat naudojamas kaip a Nuolatinės srovės variklis nekeičiant jo konstrukcijos. Todėl nuolatinės srovės variklis, priešingu atveju, nuolatinės srovės generatorius paprastai gali būti vadinamas a DC mašina. A statyba 4 polių nuolatinės srovės generatorius yra parodyta žemiau. Šį generatorių sudaro: kelios dalys kaip jungas, stulpai ir stulpai, lauko vyniojimas, armatūros šerdis, armatūros vyniojimas, komutatorius ir šepečiai. Tačiau dvi esminės šio prietaiso dalys yra statorius ir rotorius .



Statorius

Statorius yra esminė nuolatinės srovės generatoriaus dalis, o pagrindinė jo funkcija yra suteikti magnetinius laukus ten, kur sukasi ritės. Tai apima stabilius magnetus, kur du iš jų yra nukreipti atgal. Šie magnetai yra išdėstyti taip, kad tilptų rotoriaus srityje.

Rotoriaus arba armatūros šerdis

Rotorius arba armatūros šerdis yra antroji esminė nuolatinės srovės generatoriaus dalis, ir ji apima geležies plyšius su grioveliais su lizdais, kurie yra sukrauti į a formą cilindrinė armatūros šerdis . Paprastai šioms laminacijoms siūloma sumažinti nuostolius dėl sūkurinė srovė .


Armatūros apvijos

Armatūros šerdies angos daugiausia naudojamos armatūros apvijoms laikyti. Jie yra uždaros grandinės apvijos formos ir yra nuosekliai sujungti lygiagrečiai, kad padidėtų pagamintos srovės suma.

Jungas

Išorinė nuolatinės srovės generatoriaus struktūra yra „Yoke“, ir ji pagaminta iš ketaus, kitaip plieno. Tai suteikia reikiamą mechaninę galią, skirtą nešioti magnetinis srautas duota per polius.

Polių

Jie daugiausia naudojami lauko apvijoms laikyti. Paprastai šios apvijos yra suvyniotos ant stulpų ir yra sujungtos nuosekliai, kitaip lygiagrečiai armatūros apvijos . Be to, naudojant varžtus, stulpai suvirinimo būdu sujungs jungą su jungu.

Pole Batas

Stulpo batas daugiausia naudojamas skleisti magnetinį srautą ir išvengti lauko ritės kritimo.

Komutatorius

Komutatoriaus darbas yra tarsi lygintuvas, skirtas keisti Kintamosios srovės įtampa į Nuolatinė įtampa armatūroje, vingiuojančioje iki šepečių. Jis suprojektuotas su vario segmentu, o kiekvienas vario segmentas yra apsaugotas vienas nuo kito žėručio lakštai . Jis yra ant mašinos veleno.

Komutatorius nuolatinės srovės generatoriuje

Komutatorius nuolatinės srovės generatoriuje

Nuolatinės srovės generatoriaus komutatoriaus funkcija

Pagrindinė nuolatinės srovės generatoriaus komutatoriaus funkcija yra kintamosios srovės keitimas į nuolatinę. Jis veikia kaip atbulinės eigos jungiklis, o jo vaidmuo generatoriuje aptariamas toliau.

EMF, kuris yra sukeltas generatoriaus armatūros ritėje, keičiasi. Taigi, srovės srautas armatūros ritėje taip pat gali būti kintama srovė. Ši srovė gali būti pakeista per komutatorių tiksliu momentu, kai armatūros ritė kerta magnetinę nešališką ašį. Taigi apkrova pasiekia nuolatinę arba vienakryptę srovę.

Komutatorius garantuoja, kad srovės srautas iš generatoriaus amžinai tekės viena kryptimi. Šepečiai sukurs aukštos kokybės elektros jungtis tarp generatoriaus ir apkrovos, judėdami ant komutatoriaus.

Šepečiai

Elektros jungtys gali būti užtikrintos tarp komutatorius taip pat išorinė apkrovos grandinė šepečių pagalba.

Darbo principas

nuolatinės srovės generatoriaus veikimo principas remiasi Faradėjaus įstatymais elektromagnetinė indukcija . Kai laidininkas yra nestabiliame magnetiniame lauke, laidininke atsiranda elektromotorinė jėga. Sukeltą e.m.f dydį galima išmatuoti iš lygties generatoriaus elektromotorinė jėga .

