Začetnica elektromagnetni generator (Faraday disk) je izumil britanski znanstvenik, in sicer Michael Faraday leta 1831. A Enosmerni generator je električna naprava, ki se uporablja za proizvodnjo električna energija . Glavna naloga te naprave je spreminjanje mehanske energije v električno energijo. Na voljo je več vrst mehanskih virov energije, kot so ročne ročice, motorji z notranjim zgorevanjem, vodne turbine, plinske in parne turbine. Generator zagotavlja napajanje vsem električna omrežja . Povratno funkcijo generatorja lahko izvede električni motor. Glavna naloga motorja je pretvarjanje električne energije v mehansko. Motorji, pa tudi generatorji, imajo podobne lastnosti. Ta članek obravnava pregled enosmernih generatorjev.
Kaj je enosmerni generator?
Enosmerni generator oz generator enosmernega toka je ena vrsta električnega stroja, glavna naloga tega stroja pa je pretvorite mehansko energijo v enosmerno (enosmerno) elektriko. Proces spreminjanja energije uporablja princip energijsko inducirane elektromotorne sile. The diagram generatorja enosmernega toka je prikazano spodaj.
DC generator
Ko vodnik zareže magnetni tok , potem bo v njem na osnovi principa elektromagnetne indukcije, ustvarjena energijsko inducirana elektromotorna sila Faradayevi zakoni . Ta elektromotorna sila lahko povzroči tok toka, ko se vodnik ne odpre.
Gradnja
Kot a. Se uporablja tudi enosmerni generator Enosmerni motor brez spreminjanja njegove konstrukcije. Zato lahko enosmerni motor sicer imenujemo enosmerni generator a Enosmerni stroj. Gradnja a 4-polni enosmerni generator je prikazano spodaj. Ta generator vsebuje: več delov kot so jarem, palice in palice, navitje polja, jedro armature, navitje armature, komutator in ščetke. Toda dva bistvena dela te naprave sta stator in rotor .
Stator
Stator je bistveni del enosmernega generatorja, njegova glavna naloga pa je zagotoviti magnetna polja, kjer se tuljave vrtijo. Sem spadajo stabilni magneti, pri čemer sta dva z obrnjenima poloma. Ti magneti so nameščeni tako, da se prilegajo območju rotorja.
Jedro rotorja ali armature
Rotor oz jedro armature je drugi bistveni del enosmernega generatorja in vključuje železne lamelacije z režami z režami, ki so zložene tako, da tvorijo jedro valjaste armature . Na splošno se te laminacije ponujajo za zmanjšanje izgube zaradi vrtinčni tok .
Navitja armature
Reže jedra armature se v glavnem uporabljajo za držanje navitij armature. Ti so v obliki navitja v zaprtem krogu in je zaporedno povezan z vzporednikom za povečanje vsote proizvedenega toka.
Jarem
Zunanja zgradba enosmernega generatorja je Yoke in je narejena iz litega železa, sicer jekla. Daje potrebno mehansko moč za nošenje magnetni tok podana skozi polove.
Poljaki
Ti se v glavnem uporabljajo za zadrževanje poljskih navitij. Običajno so ta navitja navita na stebre in so zaporedno povezana, sicer vzporedno z navitja armature . Poleg tega bodo palice z vijaki v nasprotnem primeru z varilnim postopkom dali spoj proti jarmu.
Pole Shoe
Čevelj se uporablja predvsem za širjenje magnetnega pretoka in za preprečevanje padca poljske tuljave.
Komutator
Delovanje komutatorja je kot usmernik za spreminjanje Izmenična napetost do Enosmerna napetost znotraj navitja armature do ščetk. Zasnovan je z bakrenim segmentom, vsak bakreni segment pa je s pomočjo zaščiten drug pred drugim listi sljude . Nahaja se na gredi stroja.
Komutator v DC generatorju
Funkcija komutatorja enosmernega generatorja
Glavna naloga komutatorja v enosmernem generatorju je spreminjanje izmeničnega v enosmerni tok. Deluje kot stikalo za vzvratno vožnjo in njegova vloga v generatorju je obravnavana spodaj.
