Den oprindelige elektromagnetisk generator (Faraday disk) blev opfundet af den britiske videnskabsmand, nemlig Michael Faraday, i året 1831. A DC-generator er en elektrisk enhed, der bruges til generering elektrisk energi . Denne enheds hovedfunktion er at ændre mekanisk energi til elektrisk energi. Der findes flere typer mekaniske energikilder, såsom håndsving, forbrændingsmotorer, vandturbiner, gas- og dampturbiner. Generatoren giver strøm til alle elektriske elnet . Generatorens omvendte funktion kan udføres af en elektrisk motor. Motorens hovedfunktion er at konvertere elektrisk energi til mekanisk. Motorer såvel som generatorer har lignende funktioner. Denne artikel diskuterer en oversigt over DC-generatorer.
Hvad er en DC-generator?
En jævnstrømsgenerator eller jævnstrømsgenerator er en slags elektrisk maskine, og maskinens hovedfunktion er at konvertere mekanisk energi til jævnstrøm (jævnstrøm). Energiændringsprocessen bruger princippet om energisk induceret elektromotorisk kraft. Det DC generator diagram er vist nedenfor.
DC-generator
Når en leder skråstikker magnetisk flux , dannes der energisk induceret elektromotorisk kraft i den baseret på elektromagnetisk induktionsprincip af Faradays love . Denne elektromotoriske kraft kan forårsage strøm af strøm, når lederkredsløbet ikke åbnes.
Konstruktion
En jævnstrømsgenerator bruges også som en DC-motor uden at ændre konstruktionen. Derfor kan en jævnstrømsmotor ellers kaldes en jævnstrømsgenerator generelt DC-maskine. Opførelsen af en 4-polet DC-generator er vist nedenfor. Denne generator består af flere dele som åg, stænger og stangsko, feltvikling, en ankerkerne, ankervikling, kommutator og børster. Men de to væsentlige dele af denne enhed er både statoren og rotoren .
Stator
Statoren er en væsentlig del af jævnstrømsgeneratoren, og hovedfunktionen ved denne er at tilvejebringe de magnetiske felter, hvor spolerne drejer. Dette inkluderer stabile magneter, hvor to af dem vender mod omvendte stænger. Disse magneter er placeret, så de passer i rotorområdet.
Rotor eller ankerkerne
Rotor eller ankerkerne er den anden vigtige del af jævnstrømsgeneratoren, og den inkluderer slidsede jernlameller med åbninger, der er stablet for at forme en cylindrisk ankerkerne . Generelt tilbydes disse lameller at mindske tabet på grund af hvirvelstrøm .
Armaturviklinger
Ankerkerneslidserne bruges hovedsageligt til at holde ankerviklingerne. Disse er i lukket kredsløbsviklingsform, og den er serieforbundet til parallel for at forbedre summen af produceret strøm.
Åg
DC-generatorens ydre struktur er Yoke, og den er lavet af støbejern, ellers stål. Det giver den nødvendige mekaniske kraft til at bære magnetisk flux givet gennem polerne.
Polakker
Disse bruges hovedsageligt til at holde feltviklingerne. Normalt er disse viklinger viklet på polerne, og de er forbundet i serie ellers parallelt med ankerviklinger . Derudover vil polerne samle sig mod åget med svejsemetoden ellers ved hjælp af skruer.
Pole Sko
Stangskoen bruges hovedsageligt til at sprede den magnetiske flux såvel som for at undgå, at feltspolen falder ned.
Kommutator
Kommutatorens arbejde er som en ensretter til ændring AC spænding til DC spænding inden i ankeret, der snoede sig hen over børsterne. Det er designet med et kobbersegment, og hvert kobbersegment er beskyttet mod hinanden ved hjælp af glimmerplader . Den er placeret på maskinens aksel.
Kommutator i DC-generator
DC Generator Commutator-funktion
Kommutatorens hovedfunktion i DC-generatoren er at ændre AC til DC. Det fungerer som en omskifter, og dens rolle i generatoren diskuteres nedenfor.
Den emf, der er induceret i generatorens ankerspole, skifter. Så strømmen i ankerspolen kan også være vekselstrøm. Denne strøm kan vendes gennem kommutatoren på det nøjagtige tidspunkt, når ankerspolen krydser den magnetiske objektive akse. Således opnår belastningen en jævnstrøms- eller envejsstrøm.
Kommutatoren garanterer, at strømmen fra generatoren flyder for evigt i en enkelt retning. Børsterne opretter elektriske forbindelser af høj kvalitet mellem generatoren og belastningen ved at bevæge sig på kommutatoren.
Børster
De elektriske forbindelser kan sikres mellem kommutator såvel som det udvendige belastningskredsløb ved hjælp af børster.
Arbejdsprincip
Det funktionsprincip for DC-generatoren er baseret på Faradays love om elektromagnetisk induktion . Når en leder er placeret i et ustabilt magnetfelt, induceres en elektromotorisk kraft i lederen. Den inducerede e.m.f-størrelse kan måles ud fra ligningen af generatorens elektromotoriske kraft .