Jei laidininkas yra uždaroje juostoje, sukelta srovė tekės juostoje. Šiame generatoriuje lauko ritės sukurs elektromagnetinį lauką, taip pat armatūros laidininkai bus paversti lauku. Todėl armatūros laidininkuose bus sukurta elektromagnetiniu būdu sukelta elektromotorinė jėga (e.m.f). Indukuotos srovės kelią suteiks Flemingo dešinės rankos taisyklė.

Nuolatinės srovės generatoriaus E.M.F lygtis

emf nuolatinės srovės generatoriaus lygtis pagal Faradėjaus elektromagnetinės indukcijos dėsnius yra Pvz., PØZN / 60 A

Kur Phi yra

srautas ar polius „Webber“

‘Z’ yra bendras armatūros laidininko skaičius

‘P’ yra daugybė generatoriaus polių

„A“ yra daugybė lygiagrečių juostų armatūroje

„N“ yra armatūros sukimasis rpm (apsisukimai per minutę)

„E“ yra sukelta e.m.f bet kurioje lygiagrečioje juostoje armatūroje

„Pvz.“ Yra sukurtas e.m.f bet kurioje iš lygiagrečių juostų

„N / 60“ yra apsisukimų skaičius per sekundę

Vieno posūkio laikas bus dt = 60 / N sek

Nuolatinės srovės generatoriaus tipai

Nuolatinės srovės generatoriai gali būti klasifikuojami į dvi svarbiausias kategorijas, ty atskirai susijaudinusius ir susijaudinusius.

Nuolatinės srovės generatorių tipai

Nuolatinės srovės generatorių tipai

Atskirai susijaudinęs

Atskirai sužadinto tipo lauko ritės sustiprinamos iš autonominio išorinio nuolatinės srovės šaltinio.

Pats susijaudinęs

Savaiminio sužadinimo tipo lauko ritės sustiprinamos iš generatoriaus sukurtos srovės. Pirmoji elektromotorinė jėga susidarys dėl išskirtinio magnetizmo lauko poliuose.

Sukurta elektromotorinė jėga paskatins srovės dalį tiekti lauko ritėse, todėl padidės lauko srautas, taip pat atsiras elektromotorinės jėgos. Be to, šiuos nuolatinės srovės generatorių tipus galima suskirstyti į tris tipus: serijinę, šuntinę ir sudėtinę žaizdas.

  • Nuoseklioje žaizdoje tiek lauko, tiek armatūros apvijos yra nuosekliai sujungtos viena su kita.
  • Apvyniojant šuntą, tiek lauko, tiek armatūros apvijos yra sujungtos lygiagrečiai.
  • Sudėtinė apvija yra serijinės apvijos ir šunto apvijos mišinys.

Nuolatinės srovės generatoriaus efektyvumas

Nuolatinės srovės generatoriai yra labai patikimi, jų efektyvumo rodikliai yra 85-95%

Apsvarstykite generatoriaus išėjimą VI

Generatoriaus įvestis yra VI + nuostoliai

Įvestis = VI + I2aRa + Wc

Jei šunto lauko srovė yra nereikšminga, tada Ia = I (apytiksliai)

Po to n = VI / (VI + Ia2Ra + wc) = 1 / (1 + Ira / V + wc / VI)

Didžiausiam efektyvumui d / dt (Ira / V + wc / VI) = 0, kitaip I2ra = wc

Todėl efektyvumas yra didžiausias, kai kintamasis nuostolis prilygsta pastoviems nuostoliams

Apkrovos srovė, lygi didžiausiam efektyvumui, yra I2ra = wc, kitaip I = √wc / ra

Nuostoliai nuolatinės srovės generatoriuje

Rinkoje yra įvairių rūšių mašinų, kuriose visos sąnaudų energijos negalima pakeisti į produkciją dėl prarastos įvesties energijos. Taigi šio tipo generatoriuose gali atsirasti skirtingi nuostoliai.

