Ce este un generator de curent continuu: construcția și funcționarea acestuia

Încercați Instrumentul Nostru Pentru Eliminarea Problemelor





Inițialul electromagnetic generator (Discul Faraday) a fost inventat de omul de știință britanic și anume Michael Faraday în anul 1831. A Generator de curent continuu este un dispozitiv electric utilizat pentru generarea energie electrica . Funcția principală a acestui dispozitiv este schimbarea energiei mecanice în energie electrică. Există mai multe tipuri de surse de energie mecanice disponibile, cum ar fi manivele manuale, motoarele cu ardere internă, turbine cu apă, turbine cu gaz și abur. Generatorul furnizează energie tuturor rețele electrice . Funcția inversă a generatorului poate fi realizată de un motor electric. Funcția principală a motorului este de a converti energia electrică în mecanică. Motoarele, precum și generatoarele, au caracteristici similare. Acest articol discută o prezentare generală a generatoarelor de curent continuu.

Ce este un generator de curent continuu?

Un generator de curent continuu sau generator de curent continuu este un fel de mașină electrică, iar funcția principală a acestei mașini este de a convertiți energia mecanică în curent continuu (curent continuu). Procesul de modificare a energiei folosește principiul forței electromotorii induse energetic. diagrama generatorului de curent continuu este prezentat mai jos.




Generator de curent continuu

Generator de curent continuu

Când un conductor trage flux magnetic , atunci forța electromotivă indusă energetic va fi generată în aceasta pe baza principiului de inducție electromagnetică a Legile lui Faraday . Această forță electromotivă poate provoca un flux de curent atunci când circuitul conductorului nu este deschis.



Constructie

Un generator de curent continuu este, de asemenea, utilizat ca Motor DC fără a-și schimba construcția. Prin urmare, un motor de curent continuu altfel un generator de curent continuu poate fi numit în general a Mașină DC. Construcția unui Generator de curent continuu cu 4 poli este prezentat mai jos. Acest generator cuprinde mai multe părți cum ar fi jugul, stâlpii și pantofii pentru stâlpi, înfășurarea câmpului, un miez de armătură, înfășurarea armăturii, comutatorul și periile. Dar cele două părți esențiale ale acestui dispozitiv sunt statorul, precum și rotorul .

Stator

Statorul este o parte esențială a generatorului de curent continuu, iar funcția principală a acestuia este de a furniza câmpurile magnetice în care se rotesc bobinele. Aceasta include magneți stabili, unde doi dintre ei sunt cu poli inversi orientați. Acești magneți sunt amplasați pentru a se potrivi în regiunea rotorului.

Miez de rotor sau armătură

Rotor sau nucleul armăturii este a doua parte esențială a generatorului de curent continuu și include laminări de fier cu fante cu fante care sunt stivuite pentru a forma a miez de armătură cilindrică . În general, aceste laminări sunt oferite pentru a reduce pierderea din cauza curent turbionar .


Înfășurări ale armăturii

Sloturile miezului armăturii sunt utilizate în principal pentru menținerea înfășurărilor armăturii. Acestea sunt într-o formă de înfășurare cu circuit închis și este conectat în serie la paralel pentru a spori suma curentului produs.

Jug

Structura externă a generatorului de curent continuu este Yoke și este realizată din fontă altfel din oțel. Oferă puterea mecanică necesară pentru transportul flux magnetic dat prin poli.

Polonezi

Acestea sunt utilizate în principal pentru a menține înfășurările de câmp. De obicei, aceste înfășurări sunt înfășurate pe poli și sunt conectate în serie, altfel paralele prin înfășurări ale armăturii . În plus, stâlpii se vor îmbina spre jug cu metoda de sudare, altfel folosind șuruburi.

Pantof cu stâlp

Sabotul pol este utilizat în principal pentru răspândirea fluxului magnetic, precum și pentru a evita căderea bobinei de câmp.

Comutator

Funcționarea comutatorului este ca un redresor pentru schimbare Tensiune alternativă la Tensiune continuă în interiorul înfășurării armăturii până la perii. Este proiectat cu un segment de cupru, iar fiecare segment de cupru este protejat unul de celălalt cu ajutorul foi de mica . Acesta este situat pe arborele mașinii.

