Hva er en DC-generator: konstruksjon og dens arbeid

Den første elektromagnetisk generator (Faraday disk) ble oppfunnet av britisk forsker nemlig Michael Faraday i år 1831. A DC-generator er en elektrisk enhet som brukes til å generere elektrisk energi . Hovedfunksjonen til denne enheten er å endre mekanisk energi til elektrisk energi. Det er flere typer mekaniske energikilder tilgjengelig, for eksempel håndsveiv, forbrenningsmotorer, vannturbiner, gass- og dampturbiner. Generatoren gir strøm til alle elektriske nett . Den omvendte funksjonen til generatoren kan gjøres av en elektrisk motor. Motorens hovedfunksjon er å konvertere elektrisk energi til mekanisk. Motorer, så vel som generatorer, har lignende funksjoner. Denne artikkelen diskuterer en oversikt over DC-generatorer.

Hva er en DC-generator?

En likestrømsgenerator eller likestrømsgenerator er en slags elektrisk maskin, og hovedfunksjonen til denne maskinen er å konvertere mekanisk energi til likestrøm (likestrøm). Energiendringsprosessen bruker prinsippet om energisk indusert elektromotorisk kraft. De DC generator diagram er vist nedenfor.

DC-generator

Når en leder kutter magnetisk fluks , deretter vil energisk indusert elektromotorisk kraft bli generert i den basert på elektromagnetisk induksjonsprinsipp av Faradays lover . Denne elektromotoriske kraften kan forårsake strøm av strøm når lederkretsen ikke åpnes.

Konstruksjon

En likestrømsgenerator brukes også som en DC-motor uten å endre konstruksjonen. Derfor kan en DC-motor ellers kalles en DC-generator generelt DC-maskin. Byggingen av en 4-polet DC-generator er vist nedenfor. Denne generatoren består av flere deler som åk, stolper og stangsko, feltvikling, en ankerkjerne, ankervikling, kommutator og børster. Men de to viktige delene av denne enheten er både statoren og rotoren .

Stator

Statoren er en viktig del av DC-generatoren, og hovedfunksjonen til denne er å skaffe magnetfeltene der spolene spinner. Dette inkluderer stabile magneter, hvor to av dem er med omvendte stolper vendt mot. Disse magnetene er plassert slik at de passer inn i regionen til rotoren.

Rotor eller ankerkjerne

Rotor eller ankerkjerne er den andre viktige delen av DC-generatoren, og den inkluderer spalter i jernlameller med spor som er stablet for å forme en sylindrisk ankerkjerne . Vanligvis tilbys disse lamineringene å redusere tapet på grunn av virvelstrøm .

Armaturviklinger

Armaturens kjernespor brukes hovedsakelig til å holde ankerviklingene. Disse er i lukket kretsviklingsform, og den er koblet i serie til parallell for å forbedre summen av produsert strøm.

Åk

DC-generatorens ytre struktur er Yoke, og den er laget av støpejern, ellers stål. Det gir den nødvendige mekaniske kraften for å bære magnetisk fluks gitt gjennom stolpene.

Poler

Disse brukes hovedsakelig til å holde feltviklingene. Vanligvis er disse viklingene viklet på stolpene, og de er koblet i serie ellers parallelt med ankerviklinger . I tillegg vil stolpene gi skjøt mot åket med sveisemetoden ellers ved å bruke skruer.

Pole Shoe

Stangskoen brukes hovedsakelig for å spre magnetisk strømning, samt for å unngå at feltspolen faller.

Kommutator

Kommutatorens arbeid er som en likeretter for endring AC-spenning til DC-spenning i ankeret svingete til over børstene. Den er designet med et kobbersegment, og hvert kobbersegment er beskyttet mot hverandre ved hjelp av glimmerark . Den er plassert på maskinens aksel.

Kommutator i DC-generator

DC Generator Commutator-funksjon

Kommutatorens hovedfunksjon i DC-generatoren er å endre AC til DC. Den fungerer som en reverseringsbryter, og dens rolle i generatoren er diskutert nedenfor.

EMF som er indusert i generatorens ankerspole veksler. Så, strømmen i ankerspolen kan også være vekselstrøm. Denne strømmen kan reverseres gjennom kommutatoren i det nøyaktige øyeblikket når ankerspolen krysser den magnetiske objektive aksen. Dermed oppnår belastningen en likestrøm eller enveisstrøm.

Kommutatoren garanterer at strømmen fra generatoren vil strømme for alltid i en retning. Børstene vil lage elektriske forbindelser av høy kvalitet mellom generatoren og lasten ved å bevege seg på kommutatoren.

Børster

De elektriske forbindelsene kan sikres mellom kommutator så vel som den utvendige belastningskretsen ved hjelp av børster.

Arbeidsprinsipp

De arbeidsprinsipp for DC-generatoren er basert på Faradays lover om elektromagnetisk induksjon . Når en leder er plassert i et ustabilt magnetfelt, blir en elektromotorisk kraft indusert i lederen. Den induserte e.m.f-størrelsen kan måles fra ligningen den elektromotoriske kraften til en generator .