Vario nuostoliai

Esant armatūros vario nuostoliams (Ia2Ra), kur armatūros srovė yra „Ia“, o armatūros varža yra „Ra“. Generatoriams, tokiems kaip šuntiniai, lauko vario nuostoliai yra lygūs Ish2Rsh, kuris yra beveik stabilus. Generatoriams, tokiems kaip nuoseklioji žaizda, lauko vario nuostoliai prilygsta „Ise2 Rse“, kuris taip pat yra beveik stabilus. Generatoriams, tokiems kaip junginio suvyniojimas, paduodamas vario nuostolis yra panašus į „Icomp2 Rcomp“, kuris taip pat yra beveik stabilus. Visų apkrovos nuostolių atveju vario nuostoliai atsiranda 20–30% dėl šepetėlio kontakto.

Šerdis arba geležis arba magnetinis nuostolis

Pagrindinius nuostolius galima suskirstyti į du tipus, tokius kaip histerezė ir sūkurinė srovė

Histerezės praradimas

Šis praradimas daugiausia atsiranda dėl armatūros šerdies apsisukimo. Kiekviena rotoriaus šerdies dalis pakaitomis eina žemiau dviejų polių, pavyzdžiui, šiaurės ir pietų, ir atitinkamai pasiekia Š ir N poliškumą. Kai šerdis tiekia žemiau vieno polių rinkinio, tada šerdis užbaigs vieną dažnio keitimo seriją. Norėdami sužinoti daugiau apie šią nuorodą, žiūrėkite šią nuorodą Kas yra histerezės praradimas: veiksniai ir jo taikymas

Sūkurinės srovės nuostolis

Armatūros šerdis sumažina magnetinį srautą per visą jo apsisukimą, o, atsižvelgiant į elektromagnetinės indukcijos dėsnius, jis gali būti sukeltas šerdies išorėje, tačiau šis emfas yra labai mažas, tačiau jis sukuria didelę srovę šerdies paviršiuje. Ši didžiulė srovė yra žinoma kaip sūkurinė srovė, o nuostoliai vadinami sūkurinės srovės nuostoliais.

Sudėtinių ir šuntinių generatorių pagrindiniai nuostoliai yra stabilūs, nes jų lauko srovės yra beveik stabilios. Šis nuostolis dažniausiai susidaro nuo 20% iki 30%, kai nuostoliai yra visiškai apkrovos.

Mechaninis nuostolis

Mechaniniai nuostoliai gali būti apibrėžiami kaip besisukančios armatūros oro trintis arba vėjo nuostoliai. Trinties nuostoliai dažniausiai būna nuo 10% iki 20% visos apkrovos nuostolių guoliuose ir komutatoriuje.

Klystantis nuostolis

Neteisingi nuostoliai dažniausiai atsiranda derinant tokius nuostolius kaip šerdis ir mechaninius. Šie nuostoliai dar vadinami sukamaisiais nuostoliais.

Skirtumas tarp kintamosios ir nuolatinės srovės generatorių

Kad galėtume aptarti kintamosios ir nuolatinės srovės generatorių skirtumą, turime žinoti generatorių sampratą. Paprastai generatoriai skirstomi į du tipus, tokius kaip kintamosios ir nuolatinės srovės. Pagrindinė šių generatorių funkcija yra pakeisti galią iš mechaninės į elektrinę. Kintamosios srovės generatorius generuoja kintamą srovę, o nuolatinės srovės generatorius - tiesioginę energiją.

Abu generatoriai naudoja Faradėjaus įstatymą elektros energijai gaminti. Šis dėsnis sako, kad kai laidininkas pasislenka į magnetinį lauką, jis nukerta magnetines jėgos linijas, kad paskatintų laidininko EMF arba elektromagnetinę jėgą. Šis sukeltas emf dydis daugiausia priklauso nuo magnetinės linijos jėgos jungties per laidininką. Uždarius laidininko grandinę, emf gali sukelti srovės srautą. Pagrindinės nuolatinės srovės generatoriaus dalys yra magnetinis laukas ir laidininkai, judantys magnetiniame lauke.

Pagrindiniai kintamosios ir nuolatinės srovės generatorių skirtumai yra viena iš svarbiausių elektros temų. Šie skirtumai gali padėti studentams studijuoti šia tema, tačiau prieš tai reikėtų žinoti apie kintamosios srovės ir nuolatinės srovės generatorius visomis detalėmis, kad skirtumus būtų labai lengva suprasti. Prašome perskaityti šią nuorodą, kad sužinotumėte daugiau apie Skirtumas tarp kintamosios ir nuolatinės srovės generatorių.

