L'iniziale elettromagnetico Generatore (Disco di Faraday) è stato inventato dallo scienziato britannico Michael Faraday nell'anno 1831. A Generatore DC è un dispositivo elettrico utilizzato per generare energia elettrica . La funzione principale di questo dispositivo è quella di trasformare l'energia meccanica in energia elettrica. Sono disponibili diversi tipi di fonti di energia meccanica come manovelle, motori a combustione interna, turbine idrauliche, turbine a gas ea vapore. Il generatore fornisce alimentazione a tutti i reti elettriche . La funzione inversa del generatore può essere eseguita da un motore elettrico. La funzione principale del motore è convertire l'energia elettrica in meccanica. I motori, così come i generatori, hanno caratteristiche simili. In questo articolo viene illustrata una panoramica dei generatori DC.
Cos'è un generatore DC?
Un generatore DC o generatore di corrente continua è un tipo di macchina elettrica e la funzione principale di questa macchina è quella di convertire l'energia meccanica in elettricità CC (corrente continua). Il processo di alterazione dell'energia utilizza il principio della forza elettromotrice energeticamente indotta. Il diagramma del generatore dc è mostrato sotto.
Generatore DC
Quando un conduttore colpisce flusso magnetico , quindi la forza elettromotrice energeticamente indotta verrà generata in esso sulla base del principio di induzione elettromagnetica di Leggi di Faraday . Questa forza elettromotrice può causare un flusso di corrente quando il circuito conduttore non è aperto.
Costruzione
Un generatore DC viene utilizzato anche come motore a corrente continua senza modificarne la costruzione. Pertanto, un motore CC altrimenti un generatore CC può essere generalmente chiamato a Macchina DC. La costruzione di un Generatore DC a 4 poli è mostrato sotto. Questo generatore comprende diverse parti come giogo, pali e scarpe polari, avvolgimento di campo, un nucleo di armatura, avvolgimento di armatura, commutatore e spazzole. Ma le due parti essenziali di questo dispositivo sono lo statore e il rotore .
Statore
Lo statore è una parte essenziale del generatore DC e la funzione principale di questo è fornire i campi magnetici in cui ruotano le bobine. Questo include magneti stabili, dove due di loro sono con i poli invertiti rivolti verso l'alto. Questi magneti si trovano per adattarsi alla regione del rotore.
Rotore o nucleo dell'armatura
Rotore o nucleo dell'armatura è la seconda parte essenziale del generatore DC, e include lamierini di ferro scanalati con scanalature che sono impilate per formare un nucleo cilindrico dell'armatura . Generalmente, questi laminati vengono offerti per diminuire la perdita a causa del correnti parassite .
Avvolgimenti d'armatura
Le fessure del nucleo dell'indotto vengono utilizzate principalmente per trattenere gli avvolgimenti dell'indotto. Questi sono in una forma di avvolgimento a circuito chiuso, ed è collegato in serie al parallelo per aumentare la somma della corrente prodotta.
Giogo
La struttura esterna del generatore DC è Yoke, ed è realizzata con ghisa altrimenti acciaio. Fornisce la potenza meccanica necessaria per il trasporto del flusso magnetico dato attraverso i poli.
Polacchi
Questi sono utilizzati principalmente per contenere gli avvolgimenti di campo. Di solito, questi avvolgimenti sono avvolti sui poli e sono collegati in serie altrimenti paralleli dal avvolgimenti d'armatura . Inoltre i pali daranno giunzione verso il giogo con metodo di saldatura altrimenti utilizzando viti.
Pole Shoe
La scarpa polare viene utilizzata principalmente per diffondere il flusso magnetico e per evitare la caduta della bobina di campo.
Commutatore
Il funzionamento del commutatore è come un raddrizzatore per il cambiamento Tensione AC al Tensione continua all'interno dell'armatura che si avvolge attraverso le spazzole. È progettato con un segmento di rame e ogni segmento di rame è protetto l'uno dall'altro con l'aiuto di fogli di mica . Si trova sull'albero della macchina.
Commutatore in DC Generator
Funzione commutatore generatore CC
La funzione principale del commutatore nel generatore CC è quella di cambiare la CA in CC. Funziona come un interruttore di inversione e il suo ruolo nel generatore è discusso di seguito.
La fem indotta all'interno della bobina dell'indotto del generatore si alterna. Quindi, il flusso di corrente all'interno della bobina dell'armatura può anche essere corrente alternata. Questa corrente può essere invertita attraverso il commutatore nel momento preciso in cui la bobina dell'indotto attraversa l'asse magnetico non corretto. Pertanto, il carico raggiunge una corrente continua o unidirezionale.
Il commutatore garantisce che il flusso di corrente dal generatore scorrerà per sempre in un'unica direzione. Le spazzole realizzeranno collegamenti elettrici di alta qualità tra il generatore e il carico spostandosi sul commutatore.