Hvis lederen har en lukket bane, vil strømmen som induseres flyte i banen. I denne generatoren vil feltspoler generere et elektromagnetisk felt, så vel som ankellederne blir omgjort til feltet. Derfor vil en elektromagnetisk indusert elektromotorisk kraft (e.m.f) bli generert i ankellederne. Veien til indusert strøm vil bli gitt av Flemings høyre håndregel.

DC Generator E.M.F ligning

De emf-ligning av likestrømsgenerator i henhold til Faradays lover om elektromagnetisk induksjon er F.eks. = PØZN / 60 A

Hvor Phi er

fluss eller pol i Webber

‘Z’ er et totalt antall armaturledere

‘P’ er et antall poler i en generator

‘A’ er et antall parallelle baner i ankeret

‘N’ er rotasjonen av ankeret i rpm (omdreininger per minutt)

‘E’ er den induserte e.m.f i en hvilken som helst parallell bane i ankeret

‘Eg’ er den genererte e.m.f i hvilken som helst av de parallelle banene

‘N / 60’ er antall omdreininger per sekund

Tid for en sving vil være dt = 60 / N sek

Typer DC-generator

Klassifiseringen av likestrømsgeneratorer kan gjøres i to viktigste kategorier, nemlig separat og selvopphisset.

Typer DC-generatorer

Separat begeistret

I separat eksitert type styrkes feltspolene fra en autonom utvendig likestrømskilde.

Selvspent

I den selvopphissede typen styrkes feltspolene fra den genererte strømmen med generatoren. Generasjonen av den første elektromotoriske kraften vil skje på grunn av sin enestående magnetisme i feltpolene.

Den produserte elektromotoriske kraften vil føre til at en brøkdel av strømmen tilføres i feltspolene, og dermed øke feltstrømmen og generere elektromotorisk kraft. Videre kan disse typene likestrømsgeneratorer klassifiseres i tre typer, nemlig serie-sår, shunt-sår og sammensatt sår.

• I en serie såret er både feltviklingen og ankerviklingen seriekoblet med hverandre.
• I shunt-sår er både feltviklingen og ankerviklingen koblet sammen med hverandre.
• Den sammensatte viklingen er en blanding av serievikling og shuntvikling.

Effektiviteten til DC Generator

DC-generatorer er veldig pålitelige med effektivitetsgrader på 85-95%

Tenk på at utgangen fra en generator er VI

Inngangen til en generator er VI + Losses

Inngang = VI + I2aRa + Wc

Hvis shuntfeltstrømmen er ubetydelig, så er Ia = I (omtrent)

Etter det, n = VI / (VI + Ia2Ra + wc) = 1 / (1 + Ira / V + wc / VI)

For høyest effektivitet d / dt (Ira / V + wc / VI) = 0 ellers I2ra = wc

Effektivitet er derfor høyest når variabelt tap tilsvarer konstant tap

Laststrømmen som tilsvarer den høyeste effektiviteten er I2ra = wc ellers I = √wc / ra

Tap i DC-generator

Det er forskjellige typer maskiner tilgjengelig i markedet der den totale inngangsenergien ikke kan endres til utgang på grunn av tapet i inngangsenergien. Så forskjellige tap kan oppstå i denne typen generatorer.

Kobber tap

I kobbertap i anker (Ia2Ra), der ankerstrømmen er ‘Ia’ og ankermotstanden er ‘Ra’. For generatorer som shunt-sår tilsvarer kobbertapet felt Ish2Rsh som er nesten stabilt. For generatorer som seriens sår tilsvarer kobberfeltet Ise2 Rse, som også er nesten stabilt. For generatorer som sammensatt sår ligner det arkiverte kobbertapet Icomp2 Rcomp, som også er nesten stabilt. Ved tap av full belastning oppstår kobbertap 20-30% på grunn av børstekontakten.

Kjerne eller jern eller magnetisk tap

Klassifiseringen av kjernetap kan gjøres i to typer som hysterese og virvelstrøm

Hysteresetap

Dette tapet oppstår hovedsakelig på grunn av reversering av ankerkjernen. Hver del av rotorkjernen vekselvis under de to polene, som nord og sør, oppnår tilsvarende S & N-polaritet. Når kjernen leverer under ett sett med poler, vil kjernen fullføre en serie med frekvensomslag. Se denne lenken for å vite mer om Hva er Hysteresis Loss: Factors & Its Applications

Eddy Current Tap

Armaturkjernen kutter den magnetiske fluxen gjennom hele revolusjonen og kan fremkalles på utsiden av kjernen, basert på elektromagnetiske induksjonslover, denne emf er ekstremt liten, men den setter opp en stor strøm i overflaten av kjernen. Denne enorme strømmen er kjent som virvelstrøm mens tapet kalles virvelstrømtapet.

Kjernetap er stabile for sammensatte og shuntgeneratorer fordi feltstrømmen er nesten stabil. Dette tapet oppstår hovedsakelig 20% ​​til 30% i fulllasttap.