Charakteristikos

Nuolatinės srovės generatoriaus charakteristiką galima apibrėžti kaip grafinį vaizdą tarp dviejų atskirų dydžių. Šis grafikas parodys pastovios būsenos charakteristikas, kurios paaiškina pagrindinį ryšį tarp gnybto įtampos, apkrovų ir sužadinimo per šį grafiką. Esminės šio generatoriaus charakteristikos aptariamos toliau.

Magnetizavimo charakteristikos

Įmagnetinimo charakteristikos suteikia skirtingą įtampos, kuri kitu atveju yra be apkrovos, generavimą per lauko srovę stabiliu greičiu. Ši charakteristika taip pat žinoma kaip atviros grandinės, kitaip be apkrovos, charakteristika.

Vidinės charakteristikos

Nuolatinės srovės generatoriaus vidines charakteristikas galima pavaizduoti tarp apkrovos srovės ir sukurtos įtampos.

Išorinės arba apkrovos charakteristikos

Apkrovos ar išorinio tipo charakteristikos suteikia pagrindinius ryšius tarp apkrovos srovės, taip pat terminalo įtampos stabiliu greičiu.

Privalumai

A nuolatinės srovės generatoriaus privalumai įtraukti šiuos dalykus.

  • Nuolatinės srovės generatoriai sukuria didelę galią.
  • Šių generatorių galinė apkrova yra didelė.
  • Nuolatinės srovės generatorių projektavimas yra labai paprastas
  • Jie naudojami netolygiai išėjimo galiai generuoti.
  • Tai labai atitinka 85–95% efektyvumo įvertinimų
  • Jie suteikia patikimą rezultatą.
  • Jie yra lengvi ir kompaktiški.

Trūkumai

Nuolatinės srovės generatoriaus trūkumai yra šie.

  • Nuolatinės srovės generatorius negali būti naudojamas su transformatoriumi
  • Šio generatoriaus efektyvumas yra mažas dėl daugelio nuostolių, tokių kaip varis, mechaninis, sūkurinis ir kt.
  • Įtampa gali sumažėti dideliais atstumais
  • Jis naudoja padalinto žiedo komutatorių, todėl apsunkins mašinos konstrukciją
  • Brangu
  • Aukšta priežiūra
  • Kibirkštys bus sukurtos generuojant energiją
  • Perduodant bus prarasta daugiau energijos

Nuolatinės srovės generatorių taikymai

Įvairių tipų nuolatinės srovės generatorių taikymo sritis yra šios.

  • Atskirai sužadinto tipo nuolatinės srovės generatorius naudojamas taip pat galvanizavimas . Jis naudojamas energijos ir apšvietimo tikslais naudojant a lauko reguliatorius
  • Savarankiškai sužadintas nuolatinės srovės generatorius arba šuntinis nuolatinės srovės generatorius yra naudojamas energijai, taip pat įprastam apšvietimui naudojant reguliatorių. Jis gali būti naudojamas akumuliatorių apšvietimui.
  • Nuoseklios nuolatinės srovės generatorius naudojamas lankinėse lempose apšvietimui, stabilios srovės generatoriui ir stiprintuvui.
  • Norint gauti, naudojamas sudėtinis nuolatinės srovės generatorius maitinimo šaltinis DC suvirinimo aparatams.
  • Lygio junginys DC generatorius naudojamas maitinti nakvynės namus, ložes, biurus ir kt.
  • Virš junginio nuolatinės srovės generatorius naudojamas kompensuoti įtampos kritimą tiektuvuose.

Taigi, viskas apie tai nuolatinės srovės generatorius . Pagal aukščiau pateiktą informaciją galime padaryti išvadą, kad pagrindiniai nuolatinės srovės generatorių privalumai yra paprasta konstrukcija ir dizainas, lygiagretus valdymas yra lengvas, o sistemos stabilumo problemos nėra panašios į generatorių. Štai jums klausimas, kokie yra nuolatinės srovės generatorių trūkumai?