Hvis lederen er til stede med en lukket bane, strømmer den inducerede strøm i banen. I denne generator vil feltspoler generere et elektromagnetisk felt såvel som ankellederne drejes ind i marken. Derfor genereres en elektromagnetisk induceret elektromotorisk kraft (e.m.f) inden i ankellederne. Stien til induceret strøm vil blive tilvejebragt af Flemings højrehåndsregel.
DC Generator E.M.F ligning
Det EMF-ligning af DC-generator ifølge Faradays love om elektromagnetisk induktion er F.eks. = PØZN / 60 A.
Hvor Phi er
flux eller stang i Webber
'Z' er et totalt antal ankelledere
'P' er et antal poler i en generator
'A' er et antal parallelle baner i ankeret
'N' er rotation af anker i omdrejningstal (omdrejninger pr. Minut)
'E' er den inducerede e.m.f i en hvilken som helst parallel bane i ankeret
'Eg' er den genererede e.m.f i en hvilken som helst af de parallelle baner
'N / 60' er antallet af omdrejninger pr. Sekund
Tid til en tur er dt = 60 / N sek
Typer af jævnstrømsgenerator
Klassificeringen af jævnstrømsgeneratorer kan udføres i to vigtigste kategorier, nemlig separat ophidset såvel som selvopspændt.
Typer af jævnstrømsgeneratorer
Separat ophidset
I separat ophidset type styrkes feltspolerne fra en autonom ekstern DC-kilde.
Selv ophidset
I den selv-ophidsede type styrkes feltspolerne fra den genererede strøm med generatoren. Dannelsen af den første elektromotoriske kraft vil forekomme på grund af dens fremragende magnetisme inden for feltpoler.
Den producerede elektromotoriske kraft vil medføre, at der tilføres en brøkdel af strøm i feltspolerne, hvilket vil øge feltstrømmen såvel som generering af elektromotorisk kraft. Endvidere kan disse typer af jævnstrømsgeneratorer klassificeres i tre typer, nemlig seriesår, shunt-viklet og sammensat sår.
- I en serie viklet er både feltviklingen og ankerviklingen forbundet i serie med hinanden.
- I shunt-wound er både feltviklingen og ankerviklingen forbundet parallelt med hinanden.
- Den sammensatte vikling er blandingen af serievikling og shuntvikling.
Effektiviteten af DC Generator
DC-generatorer er meget pålidelige med effektivitetsgrader på 85-95%
Overvej, at output fra en generator er VI
Indgangen til en generator er VI + tab
Indgang = VI + I2aRa + Wc
Hvis shuntfeltstrømmen er ubetydelig, så er Ia = I (ca.)
Derefter er n = VI / (VI + Ia2Ra + wc) = 1 / (1 + Ira / V + wc / VI)
For højeste effektivitet d / dt (Ira / V + wc / VI) = 0 ellers I2ra = wc
Derfor er effektivitet højest, når variabelt tab svarer til det konstante tab
Belastningsstrømmen svarende til den højeste effektivitet er I2ra = wc ellers I = √wc / ra
Tab i DC-generator
Der findes forskellige slags maskiner på markedet, hvor den samlede inputenergi ikke kan ændres til output på grund af tabet af inputenergien. Så forskellige tab kan forekomme i denne type generator.
Kobber tab
I kobbertab i anker (Ia2Ra), hvor ankerstrømmen er 'Ia' og ankermodstanden er 'Ra'. For generatorer som shunt-sår svarer felt kobber tab til Ish2Rsh, som er næsten stabil. For generatorer som en serieoprindelse svarer kobberfelttabet til Ise2 Rse, som også er næsten stabil. For generatorer som forbindelsesviklet svarer det arkiverede kobbertab til Icomp2 Rcomp, som også er næsten stabil. Ved tab ved fuld belastning opstår kobbertab 20-30% på grund af børstekontakten.
Kerne eller jern eller magnetisk tab
Klassificeringen af kernetab kan gøres i to typer som hysterese og hvirvelstrøm
Hysteresetab
Dette tab opstår hovedsageligt på grund af vending af ankerkernen. Hver del af rotorkernen, der passerer under de to poler som nord & syd skiftevis & opnår S & N-polaritet tilsvarende. Når kernen leverer under et sæt poler, vil kernen afslutte en række frekvensomvendelser. Se dette link for at vide mere om Hvad er hysteresetab: faktorer og dets applikationer
Eddy nuværende tab
Ankerkernen skærer den magnetiske flux gennem hele sin rotation og e.m.f kan induceres inden i ydersiden af kernen, baseret på de elektromagnetiske induktionslove, denne emf er ekstremt lille, men den opretter en stor strøm i overfladen af kernen. Denne enorme strøm kaldes hvirvelstrøm, hvorimod tabet kaldes hvirvelstrømstab.
Kernetab er stabile for sammensatte & shuntgeneratorer, fordi deres feltstrømme er næsten stabile. Dette tab forekommer hovedsageligt 20% til 30% i tab ved fuld belastning.