Emf, ki je induciran v armaturni tuljavi generatorja, se izmenjuje. Torej, tok toka znotraj armaturne tuljave je lahko tudi izmenični tok. Ta tok se lahko obrne skozi komutator v točnem trenutku, ko tuljava armature prečka magnetno nepristransko os. Tako obremenitev doseže enosmerni ali enosmerni tok.
Komutator zagotavlja, da bo tok toka iz generatorja večno tekel v eno smer. Krtače bodo s premikanjem na komutatorju vzpostavile kakovostne električne povezave med generatorjem in bremenom.
Krtače
Električne povezave je mogoče zagotoviti med komutator pa tudi zunanji tokokrog s pomočjo ščetk.
Načelo dela
The princip delovanja enosmernega generatorja temelji na Faradayevih zakonih elektromagnetna indukcija . Ko se prevodnik nahaja v nestabilnem magnetnem polju, se v vodniku inducira elektromotorna sila. Velikost inducirane e.m.f lahko izmerimo iz enačbe elektromotorna sila generatorja .
Če je prevodnik prisoten z zaprtim pasom, bo inducirani tok tekel po pasu. V tem generatorju bodo poljske tuljave generirale elektromagnetno polje, armaturni vodniki pa se bodo spremenili v polje. Zato bo v vodnikih armature ustvarjena elektromagnetno inducirana elektromotorna sila (e.m.f). Pot induciranega toka bo zagotovilo Flemingovo pravilo desne roke.
Enačba enosmernega generatorja E.M.F.
The enačba emf enosmernega generatorja po Faradayevih zakonih o elektromagnetni indukciji je Npr. = PØZN / 60 A
Kje Phi je
tok ali pol znotraj Webberja
„Z“ je skupno število armaturnega vodnika
‘P’ je število polov v generatorju
„A“ je število vzporednih pasov znotraj armature
„N“ je vrtenje armature v vrtljajih na minuto (vrtljaji na minuto)
„E“ je inducirani e.m.f na katerem koli vzporednem pasu v armaturi
„Npr.“ Je ustvarjeni e.m.f na katerem koli vzporednem pasu
‘N / 60’ je število obratov na sekundo
Čas za en obrat bo dt = 60 / N sek
Vrste DC generatorja
Generatorje enosmernega toka lahko razvrstimo v dve najpomembnejši kategoriji, in sicer ločeno vzbujeni in samozbujeni.
Vrste DC generatorjev
Ločeno navdušen
V ločeno vzbujenem tipu so poljske tuljave ojačane z avtonomnim zunanjim enosmernim tokom.
Samo vznemirjen
Pri samovzbujenem tipu so poljske tuljave ojačene od ustvarjenega toka z generatorjem. Generacija prve elektromotorne sile bo nastala zaradi izjemnega magnetizma znotraj poljskih polov.
Proizvedena elektromotorna sila bo povzročila, da se bo del poljskih tokov oskrboval s poljskimi tuljavami, kar bo povečalo poljski tok in tudi generiranje elektromotorne sile. Nadalje lahko te vrste enosmernih generatorjev razvrstimo v tri vrste, in sicer serijsko namotane, ranžirne in sestavljene rane.
- Pri serijski rani sta navitje polja in navitje armature med seboj povezani zaporedno.
- Pri ranžirnem navitju sta navitje polja in navitje armature medsebojno vzporedno povezana.
- Sestavljeno navitje je mešanica serijskega navijanja in navijanja.
