Sākotnējais elektromagnētisks ģenerators (Faraday disku) izgudroja britu zinātnieks, proti, Maikls Faradejs 1831. gadā Līdzstrāvas ģenerators ir elektriska ierīce, ko izmanto ģenerēšanai elektriskā enerģija . Šīs ierīces galvenā funkcija ir mainīt mehānisko enerģiju elektriskajā enerģijā. Ir pieejami vairāki mehānisko enerģijas avotu veidi, piemēram, rokas kloķi, iekšdedzes dzinēji, ūdens turbīnas, gāzes un tvaika turbīnas. Ģenerators nodrošina strāvu visiem elektrotīkli . Ģeneratora reverso funkciju var veikt ar elektromotoru. Motora galvenā funkcija ir pārveidot elektrisko enerģiju par mehānisku. Motoriem, kā arī ģeneratoriem ir līdzīgas īpašības. Šajā rakstā ir apskatīts līdzstrāvas ģeneratoru pārskats.
Kas ir līdzstrāvas ģenerators?
Līdzstrāvas ģenerators vai līdzstrāvas ģenerators ir viena veida elektriskā mašīna, un šīs mašīnas galvenā funkcija ir pārveidot mehānisko enerģiju līdzstrāvas (līdzstrāvas) elektrībā. Enerģijas pārveidošanas procesā tiek izmantots enerģētiski inducētā elektromotora spēka princips. The līdzstrāvas ģeneratora diagramma ir parādīts zemāk.
Līdzstrāvas ģenerators
Kad diriģents slīpo magnētiskā plūsma , tad tajā tiks ģenerēts enerģētiski inducēts elektromotors, pamatojoties uz. elektromagnētiskās indukcijas principu Faradejas likumi . Šis elektromotora spēks var izraisīt strāvas plūsmu, ja vadītāja ķēde nav atvērta.
Celtniecība
Līdzstrāvas ģenerators tiek izmantots arī kā a Līdzstrāvas motors nemainot tā konstrukciju. Tāpēc līdzstrāvas motoru, pretējā gadījumā līdzstrāvas ģeneratoru parasti var saukt par a DC mašīna. A konstrukcija 4-polu līdzstrāvas ģenerators ir parādīts zemāk. Šis ģenerators sastāv no vairākas daļas piemēram, jūgs, nūjas un polu apavi, lauka tinumi, armatūras kodols, armatūras tinums, komutators un otas. Bet šīs ierīces divas būtiskās daļas ir stators, kā arī rotors .
Stators
Stators ir būtiska līdzstrāvas ģeneratora sastāvdaļa, un tā galvenā funkcija ir nodrošināt magnētiskos laukus, kur spoles griežas. Tas ietver stabilus magnētus, kur divi no tiem atrodas ar reverso stabu. Šie magnēti atrodas tā, lai tie ietilptu rotora reģionā.
Rotora vai armatūras kodols
Rotors vai armatūras kodols ir otrā būtiskā līdzstrāvas ģeneratora sastāvdaļa, un tajā ietilpst rievoti dzelzs slāņi ar spraugām, kas sakrautas, lai veidotu a cilindrisks armatūras kodols . Parasti šie laminējumi tiek piedāvāti, lai samazinātu zaudējumus virpuļstrāva .
Armatūras tinumi
Armatūras serdes sloti galvenokārt tiek izmantoti armatūras tinumu turēšanai. Tie ir slēgtas ķēdes tinuma formā, un tas ir savienots virknē paralēli, lai palielinātu saražotās strāvas summu.
Jūgs
DC ģeneratora ārējā struktūra ir jūga, un tā ir izgatavota no čuguna, citādi tērauda. Tas dod nepieciešamo mehānisko jaudu, lai pārvadātu magnētiskā plūsma dod caur stabiem.
Poļi
Tos galvenokārt izmanto lauka tinumu turēšanai. Parasti šie tinumi tiek uzvilkti uz stabiem, un tie ir savienoti virknē, citādi paralēli ar armatūras tinumi . Turklāt, izmantojot skrūves, stabi ar metināšanas metodi nodrošinās savienojumu pret jūgu.
Pole Shoe
Staba kurpi galvenokārt izmanto magnētiskās plūsmas izplatīšanai, kā arī lai izvairītos no lauka spoles krišanas.
Komutators
Komutatora darbība ir kā taisngriezis mainīšanai Maiņstrāvas spriegums uz Līdzstrāvas spriegums armatūrā, kas vijas pāri sukām. Tas ir veidots ar vara segmentu, un katrs vara segments ir aizsargāts viens no otra ar vizlas palagi . Tas atrodas uz mašīnas vārpstas.