Comutator în DC Generator

Comutator în DC Generator

Funcția de comutare a generatorului de curent continuu

Funcția principală a comutatorului din generatorul de curent continuu este de a schimba AC la DC. Acționează ca un comutator de inversare și rolul său în generator este discutat mai jos.

CEM care este indus în bobina de armătură a generatorului alternează. Deci, fluxul de curent în bobina armăturii poate fi, de asemenea, curent alternativ. Acest curent poate fi inversat prin comutator în momentul exact odată ce bobina armăturii traversează axa magnetică imparțială. Astfel, sarcina atinge un curent continuu sau unidirecțional.

Comutatorul garantează că fluxul de curent de la generator va curge pentru totdeauna într-o singură direcție. Periile vor face conexiuni electrice de înaltă calitate între generator și sarcină deplasându-se pe comutator.

Perii

Conexiunile electrice pot fi asigurate între comutator precum și circuitul de încărcare exterior cu ajutorul periilor.

Principiul de funcționare

principiul de funcționare al generatorului de curent continuu se bazează pe legile lui Faraday inductie electromagnetica . Când un conductor este situat într-un câmp magnetic instabil, o forță electromotivă este indusă în interiorul conductorului. Magnitudinea e.m.f indusă poate fi măsurată din ecuația lui forța electromotivă a unui generator .

Dacă conductorul este prezent cu o bandă închisă, curentul care este indus va curge pe bandă. În acest generator, bobinele de câmp vor genera un câmp electromagnetic, precum și conductorii armăturii sunt transformați în câmp. Prin urmare, o forță electromotivă indusă electromagnetic (e.m.f) va fi generată în conductorii armăturii. Calea curentului indus va fi asigurată de regula din dreapta a lui Fleming.

Ecuația Generatorului DC E.M.F.

ecuația emf a generatorului de curent continuu conform Legilor lui Faraday privind inducția electromagnetică este De ex. = PØZN / 60 A

Unde Phi este

flux sau pol în cadrul Webber

„Z” este un număr total de conductor de armătură

„P” este un număr de poli dintr-un generator

„A” este un număr de benzi paralele în interiorul armăturii

„N” este rotația armăturii în rp (rotații pe minut)

‘E’ este e.m.f indus în orice bandă paralelă din interiorul armăturii

„De exemplu” este e.m.f generat în oricare dintre benzile paralele

„N / 60” este numărul de ture pe secundă

Timpul pentru o tură va fi dt = 60 / N sec

Tipuri de generator de curent continuu

Clasificarea generatoarelor de curent continuu se poate face în două dintre cele mai importante categorii și anume excitate separat și autoexcitat.

Tipuri de generatoare de curent continuu

Tipuri de generatoare de curent continuu

Excitat separat

În tipul excitat separat, bobinele de câmp sunt întărite dintr-o sursă CC externă autonomă.

Excitat de sine

În tipul auto-excitat, bobinele de câmp sunt întărite de la curentul generat cu generatorul. Generarea primei forțe electromotoare va avea loc datorită magnetismului său remarcabil în cadrul polilor de câmp.

Forța electromotoare produsă va provoca o fracțiune de curent în bobinele de câmp, prin urmare, ceea ce va crește fluxul de câmp, precum și generarea forței electromotoare. Mai mult, aceste tipuri de generatoare de curent continuu pot fi clasificate în trei tipuri și anume înfășurată în serie, înfășurată în șunt și înfășurată compusă.

  • Într-o înfășurare în serie, atât înfășurarea câmpului, cât și înfășurarea armăturii sunt conectate în serie între ele.
  • În cazul înfășurării de șunt, atât înfășurarea câmpului, cât și înfășurarea armăturii sunt conectate în paralel între ele.
  • Înfășurarea compusă este amestecul de înfășurare în serie și înfășurare de șunt.