Mekanisk tap

Mekanisk tap kan defineres som den roterende armaturens luftfriksjon eller tap av vind. Friksjonstap oppstår hovedsakelig 10% til 20% av fulllasttap ved lagre og kommutator.

Stray Loss

Forsvinnende tap oppstår hovedsakelig ved å kombinere tapene som kjerne så vel som mekaniske. Disse tapene kalles også rotasjonstap.

Forskjellen mellom AC og DC Generator

Før vi kan diskutere forskjellen mellom vekselstrøms- og likestrømsgenerator, må vi kjenne begrepet generatorer. Generelt er generatorer klassifisert i to typer som AC og DC. Hovedfunksjonen til disse generatorene er å endre kraften fra mekanisk til elektrisk. En vekselstrømsgenerator genererer en vekselstrøm mens DC-generatoren genererer direkte effekt.

Begge generatorene bruker Faradays lov til å generere elektrisk kraft. Denne loven forteller at når en leder skifter innenfor et magnetfelt, kutter den magnetiske kraftlinjer for å stimulere en EMF eller elektromagnetisk kraft i lederen. Denne induserte emkens størrelse avhenger hovedsakelig av den magnetiske linjekraftforbindelsen gjennom lederen. Når lederens krets er lukket, kan emf forårsake strøm av strøm. Hoveddelene av en likestrømsgenerator er magnetfeltet og ledere som beveger seg innenfor magnetfeltet.

Hovedforskjellene mellom vekselstrøms- og likestrømsgeneratorer er et av de viktigste elektriske emnene. Disse forskjellene kan hjelpe studentene til å studere om dette emnet, men før det, bør man vite om vekselstrømsgeneratorer og likestrømsgeneratorer i alle detaljer, slik at forskjellene er veldig enkle å forstå. Se denne lenken for å vite mer om The Forskjellen mellom AC og DC Generator.

Kjennetegn

Karakteristikken til DC-generatoren kan defineres som den grafiske representasjonen blant de to separate størrelsene. Denne grafen viser stabilitetsegenskapene som forklarer hovedforholdet mellom terminalspenning, belastning og eksitasjon gjennom denne grafen. De mest essensielle egenskapene til denne generatoren er diskutert nedenfor.

Magnetiseringskarakteristikker

Magnetiseringsegenskapene gir forskjellen mellom å produsere spenning, ellers ikke-belastningsspenning gjennom feltstrøm med stabil hastighet. Denne typen karakteristikk er også kjent som en åpen krets ellers ikke-belastningskarakteristikk.

Interne egenskaper

DC-generatorens interne egenskaper kan tegnes mellom belastningsstrømmen og generert spenning.

Eksterne eller lastegenskaper

Belastningen eller ytre typekarakteristikker gir hovedforholdene mellom laststrømmen og terminalspenningen med stabil hastighet.

Fordeler

A-en dvantages av en likestrømsgenerator Inkluder følgende.

• DC-generatorer genererer stor effekt.
• Terminalbelastningen på disse generatorene er høy.
• Utformingen av DC-generatorer er veldig enkel
• Disse brukes til å generere ujevn utgangseffekt.
• Disse samsvarer ekstremt med 85-95%. Av effektivitetsgrader
• De gir en pålitelig produksjon.
• De er lette så vel som kompakte.

Ulemper

Ulempene med en likestrømsgenerator inkluderer følgende.

• DC-generator kan ikke brukes med en transformator
• Effektiviteten til denne generatoren er lav på grunn av mange tap som kobber, mekanisk, virvel, etc.
• Et spenningsfall kan oppstå over lange avstander
• Den bruker en delt ringkommutator slik at den kompliserer maskinens design
• Dyrt
• Høyt vedlikehold
• Gnistene vil bli generert mens de genererer energi
• Mer energi vil gå tapt under overføring

Bruk av DC-generatorer

Applikasjonene til forskjellige typer DC-generatorer inkluderer følgende.

• Den separat begeistrede DC-generatoren brukes til både boosting og galvanisering . Den brukes til strøm og belysning ved bruk av en feltregulator
• Den selvopphissede DC-generatoren eller shunt-DC-generatoren brukes til strøm, så vel som vanlig belysning ved hjelp av regulatoren. Den kan brukes til batteribelysning.
• Serien DC-generator brukes i lysbuer for belysning, stabil strømgenerator og booster.
• En sammensatt DC-generator brukes til å levere strømforsyning for likestrømsmaskiner.
• Nivå sammensatt DC generator brukes til å gi strøm til vandrerhjem, hytter, kontorer osv.
• Over sammensatt brukes DC-generator for å refundere spenningsfallet i matere.

Dermed handler dette om DC-generatoren . Fra den ovennevnte informasjonen kan vi til slutt konkludere med at de viktigste fordelene med DC-generatorer inkluderer enkel konstruksjon og design, parallelloperasjonen er enkel, og systemstabilitetsproblemer er mindre som generatorene. Her er et spørsmål til deg, hva er ulempene med DC-generatorer?