Komutators līdzstrāvas ģeneratorā
Līdzstrāvas ģeneratora komutatora funkcija
Galvenā līdzstrāvas ģeneratora komutatora funkcija ir maiņstrāvas maiņa uz līdzstrāvu. Tas darbojas kā atpakaļgaitas slēdzis, un tā loma ģeneratorā ir aplūkota turpmāk.
EMF, kas tiek inducēts ģeneratora armatūras spolē, mainās. Tātad strāvas plūsma armatūras spolē var būt arī maiņstrāva. Šo strāvu var apgriezt caur komutatoru precīzā brīdī, kad armatūras spole šķērso magnētisko neobjektīvo asi. Tādējādi slodze sasniedz līdzstrāvu vai vienvirziena strāvu.
Komutators garantē, ka strāvas plūsma no ģeneratora uz visiem laikiem plūst vienā virzienā. Birstes radīs augstas kvalitātes elektriskos savienojumus starp ģeneratoru un slodzi, pārvietojoties pa komutatoru.
Birstes
Elektriskos savienojumus var nodrošināt starp komutators kā arī ārējā slodzes ķēde ar suku palīdzību.
Darba princips
The līdzstrāvas ģeneratora darbības princips ir balstīts uz Faradeja likumiem elektromagnētiskā indukcija . Kad vadītājs atrodas nestabilā magnētiskajā laukā, vadītājā tiek ierosināts elektromotors. Inducēto e.m.f lielumu var izmērīt pēc vienādojuma ģeneratora elektromotora spēks .
Ja vadītājs atrodas ar slēgtu joslu, ierosinātā strāva plūst joslā. Šajā ģeneratorā lauka spoles radīs elektromagnētisko lauku, kā arī armatūras vadītāji tiks pārvērsti laukā. Tāpēc armatūras vadītājos tiks izveidots elektromagnētiski inducēts elektromotora spēks (e.m.f). Inducētās strāvas ceļu nodrošinās Fleminga labās rokas likums.
Līdzstrāvas ģeneratora E.M.F vienādojums
The emf līdzstrāvas ģeneratora vienādojums saskaņā ar Faradeja likumiem par elektromagnētisko indukciju ir Piemēram, = PØZN / 60 A
Kur Phi ir
plūsma vai stabs Webber
‘Z’ ir armatūras vadītāja kopējais skaits
‘P’ ir ģeneratora stabu skaits
‘A’ ir vairākas paralēlas joslas armatūrā
‘N’ ir armatūras rotācija apgriezieniem minūtē (apgriezieni minūtē)
‘E’ ir inducētais e.m.f jebkurā paralēlā joslā armatūrā
‘Piemēram’ ir ģenerētais e.m.f jebkurā no paralēlajām joslām
‘N / 60’ ir pagriezienu skaits sekundē
Viena pagrieziena laiks būs dt = 60 / N sek
DC ģeneratora veidi
Līdzstrāvas ģeneratoru klasifikāciju var veikt divās vissvarīgākajās kategorijās, proti, atsevišķi satraukti, kā arī pašizraisīti.
Līdzstrāvas ģeneratoru veidi
Atsevišķi satraukti
Atsevišķi ierosinātā tipa lauka spoles tiek stiprinātas no autonomā ārējā līdzstrāvas avota.
Pats satraukti
Pašizraisītajā lauka spoles tiek pastiprinātas no ģenerētās strāvas ar ģeneratoru. Pirmā elektromotora spēks radīsies tā izcilā magnētisma dēļ lauka polos.
Izveidotais elektromotora spēks izraisīs strāvas daļas piegādi lauka spolēs, tāpēc tas palielinās lauka plūsmu, kā arī elektromotora spēka radīšanu. Turklāt šāda veida līdzstrāvas ģeneratorus var iedalīt trīs tipos, proti, sērijveida brūces, šunta brūces un saliktās brūces.
- Sērijveida brūcē gan lauka tinums, gan armatūras tinums ir savstarpēji savienoti virknē.
- Šunta tinumā gan lauka tinums, gan armatūras tinums ir savienoti paralēli viens otram.
- Saliktais tinums ir sērijveida tinumu un šunta tinumu maisījums.