Eficiența generatorului de curent continuu

Generatoarele de curent continuu sunt foarte fiabile, cu randamente de 85-95%

Să considerăm că ieșirea unui generator este VI

Intrarea unui generator este VI + Pierderi

Intrare = VI + I2aRa + Wc

Dacă curentul câmpului de șunt este nesemnificativ, atunci Ia = I (aproximativ)

După aceea, n = VI / (VI + Ia2Ra + wc) = 1 / (1 + Ira / V + wc / VI)

Pentru cea mai mare eficiență d / dt (Ira / V + wc / VI) = 0 altfel I2ra = wc

Prin urmare, eficiența este cea mai mare odată ce pierderea variabilă este echivalentă cu pierderea constantă

Curentul de sarcină echivalent cu cea mai mare eficiență este I2ra = wc altfel I = √wc / ra

Pierderi în DC Generator

Există diferite tipuri de mașini disponibile pe piață, unde energia totală de intrare nu poate fi transformată în producție din cauza pierderii de energie de intrare. Deci, pot apărea pierderi diferite la acest tip de generator.

Pierderea cuprului

În pierderea de cupru din armătură (Ia2Ra), unde curentul din armătură este „Ia” și rezistența în armătură este „Ra”. Pentru generatoare cum ar fi șuntul, pierderea de cupru de câmp este echivalentă cu Ish2Rsh, care este aproape stabilă. Pentru generatoarele ca o înfășurare în serie, pierderea de cupru de câmp este echivalentă cu Ise2 Rse, care este, de asemenea, aproape stabilă. Pentru generatoare cum ar fi înfășurarea compusă, pierderea de cupru depusă este similară cu Icomp2 Rcomp, care este, de asemenea, aproape stabilă. În cazul pierderilor la sarcină maximă, pierderile de cupru apar între 20-30% din cauza contactului cu peria.

Miezul sau fierul sau pierderea magnetică

Clasificarea pierderilor de miez se poate face în două tipuri, cum ar fi histerezis și curent turbionar

Pierderea histerezisului

Această pierdere apare în principal din cauza inversării miezului armăturii. Fiecare parte a miezului rotorului a trecut sub cei doi poli, cum ar fi nordul și sudul alternativ, și atinge polaritatea S & N în mod corespunzător. Ori de câte ori miezul se livrează sub un set de poli, atunci miezul va finaliza o serie de inversare a frecvenței. Vă rugăm să consultați acest link pentru a afla mai multe despre Ce este pierderea de histerezis: factori și aplicațiile sale

Pierderea curentului turbionar

Nucleul armăturii distruge fluxul magnetic pe tot parcursul revoluției sale și e.m.f poate fi indus în exteriorul miezului, pe baza legilor de inducție electromagnetică, acest emf este extrem de mic, cu toate acestea, stabilește un curent mare în suprafața miezului. Acest curent imens este cunoscut sub numele de curent turbionar, în timp ce pierderea se numește pierderea curentului turbionar.

Pierderile de bază sunt stabile pentru generatorii de compuși și șunturi, deoarece curenții lor de câmp sunt aproape stabili. Această pierdere apare în principal între 20% și 30% în pierderile la sarcină completă.

Pierderi mecanice

Pierderea mecanică poate fi definită ca frecare de aer a armăturii rotative sau pierderi prin vânt Pierderea prin frecare apare în principal între 10% și 20% din pierderile de sarcină completă la rulmenți și comutator.

Pierderea fără stăpân

Pierderile accidentale apar în principal prin combinarea pierderilor, cum ar fi nucleul, precum și mecanic. Aceste pierderi se mai numesc pierderi de rotație.

Diferența dintre generatorul de curent alternativ și curent continuu

Înainte de a putea discuta diferența dintre generatorul de curent alternativ și curent continuu, trebuie să cunoaștem conceptul de generatoare. În general, generatoarele sunt clasificate în două tipuri, cum ar fi AC și DC. Funcția principală a acestor generatoare este schimbarea puterii de la mecanică la electrică. Un generator de curent alternativ generează un curent alternativ, în timp ce generatorul de curent continuu generează energie directă.

Ambii generatori folosesc legea lui Faraday pentru a genera energie electrică. Această lege spune că, odată ce un conductor se deplasează într-un câmp magnetic, atunci acesta distruge liniile magnetice de forță pentru a stimula o CEM sau o forță electromagnetică în interiorul conductorului. Această magnitudine EMF indusă depinde în principal de conexiunea forței liniei magnetice prin conductor. Odată ce circuitul conductorului este închis, atunci EMF poate provoca curgerea curentului. Principalele părți ale unui generator de curent continuu sunt câmpul magnetic și conductorii care se deplasează în câmpul magnetic.