Učinkovitost enosmernega generatorja
DC generatorji so zelo zanesljivi z oceno učinkovitosti 85-95%
Razmislite o izhodu generatorja VI
Vhod generatorja je VI + izgube
Vhod = VI + I2aRa + Wc
Če je tok ranžirnega polja nepomemben, je Ia = I (približno)
Po tem je n = VI / (VI + Ia2Ra + wc) = 1 / (1 + Ira / V + wc / VI)
Za največji izkoristek d / dt (Ira / V + wc / VI) = 0, drugače I2ra = wc
Zato je učinkovitost največja, ko je spremenljiva izguba enakovredna konstantni izgubi
Tok obremenitve, enakovreden največji učinkovitosti, je I2ra = wc, sicer I = √wc / ra
Izgube v DC generatorju
Na trgu so na voljo različne vrste strojev, pri katerih celotne vhodne energije zaradi izgube vhodne energije ni mogoče spremeniti v izhodno. Torej lahko pri tej vrsti generatorja nastanejo različne izgube.
Izguba bakra
Pri izgubi bakra v armaturi (Ia2Ra), kjer je tok armature ‘Ia’ in upor armature ‘Ra’. Za generatorje, kot je ranžirno navita, je poljska izguba bakra enakovredna Ish2Rsh, ki je skoraj stabilna. Za generatorje, kot je serijska rana, je poljska izguba bakra enaka Ise2 Rse, ki je prav tako skoraj stabilna. Pri generatorjih, kot je sestavljena rana, je izguba vloženega bakra podobna izgubi Icomp2 Rcomp, ki je prav tako skoraj stabilna. Pri izgubah polne obremenitve pride do izgube bakra 20–30% zaradi stika s krtačo.
Jedro ali železo ali magnetna izguba
Izgube jedra lahko razvrstimo v dve vrsti, kot sta histereza in vrtinčni tok
Izguba histereze
Ta izguba nastane predvsem zaradi obračanja jedra armature. Vsak del jedra rotorja, ki gre izmenično pod dvema poloma, kot sta sever in jug, in ustrezno doseže polarnost S & N. Kadarkoli se jedro oskrbi pod enim nizom polov, bo jedro končalo eno serijo frekvenčnih preobratov. Za več informacij glejte to povezavo Kaj je izguba histereze: dejavniki in njene uporabe
Eddy Current Izguba
Jedro armature v celotnem obratu zmanjša magnetni tok in ga je mogoče na zunanji strani jedra inducirati, na podlagi zakonov o elektromagnetni indukciji pa je ta elektromagnetna sila izjemno majhna, vendar na površini jedra nastavi velik tok. Ta velikanski tok je znan kot vrtinčni tok, izguba pa se imenuje vrtinčna izguba.
Izgube jedra so stabilne za generatorje spojin in ranžiranja, ker so njihovi poljski tokovi skoraj stabilni. Ta izguba se v glavnem pojavi med 20% in 30% pri izgubah s polno obremenitvijo.
Mehanske izgube
Mehanske izgube lahko definiramo kot izgube zraka zaradi trenja ali vetrov vrteče se armature. Izgube zaradi trenja se v glavnem pojavijo med 10% in 20% izgub pri polni obremenitvi ležajev in komutatorja.
Stray Loss
Zapuščene izgube nastanejo predvsem s kombiniranjem izgub, kot so jedro in mehanske izgube. Te izgube imenujemo tudi rotacijske izgube.
Razlika med generatorjem izmeničnega in enosmernega toka
Preden se lahko pogovorimo o razliki med izmeničnimi in enosmernimi generatorji, moramo poznati koncept generatorjev. Na splošno so generatorji razvrščeni v dve vrsti, kot so izmenični in enosmerni. Glavna naloga teh generatorjev je spreminjanje moči z mehanske na električno. Generator izmeničnega toka ustvarja izmenični tok, medtem ko enosmerni generator generira neposredno moč.
Oba generatorja uporabljata Faradayev zakon za proizvodnjo električne energije. Ta zakon pravi, da ko se vodnik premakne znotraj magnetnega polja, potem pošira magnetne silnice, da stimulira EMR ali elektromagnetno silo znotraj vodnika. Ta inducirana velikost EMS je v glavnem odvisna od povezave sile magnetne črte skozi vodnik. Ko je krog vodnika zaprt, lahko emf povzroči pretok toka. Glavni deli enosmernega generatorja so magnetno polje in vodniki, ki se gibljejo znotraj magnetnega polja.
