Начальный электромагнитный генератор (Диск Фарадея) был изобретен британским ученым Майклом Фарадеем в 1831 году. Генератор постоянного тока электрическое устройство, используемое для генерации электроэнергия . Основная функция этого устройства - преобразовывать механическую энергию в электрическую. Доступны несколько типов источников механической энергии, такие как ручные кривошипы, двигатели внутреннего сгорания, водяные турбины, газовые и паровые турбины. Генератор обеспечивает питание всех электрические сети . Обратную функцию генератора может выполнять электродвигатель. Основная функция двигателя - преобразование электрической энергии в механическую. Двигатели, как и генераторы, имеют схожие характеристики. В этой статье обсуждается обзор генераторов постоянного тока.
Что такое генератор постоянного тока?
Генератор постоянного тока или генератор постоянного тока это один из видов электрических машин, и основная функция этой машины - преобразовывать механическую энергию в электричество постоянного тока. В процессе изменения энергии используется принцип энергетически индуцированной электродвижущей силы. В схема генератора постоянного тока показано ниже.
Генератор постоянного тока
Когда дирижер режет магнитный поток , то в нем будет генерироваться энергетически индуцированная электродвижущая сила на основе принципа электромагнитной индукции Законы Фарадея . Эта электродвижущая сила может вызвать протекание тока, когда цепь проводника не разомкнута.
Строительство
Генератор постоянного тока также используется как Двигатель постоянного тока без изменения его конструкции. Следовательно, двигатель постоянного тока, иначе генератор постоянного тока, можно вообще назвать Машина постоянного тока. Строительство 4-полюсный генератор постоянного тока показано ниже. Этот генератор состоит из несколько частей такие как ярмо, полюса и полюсные наконечники, обмотка возбуждения, сердечник якоря, обмотка якоря, коммутатор и щетки. Но две основные части этого устройства - это статор и ротор. .
Статора
Статор является важной частью генератора постоянного тока, и его основная функция заключается в создании магнитных полей, в которых вращаются катушки. Сюда входят стабильные магниты, два из которых обращены противоположными полюсами. Эти магниты расположены в области ротора.
Сердечник ротора или якоря
Ротор или сердечник арматуры является второй важной частью генератора постоянного тока, и он включает в себя железные пластинки с прорезями, уложенные друг на друга, чтобы сформировать цилиндрический сердечник якоря . Как правило, эти ламинаты предлагаются для уменьшения потерь из-за вихревой ток .
Обмотки якоря
Пазы сердечника якоря в основном используются для удержания обмоток якоря. Они имеют форму замкнутой обмотки, и они соединены последовательно с параллелью для увеличения суммы производимого тока.
Иго
Внешняя конструкция генератора постоянного тока - это ярмо, и оно выполнено из чугуна, в противном случае - из стали. Он дает необходимую механическую мощность для переноса магнитный поток дан через полюса.
Поляки
В основном они используются для удержания обмоток возбуждения. Обычно эти обмотки наматываются на полюса, и они подключаются последовательно, иначе параллельно обмотки якоря . Кроме того, полюса будут соединяться по направлению к ярму с помощью метода сварки, в противном случае с помощью винтов.
Полюс обуви
Полюсный башмак в основном используется для распределения магнитного потока, а также для предотвращения падения катушки возбуждения.
Коммутатор
Коммутатор работает как выпрямитель для смены Напряжение переменного тока к Напряжение постоянного тока внутри обмотки якоря до поперек щеток. Он разработан с медным сегментом, и каждый медный сегмент защищен друг от друга с помощью листы слюды . Он расположен на валу станка.
Коммутатор в генераторе постоянного тока
Функция коммутатора генератора постоянного тока
Основная функция коммутатора в генераторе постоянного тока - преобразовывать переменный ток в постоянный. Он действует как реверсивный переключатель, и его роль в генераторе обсуждается ниже.
ЭДС, наводимая в катушке якоря генератора, является переменной. Таким образом, ток в катушке якоря также может быть переменным. Этот ток можно реверсировать через коммутатор в точный момент, когда катушка якоря пересекает магнитную несмещенную ось. Таким образом, нагрузка достигает постоянного или однонаправленного тока.
Коммутатор гарантирует, что ток от генератора всегда будет течь в одном направлении. Щетки будут обеспечивать качественные электрические соединения между генератором и нагрузкой, перемещаясь по коммутатору.
Кисти
Электрические соединения могут быть обеспечены между коммутатор а также цепь внешней нагрузки с помощью щеток.
Принцип работы
В принцип работы генератора постоянного тока основан на законах Фарадея электромагнитная индукция . Когда проводник находится в нестабильном магнитном поле, внутри проводника индуцируется электродвижущая сила. Величину наведенной ЭДС можно измерить по уравнению электродвижущая сила генератора .