Principalele diferențe dintre generatoarele de curent alternativ și continuu sunt unul dintre cele mai importante subiecte electrice. Aceste diferențe pot ajuta studenții să studieze acest subiect, dar înainte de aceasta, ar trebui să știți despre generatoarele de curent alternativ, precum și despre generatoarele de curent continuu în fiecare detaliu, astfel încât diferențele să fie foarte ușor de înțeles. Vă rugăm să consultați acest link pentru a afla mai multe despre The Diferența dintre generatorul de curent alternativ și curent continuu.

Caracteristici

Caracteristica generatorului de curent continuu poate fi definită ca reprezentarea grafică între cele două mărimi separate. Acest grafic va arăta caracteristicile stării de echilibru care explică relația principală între tensiunea terminală, sarcini și excitație prin acest grafic. Cele mai esențiale caracteristici ale acestui generator sunt discutate mai jos.

Caracteristici de magnetizare

Caracteristicile de magnetizare asigură diferența de tensiune de producere, altfel tensiune fără sarcină prin curent de câmp la o viteză stabilă. Acest tip de caracteristică este, de asemenea, cunoscut sub numele de circuit deschis, altfel caracteristică fără sarcină.

Caracteristici interne

Caracteristicile interne ale generatorului de curent continuu pot fi reprezentate grafic între curentul de sarcină și tensiunea generată.

Caracteristici externe sau de încărcare

Caracteristicile de sarcină sau de tip extern oferă relațiile principale între curentul de sarcină, precum și tensiunea terminală la o viteză stabilă.

Avantaje

A-ul avantajele unui generator de curent continuu include următoarele.

  • Generatoarele de curent continuu generează o putere mare.
  • Sarcina terminală a acestor generatoare este mare.
  • Proiectarea generatoarelor de curent continuu este foarte simplă
  • Acestea sunt utilizate pentru a genera o putere de ieșire neuniformă.
  • Acestea sunt extrem de consistente cu 85-95% din ratingurile de eficiență
  • Acestea oferă o ieșire fiabilă.
  • Sunt ușoare, precum și compacte.

Dezavantaje

Dezavantajele unui generator de curent continuu includ următoarele.

  • Generatorul de curent continuu nu poate fi utilizat cu un transformator
  • Eficiența acestui generator este scăzută datorită multor pierderi precum cupru, mecanic, turbion etc.
  • O cădere de tensiune poate apărea pe distanțe mari
  • Folosește un comutator cu inel divizat, astfel încât va complica proiectarea mașinii
  • Scump
  • Întreținere ridicată
  • Scânteile vor fi generate în timp ce se generează energie
  • Se va pierde mai multă energie în timpul transmiterii

Aplicații ale generatoarelor de curent continuu

Aplicațiile diferitelor tipuri de generatoare de curent continuu includ următoarele.

  • Generatorul de curent continuu de tip excitat separat este utilizat și pentru amplificare galvanizare . Este utilizat în scopuri de alimentare și iluminare folosind un regulator de câmp
  • Generatorul de curent continuu auto sau generatorul de curent continuu de curent continuu este utilizat pentru alimentare, precum și pentru iluminarea obișnuită, utilizând regulatorul. Poate fi folosit pentru iluminarea bateriei.
  • Generatorul de serie DC este utilizat în lămpi cu arc pentru iluminat, generator de curent stabil și amplificator.
  • Un generator de DC compus este utilizat pentru a furniza alimentare electrică pentru aparatele de sudat DC.
  • Nivelul compusului DC generator este utilizat pentru a furniza o sursă de alimentare pentru pensiuni, cabane, birouri etc.
  • Peste compus, generatorul de curent continuu este utilizat pentru rambursarea căderii de tensiune din alimentatoare.

Astfel, totul este vorba generatorul de curent continuu . Din informațiile de mai sus, putem concluziona că principalele avantaje ale generatoarelor de curent continuu includ construcția și designul simplu, funcționarea în paralel este ușoară, iar problemele de stabilitate ale sistemului nu sunt mai puțin ca alternatoarele. Iată o întrebare pentru dvs., care sunt dezavantajele generatoarelor de curent continuu?