DC ģeneratora efektivitāte
Līdzstrāvas ģeneratori ir ļoti uzticami ar efektivitātes vērtējumu 85-95%
Apsveriet ģeneratora jaudu VI
Ģeneratora ieeja ir VI + Zaudējumi
Ieeja = VI + I2aRa + Wc
Ja šunta lauka strāva ir nenozīmīga, tad Ia = I (aptuveni)
Pēc tam n = VI / (VI + Ia2Ra + wc) = 1 / (1 + Ira / V + wc / VI)
Visaugstākajai efektivitātei d / dt (Ira / V + wc / VI) = 0, pretējā gadījumā I2ra = wc
Tāpēc efektivitāte ir visaugstākā, kad mainīgie zaudējumi ir līdzvērtīgi pastāvīgajiem zaudējumiem
Slodzes strāva, kas ekvivalenta visaugstākajai efektivitātei, ir I2ra = wc, pretējā gadījumā I = √wc / ra
Zaudējumi līdzstrāvas ģeneratorā
Tirgū ir pieejami dažādi mašīnu veidi, kur kopējo ieejas enerģiju nevar mainīt par izlaidi ieejas enerģijas zuduma dēļ. Tātad šāda veida ģeneratoros var rasties dažādi zaudējumi.
Vara zudums
Armatūras vara zudumā (Ia2Ra), kur armatūras strāva ir ‘Ia’ un armatūras pretestība ir ‘Ra’. Ģeneratoriem, piemēram, šuntu brūces, lauka vara zudumi ir līdzvērtīgi Ish2Rsh, kas ir gandrīz stabils. Ģeneratoriem, piemēram, sērijas brūcei, lauka vara zudums ir ekvivalents Ise2 Rse, kas arī ir gandrīz stabils. Ģeneratoriem, piemēram, savienotiem tinumiem, iesniegtais vara zudums ir līdzīgs Icomp2 Rcomp, kas arī ir gandrīz stabils. Pilnas slodzes zudumos vara zudumi rodas 20-30%, pateicoties suku saskarei.
Kodols vai dzelzs vai magnētiskais zaudējums
Galveno zudumu klasifikāciju var veikt divos veidos, piemēram, histerēze un virpuļstrāva
Histerēzes zudums
Šis zaudējums galvenokārt rodas armatūras kodola apgriešanās dēļ. Katra rotora kodola daļa, kas gājusi zem abiem poliem, piemēram, ziemeļi un dienvidi, pārmaiņus un attiecīgi iegūst S & N polaritāti. Ikreiz, kad kodols piegādā zem viena polu komplekta, kodols pabeidz vienu frekvences maiņas sēriju. Lūdzu, skatiet šo saiti, lai uzzinātu vairāk par Kas ir histerēzes zudums: faktori un tā pielietojums
Virpuļstrāvas zudums
Armatūras kodols sagriež magnētisko plūsmu visā tās apgrieziena laikā, un, pamatojoties uz elektromagnētiskās indukcijas likumiem, to var izraisīt kodola ārpusi, un šis emf ir ārkārtīgi niecīgs, tomēr tas rada lielu strāvu kodola virsmā. Šo milzīgo strāvu sauc par virpuļstrāvu, savukārt zaudējumus sauc par virpuļstrāvas zudumiem.
Savienojumu un šunta ģeneratoru galvenie zaudējumi ir stabili, jo to lauka strāva ir gandrīz stabila. Šie zaudējumi galvenokārt rodas no 20% līdz 30% pilnas slodzes zudumos.
Mehāniskie zaudējumi
Mehāniskos zudumus var definēt kā rotējošās armatūras gaisa berzes vai vēja zudumus. Berzes zudumi galvenokārt rodas no 10% līdz 20% no pilnas slodzes zudumiem gultņos un komutatorā.
Klaiņojošie zaudējumi
Klaiņojoši zaudējumi galvenokārt rodas, apvienojot zaudējumus, piemēram, serdi, kā arī mehāniskos. Šos zaudējumus sauc arī par rotācijas zaudējumiem.
Atšķirība starp maiņstrāvas un līdzstrāvas ģeneratoriem
Pirms mēs varam apspriest atšķirību starp maiņstrāvas un līdzstrāvas ģeneratoriem, mums jāzina ģeneratoru jēdziens. Parasti ģeneratorus klasificē divos veidos, piemēram, maiņstrāvā un līdzstrāvā. Šo ģeneratoru galvenā funkcija ir mainīt jaudu no mehāniskās uz elektrisko. Maiņstrāvas ģenerators ģenerē maiņstrāvu, bet līdzstrāvas ģenerators - tiešu strāvu.
Abi ģeneratori izmanto Faradejas likumu elektriskās enerģijas ražošanai. Šis likums saka, ka, kad vadītājs pāriet magnētiskajā laukā, tas sagriež magnētiskās spēka līnijas, lai stimulētu EMF vai elektromagnētisko spēku vadītājā. Šis inducētais emf lielums galvenokārt ir atkarīgs no magnētiskās līnijas spēka savienojuma caur vadītāju. Kad vadītāja ķēde ir slēgta, emf var izraisīt strāvas plūsmu. Galvenās līdzstrāvas ģeneratora daļas ir magnētiskais lauks un vadītāji, kas pārvietojas magnētiskajā laukā.