Если проводник находится на замкнутой полосе, индуцируемый ток будет течь по ней. В этом генераторе катушки возбуждения создают электромагнитное поле, а проводники якоря превращаются в поле. Следовательно, в проводниках якоря будет генерироваться электромагнитно индуцированная электродвижущая сила (ЭДС). Путь индуцированного тока будет обеспечиваться правилом правой руки Флеминга.
Генератор постоянного тока E.M.F уравнение
В уравнение ЭДС генератора постоянного тока согласно законам Фарадея электромагнитной индукции Например = PØZN / 60 А
Где Фи является
поток или полюс внутри Уэббера
«Z» - общее количество проводников якоря.
«P» - количество полюсов генератора.
«A» - это количество параллельных полос внутри якоря.
«N» - частота вращения якоря в оборотах в минуту (обороты в минуту)
«E» - наведенная ЭДС на любой параллельной полосе внутри якоря.
«Eg» - это сгенерированная ЭДС на любой из параллельных полос движения.
«N / 60» - количество оборотов в секунду.
Время на один оборот будет dt = 60 / N сек.
Типы генераторов постоянного тока
Генераторы постоянного тока можно классифицировать по двум наиболее важным категориям, а именно, с отдельно возбужденными и самовозбужденными.
Типы генераторов постоянного тока
Отдельно возбужденный
В типе с раздельным возбуждением катушки возбуждения усилены автономным внешним источником постоянного тока.
Самовозбужденный
В самовозбуждающемся типе катушки возбуждения усиливаются от генерируемого тока генератором. Генерация первой электродвижущей силы будет происходить из-за ее выдающегося магнетизма внутри полюсов поля.
Произведенная электродвижущая сила вызовет подачу части тока в катушки возбуждения, что приведет к увеличению потока поля, а также к генерации электродвижущей силы. Кроме того, эти типы генераторов постоянного тока можно разделить на три типа, а именно с последовательной обмоткой, шунтирующей обмоткой и составной обмоткой.
- При последовательной намотке обмотка возбуждения и обмотка якоря соединяются последовательно друг с другом.
- При шунтирующей обмотке обмотка возбуждения и обмотка якоря подключаются параллельно друг другу.
- Составная обмотка представляет собой смесь последовательной и параллельной обмоток.
КПД генератора постоянного тока
Генераторы постоянного тока очень надежны и имеют КПД 85-95%.
Считайте, что выход генератора - VI.
Вход генератора - VI + потери.
Вход = VI + I2aRa + Wc
Если ток шунтирующего поля незначителен, то Ia = I (приблизительно)
После этого n = VI / (VI + Ia2Ra + wc) = 1 / (1 + Ira / V + wc / VI)
Для максимальной эффективности d / dt (Ira / V + wc / VI) = 0, в противном случае I2ra = wc
Следовательно, эффективность максимальна, когда переменные потери эквивалентны постоянным потерям.
Ток нагрузки, эквивалентный максимальному КПД, равен I2ra = wc, в противном случае I = √wc / ra.
Потери в генераторе постоянного тока
На рынке доступны различные виды машин, в которых общая входная энергия не может быть преобразована в выходную из-за потери входящей энергии. В генераторах этого типа могут возникать разные потери.
Потеря меди
При потерях в меди якоря (Ia2Ra), где ток якоря равен «Ia», а сопротивление якоря - «Ra». Для генераторов, таких как шунтирующие, потери в меди эквивалентны Ish2Rsh, что практически стабильно. Для генераторов с последовательной обмоткой потери в меди в поле эквивалентны Ise2 Rse, что также почти стабильно. Для генераторов, таких как составная обмотка, потери в меди в поле аналогичны Icomp2 Rcomp, которые также почти стабильны. При полной нагрузке потери в меди происходят на 20-30% из-за контакта с щеткой.
Сердечник, железо или магнитные потери
Классификация потерь в сердечнике может быть сделана на два типа, такие как гистерезис и вихревые токи.
Потеря гистерезиса
Эти потери в основном возникают из-за переворота сердечника якоря. Каждая часть сердечника ротора проходит под двумя полюсами, такими как север и юг поочередно, и соответственно достигает полярности S и N. Когда ядро подает напряжение ниже одного набора полюсов, ядро завершает одну серию смены частоты. Пожалуйста, перейдите по этой ссылке, чтобы узнать больше о Что такое потеря гистерезиса: факторы и ее применение
Вихретоковые потери
Сердечник якоря рассекает магнитный поток на протяжении всего своего оборота, и ЭДС может быть индуцирована внутри сердечника, в соответствии с законами электромагнитной индукции, эта ЭДС чрезвычайно мала, однако она создает большой ток на поверхности сердечника. Этот огромный ток известен как вихревой ток, тогда как потери называются потерями на вихревые токи.
Потери в сердечнике стабильны для составных и шунтирующих генераторов, потому что их токи возбуждения почти стабильны. Эти потери в основном происходят от 20% до 30% при полной нагрузке.