Mekanisk tab
Mekanisk tab kan defineres som den roterende ankers luftfriktion eller vindtab Friktionstab opstår hovedsageligt 10% til 20% af tabet ved fuld belastning ved lejer og kommutator.
Forsvundet tab
Forsvundne tab forekommer hovedsageligt ved at kombinere tabene som kerne såvel som mekaniske. Disse tab kaldes også rotationstab.
Forskel mellem vekselstrøms- og jævnstrømsgenerator
Før vi kan diskutere forskellen mellem vekselstrøms- og jævnstrømsgenerator, skal vi kende begrebet generatorer. Generelt klassificeres generatorer i to typer som AC og DC. Disse generatorers hovedfunktion er at ændre strømmen fra mekanisk til elektrisk. En vekselstrømsgenerator genererer en vekselstrøm, mens vekselstrømsgeneratoren genererer direkte effekt.
Begge generatorer bruger Faradays lov til at generere elektrisk kraft. Denne lov fortæller, at når en leder skifter inden for et magnetfelt, skærer den magnetiske kraftlinjer for at stimulere en EMF eller elektromagnetisk kraft inden i lederen. Denne inducerede emf's størrelse afhænger hovedsageligt af den magnetiske linjekraftforbindelse gennem lederen. Når lederens kredsløb er lukket, kan emf forårsage strøm af strøm. Hoveddelene af en DC-generator er magnetfeltet og ledere, der bevæger sig inden for magnetfeltet.
De vigtigste forskelle mellem vekselstrøms- og jævnstrømsgeneratorer er et af de vigtigste elektriske emner. Disse forskelle kan hjælpe studerende til at studere om dette emne, men inden det skal man vide om vekselstrømsgeneratorer såvel som vekselstrømsgeneratorer i alle detaljer, så forskellene er meget enkle at forstå. Se dette link for at vide mere om The Forskel mellem vekselstrøms- og jævnstrømsgenerator.
Egenskaber
DC-generatorens karakteristik kan defineres som den grafiske repræsentation blandt de to separate størrelser. Denne graf viser steady-state karakteristika, der forklarer hovedforholdet mellem terminalspænding, belastning og excitation gennem denne graf. De mest væsentlige egenskaber ved denne generator diskuteres nedenfor.
Magnetiseringskarakteristika
Magnetiseringsegenskaberne tilvejebringer forskellen mellem at producere spænding ellers ikke-belastningsspænding gennem feltstrøm ved en stabil hastighed. Denne form for egenskab er også kendt som et åbent kredsløb, ellers ikke-belastningskarakteristik.
Interne egenskaber
DC-generatorens interne egenskaber kan afbildes mellem belastningsstrømmen og den genererede spænding.
Eksterne eller belastningskarakteristika
Belastnings- eller eksterntypekarakteristika giver hovedforholdet mellem belastningsstrømmen og terminalspændingen ved en stabil hastighed.
Fordele
A'et dvantages af en jævnstrømsgenerator inkluderer følgende.
- DC-generatorer genererer stort output.
- Terminalgenerationen på disse generatorer er høj.
- Designet af jævnstrømsgeneratorer er meget simpelt
- Disse bruges til at generere ujævn udgangseffekt.
- Disse stemmer meget overens med 85-95%. Af effektivitetsvurderinger
- De giver en pålidelig produktion.
- De er lette såvel som kompakte.
Ulemper
Ulemperne ved en jævnstrømsgenerator inkluderer følgende.
- DC-generator kan ikke bruges med en transformer
- Effektiviteten af denne generator er lav på grund af mange tab som kobber, mekanisk, hvirvel osv.
- Et spændingsfald kan forekomme over lange afstande
- Det bruger en splitringskommutator, så det komplicerer maskindesignet
- Dyrt
- Høj vedligeholdelse
- Gnisterne genereres, mens de genererer energi
- Mere energi går tabt under transmission
Anvendelser af jævnstrømsgeneratorer
Anvendelserne af forskellige typer DC-generatorer inkluderer følgende.
- Den separat ophidsede DC-generator bruges til både boosting og galvanisering . Det bruges til strøm og belysning ved hjælp af en feltregulator
- Den selv-ophidsede jævnstrømsgenerator eller shunt jævnstrømsgenerator bruges til strøm såvel som almindelig belysning ved hjælp af regulatoren. Det kan bruges til batteribelysning.
- Serien DC-generator anvendes i lysbuer til belysning, stabil strømgenerator og booster.
- En sammensat jævnstrømsgenerator bruges til at levere Strømforsyning til jævnstrøms svejsemaskiner.
- Niveau sammensat DC generator bruges til at levere strømforsyning til vandrerhjem, hytter, kontorer osv.
- Over sammensætning bruges DC-generator til at tilbagebetale spændingsfaldet i Feeders.
Således handler det hele om DC-generatoren . Fra ovenstående information kan vi endelig konkludere, at de største fordele ved DC-generatorer inkluderer enkel konstruktion og design, parallel drift er let, og systemstabilitetsproblemer er mindre som generatorerne. Her er et spørgsmål til dig, hvad er ulemperne ved DC-generatorer?