Galvenās atšķirības starp maiņstrāvas un līdzstrāvas ģeneratoriem ir viena no vissvarīgākajām elektriskajām tēmām. Šīs atšķirības var palīdzēt studentiem mācīties par šo tēmu, taču pirms tam ir jāzina par maiņstrāvas ģeneratoriem, kā arī līdzstrāvas ģeneratoriem visos sīkumos, lai atšķirības būtu ļoti vienkārši saprotamas. Lūdzu, skatiet šo saiti, lai uzzinātu vairāk par Atšķirība starp maiņstrāvas un līdzstrāvas ģeneratoriem.
Raksturlielumi
Līdzstrāvas ģeneratora raksturojumu var definēt kā grafisko attēlojumu starp diviem atsevišķiem lielumiem. Šis grafiks parādīs līdzsvara stāvokļa raksturlielumus, kas izskaidro galveno saistību starp termināla spriegumu, slodzēm un ierosmi, izmantojot šo diagrammu. Būtiskākās šī ģeneratora īpašības ir aplūkotas turpmāk.
Magnetizācijas raksturojums
Magnetizācijas raksturlielumi nodrošina atšķirību sprieguma ražošanā, pretējā gadījumā tukšgaitas spriegums caur lauka strāvu ar stabilu ātrumu. Šis raksturlielums ir pazīstams arī kā atvērtas ķēdes citādi bez slodzes raksturlielums.
Iekšējie raksturlielumi
Līdzstrāvas ģeneratora iekšējās īpašības var uzzīmēt starp slodzes strāvu, kā arī ģenerēto spriegumu.
Ārējie vai slodzes raksturlielumi
Slodze vai ārējā tipa raksturlielumi nodrošina galvenās attiecības starp slodzes strāvu, kā arī spailes spriegumu ar stabilu ātrumu.
Priekšrocības
A līdzstrāvas ģeneratora priekšrocības iekļaujiet sekojošo.
- Līdzstrāvas ģeneratori rada lielu jaudu.
- Šo ģeneratoru gala slodze ir liela.
- Līdzstrāvas ģeneratoru projektēšana ir ļoti vienkārša
- Tos izmanto, lai radītu nevienmērīgu izejas jaudu.
- Tie ir ārkārtīgi atbilstoši 85–95% efektivitātes vērtējumu
- Tie dod uzticamu izvadi.
- Tās ir vieglas, kā arī kompaktas.
Trūkumi
Līdzstrāvas ģeneratora trūkumi ir šādi.
- Līdzstrāvas ģeneratoru nevar izmantot ar transformatoru
- Šī ģeneratora efektivitāte ir zema daudzu zaudējumu dēļ, piemēram, vara, mehāniskā, virpuļojošā utt.
- Sprieguma kritums var notikt lielos attālumos
- Tas izmanto sadalītu gredzenu komutatoru, tāpēc tas sarežģīs mašīnas dizainu
- Dārgi
- Augstas uzturēšanas
- Dzirksteles radīsies, vienlaikus radot enerģiju
- Pārraides laikā tiks zaudēta vairāk enerģijas
Līdzstrāvas ģeneratoru pielietojums
Dažādu veidu līdzstrāvas ģeneratoru lietojumprogrammas ietver šādas.
- Atsevišķi ierosinātā tipa līdzstrāvas ģenerators tiek izmantots gan pastiprināšanai, gan galvanizācija . To izmanto enerģijas un apgaismojuma vajadzībām, izmantojot a lauka regulators
- Pašsatrauktais līdzstrāvas ģenerators vai šunta līdzstrāvas ģenerators tiek izmantots jaudai, kā arī parastajam apgaismojumam, izmantojot regulatoru. To var izmantot akumulatora apgaismojumam.
- Sērijas DC ģeneratoru izmanto loka lampās apgaismojumam, stabilas strāvas ģeneratoram un pastiprinātājam.
- Savienojuma līdzstrāvas ģeneratoru izmanto, lai nodrošinātu enerģijas padeve līdzstrāvas metināšanas mašīnām.
- Līmeņa savienojums DC ģenerators tiek izmantots, lai nodrošinātu elektroapgādi hosteļiem, namiņiem, birojiem utt.
- Sprieguma krituma kompensēšanai padevēs tiek izmantots līdzstrāvas ģenerators.
Tādējādi tas ir viss līdzstrāvas ģenerators . No iepriekš minētās informācijas visbeidzot, mēs varam secināt, ka līdzstrāvas ģeneratoru galvenās priekšrocības ir vienkārša konstrukcija un dizains, paralēla darbība ir vienkārša un sistēmas stabilitātes problēmas mazāk līdzinās ģeneratoriem. Šeit ir jautājums jums, kādi ir līdzstrāvas ģeneratoru trūkumi?