Glavne razlike med generatorji izmeničnega in enosmernega toka so ena najpomembnejših električnih tem. Te razlike lahko študentom pomagajo pri preučevanju te teme, toda pred tem je treba podrobno vedeti o generatorjih izmeničnega toka in generatorjih enosmernega toka, tako da je razlike zelo enostavno razumeti. Poglejte to povezavo, če želite izvedeti več o The Razlika med generatorjem izmeničnega in enosmernega toka.
Značilnosti
Značilnost enosmernega generatorja lahko definiramo kot grafični prikaz med dvema ločenima veličinama. Ta graf prikazuje značilnosti stacionarnega stanja, ki pojasnjujejo glavno razmerje med napetostjo terminala, obremenitvami in vzbujanjem skozi ta graf. Najpomembnejše značilnosti tega generatorja so opisane v nadaljevanju.
Magnetizacijske značilnosti
Karakteristike magnetizacije zagotavljajo razliko med napetostjo prostega toka, ki jo povzroča poljski tok pri stabilni hitrosti. Tovrstna značilnost je znana tudi kot odprt krog, sicer značilnost prostega toka.
Notranje značilnosti
Notranje značilnosti enosmernega generatorja lahko narišemo med obremenitvenim tokom in ustvarjeno napetostjo.
Zunanje značilnosti ali značilnosti obremenitve
Karakteristike obremenitve ali zunanjega tipa zagotavljajo glavna razmerja med tokovom tovora in napetostjo sponk pri stabilni hitrosti.
Prednosti
A prednosti enosmernega generatorja vključujejo naslednje.
- Generatorji enosmernega toka ustvarjajo velik izhod.
- Končna obremenitev teh generatorjev je velika.
- Načrtovanje enosmernih generatorjev je zelo preprosto
- Ti se uporabljajo za ustvarjanje neenakomerne izhodne moči.
- Ti so izredno skladni z ocenami učinkovitosti od 85 do 95%
- Dajejo zanesljive rezultate.
- So lahki in kompaktni.
Slabosti
Pomanjkljivosti enosmernega generatorja vključujejo naslednje.
- Enosmernega generatorja ni mogoče uporabiti s transformatorjem
- Učinkovitost tega generatorja je nizka zaradi številnih izgub, kot so baker, mehanski, vrtinčni itd.
- Na velikih razdaljah lahko pride do padca napetosti
- Uporablja razdeljeni obročni komutator, kar bo zapletlo zasnovo stroja
- Drage
- Drago vzdrževanje
- Iskre bodo nastajale med proizvodnjo energije
- Med prenosom se bo izgubilo več energije
Uporaba enosmernih generatorjev
Uporabe različnih vrst enosmernih generatorjev vključujejo naslednje.
- Ločeno vzbujeni enosmerni generator se uporablja tudi za pospeševanje galvanizacija . Uporablja se za napajanje in osvetlitev z uporabo a poljski regulator
- Samovzbujeni enosmerni ali enosmerni enosmerni generator se uporablja za napajanje in običajno razsvetljavo z regulatorjem. Uporablja se lahko za osvetlitev akumulatorja.
- Serijski enosmerni generator se uporablja v obločnih sijalkah za razsvetljavo, generator stabilnega toka in ojačevalnik.
- Sestavljeni enosmerni generator se uporablja za zagotavljanje napajanje za enosmerne varilne stroje.
- Ravna spojina DC generator se uporablja za oskrbo z električno energijo v hostlih, kočah, pisarnah itd.
- Prekomerno sestavljen se enosmerni generator uporablja za povrnitev padca napetosti v podajalnikih.
Tu gre torej za to enosmerni generator . Na koncu iz zgornjih informacij lahko ugotovimo, da glavne prednosti enosmernih generatorjev vključujejo preprosto konstrukcijo in zasnovo, vzporedno delovanje je enostavno in težave s stabilnostjo sistema manj podobne alternatorjem. Tukaj je vprašanje za vas, kakšne so slabosti enosmernih generatorjev?