Механическая потеря
Механические потери можно определить как потери на трение вращающегося якоря в воздухе или потери от ветра. Потери на трение в основном возникают от 10% до 20% от потерь полной нагрузки в подшипниках и коммутаторе.
Паразитная потеря
Паразитные потери в основном возникают из-за объединения потерь в сердечнике и механических потерь. Эти потери также называются вращательными потерями.
Разница между генератором переменного и постоянного тока
Прежде чем мы сможем обсудить разницу между генераторами переменного и постоянного тока, мы должны знать концепцию генераторов. Как правило, генераторы делятся на два типа, например, переменного и постоянного тока. Основная функция этих генераторов - изменение мощности с механической на электрическую. Генератор переменного тока генерирует переменный ток, тогда как генератор постоянного тока генерирует постоянную энергию.
Оба генератора используют закон Фарадея для выработки электроэнергии. Этот закон гласит, что когда проводник перемещается в магнитном поле, он разрезает магнитные силовые линии, чтобы стимулировать ЭДС или электромагнитную силу внутри проводника. Величина этой наведенной ЭДС в основном зависит от связи сил магнитной линии через проводник. Как только цепь проводника замкнута, ЭДС может вызвать протекание тока. Основными частями генератора постоянного тока являются магнитное поле и проводники, которые движутся в магнитном поле.
Основные различия между генераторами переменного и постоянного тока - одна из самых важных тем в области электричества. Эти различия могут помочь студентам изучить эту тему, но перед этим следует знать о генераторах переменного тока, а также генераторах постоянного тока во всех деталях, чтобы различия были очень просты для понимания. Пожалуйста, перейдите по этой ссылке, чтобы узнать больше о Разница между генератором переменного и постоянного тока.
Характеристики
Характеристики генератора постоянного тока можно определить как графическое представление двух отдельных величин. Этот график покажет установившиеся характеристики, которые объясняют основную взаимосвязь между напряжением на клеммах, нагрузкой и возбуждением через этот график. Ниже рассмотрены наиболее важные характеристики этого генератора.
Характеристики намагничивания
Характеристики намагничивания обеспечивают разность производимого напряжения в противном случае напряжение холостого хода через ток возбуждения при стабильной скорости. Этот вид характеристики также известен как характеристика холостого хода разомкнутой цепи.
Внутренние характеристики
Внутренние характеристики генератора постоянного тока могут быть нанесены на график между током нагрузки и генерируемым напряжением.
Внешние или нагрузочные характеристики
Характеристики нагрузки или внешнего типа обеспечивают основные взаимосвязи между током нагрузки и напряжением на клеммах при стабильной скорости.
Преимущества
А преимущества генератора постоянного тока включая следующее.
- Генераторы постоянного тока генерируют большую мощность.
- Терминальная нагрузка этих генераторов высока.
- Конструировать генераторы постоянного тока очень просто
- Они используются для создания неравномерной выходной мощности.
- Они полностью соответствуют 85-95% рейтингов эффективности.
- Они дают надежный выход.
- Они легкие и компактные.
Недостатки
К недостаткам генератора постоянного тока можно отнести следующее.
- Генератор постоянного тока нельзя использовать с трансформатором
- КПД этого генератора низкий из-за множества потерь, таких как медные, механические, вихревые и т. Д.
- Падение напряжения может происходить на больших расстояниях
- В нем используется коммутатор с разъемным кольцом, что усложняет конструкцию машины.
- Дорогой
- Высокое обслуживание
- Искры будут генерироваться при выработке энергии.
- При передаче будет потеряно больше энергии
Применение генераторов постоянного тока
Применения различных типов генераторов постоянного тока включают следующее.
- Генератор постоянного тока с независимым возбуждением используется для повышения, а также гальваника . Он используется для питания и освещения с использованием регулятор поля
- Генератор постоянного тока с самовозбуждением или шунтирующий генератор постоянного тока используется для питания, а также для обычного освещения с помощью регулятора. Может использоваться для аккумуляторного освещения.
- Генератор постоянного тока серии используется в дуговых лампах для освещения, генератора стабильного тока и усилителя.
- Составной генератор постоянного тока используется для обеспечения источник питания для сварочных аппаратов постоянного тока.
- Уровень соединения DC генератор используется для электроснабжения общежитий, домиков, офисов и т. д.
- В сочетании с генератором постоянного тока используется для компенсации падения напряжения в фидерах.
Таким образом, это все о генератор постоянного тока . Наконец, исходя из приведенной выше информации, мы можем сделать вывод, что основные преимущества генераторов постоянного тока включают простую конструкцию и дизайн, простую параллельную работу и проблемы стабильности системы меньше, чем у генераторов переменного тока. Вот вам вопрос, каковы недостатки генераторов постоянного тока?