Spazzole
I collegamenti elettrici possono essere assicurati tra i commutatore così come il circuito di carico esterno con l'ausilio di spazzole.
Principio di funzionamento
Il principio di funzionamento del generatore DC si basa sulle leggi di Faraday di induzione elettromagnetica . Quando un conduttore si trova in un campo magnetico instabile, una forza elettromotrice viene indotta all'interno del conduttore. L'ampiezza della e.m.f indotta può essere misurata dall'equazione di la forza elettromotrice di un generatore .
Se il conduttore è presente con una corsia chiusa, la corrente che viene indotta scorrerà nella corsia. In questo generatore, le bobine di campo generano un campo elettromagnetico così come i conduttori di armatura vengono trasformati nel campo. Pertanto, una forza elettromotrice indotta elettromagneticamente (e.m.f) verrà generata all'interno dei conduttori di armatura. Il percorso della corrente indotta sarà fornito dalla regola della mano destra di Fleming.
Equazione E.M.F del generatore DC
Il equazione emf del generatore dc secondo le leggi di Faraday sull'induzione elettromagnetica lo è Ad esempio = PØZN / 60 A
Dove Phi è
flusso o polo all'interno di Webber
'Z' è un numero totale di conduttori di armatura
'P' è un numero di poli in un generatore
'A' è un numero di corsie parallele all'interno dell'armatura
'N' è la rotazione dell'armatura in r.p.m (giri al minuto)
'E' è l'e.m.f indotta in qualsiasi corsia parallela all'interno dell'armatura
'Ad esempio' è l'e.m.f generato in una qualsiasi delle corsie parallele
'N / 60' è il numero di giri al secondo
Il tempo per un giro sarà dt = 60 / N sec
Tipi di generatore DC
La classificazione dei generatori CC può essere effettuata in due categorie più importanti, ovvero eccitati separatamente e autoeccitati.
Tipi di generatori DC
Separatamente eccitato
Nel tipo eccitato separatamente, le bobine di campo sono rinforzate da una sorgente CC esterna autonoma.
Auto eccitato
Nel tipo autoeccitato, le bobine di campo sono rafforzate dalla corrente generata con il generatore. La generazione della prima forza elettromotrice avverrà a causa del suo eccezionale magnetismo all'interno dei poli di campo.
La forza elettromotrice prodotta farà sì che una frazione di corrente fornisca alle bobine di campo, il che aumenterà il flusso di campo e la generazione di forza elettromotrice. Inoltre, questi tipi di generatori cc possono essere classificati in tre tipi: ferita in serie, ferita in derivazione e ferita composta.
- In una ferita in serie, sia l'avvolgimento di campo che l'avvolgimento dell'indotto sono collegati in serie l'uno con l'altro.
- Nell'avvolgimento in shunt, sia l'avvolgimento di campo che l'avvolgimento dell'indotto sono collegati in parallelo tra loro.
- L'avvolgimento composto è la miscela di avvolgimento in serie e avvolgimento in derivazione.
L'efficienza del generatore DC
I generatori DC sono molto affidabili con un'efficienza dell'85-95%
Considera che l'uscita di un generatore è VI
L'ingresso di un generatore è VI + Perdite
Ingresso = VI + I2aRa + Wc
Se la corrente del campo shunt è insignificante, allora Ia = I (approssimativamente)
Successivamente, n = VI / (VI + Ia2Ra + wc) = 1 / (1 + Ira / V + wc / VI)
Per la massima efficienza d / dt (Ira / V + wc / VI) = 0 altrimenti I2ra = wc
Pertanto l'efficienza è massima quando la perdita variabile è equivalente alla perdita costante
La corrente di carico equivalente alla massima efficienza è I2ra = wc altrimenti I = √wc / ra
Perdite nel generatore DC
Esistono diversi tipi di macchine disponibili sul mercato in cui l'energia totale in ingresso non può essere modificata in uscita a causa della perdita di energia in ingresso. Quindi diverse perdite possono verificarsi in questo tipo di generatore.
Perdita di rame
Nella perdita di rame dell'armatura (Ia2Ra), dove la corrente dell'armatura è 'Ia' e la resistenza dell'armatura è 'Ra'. Per generatori come lo shunt avvolto, la perdita di rame del campo è equivalente a Ish2Rsh che è quasi stabile. Per generatori come un avvolgimento in serie, la perdita di rame di campo è equivalente a Ise2 Rse, anch'esso pressoché stabile. Per i generatori come il composto avvolto, la perdita di rame depositata è simile a Icomp2 Rcomp che è anche quasi stabile. In caso di perdite a pieno carico, le perdite di rame si verificano del 20-30% a causa del contatto della spazzola.
Perdita di nucleo o ferro o magnetica
La classificazione delle perdite del nucleo può essere eseguita in due tipi come isteresi e correnti parassite
Perdita di isteresi
Questa perdita si verifica principalmente a causa dell'inversione del nucleo dell'armatura. Ogni parte del nucleo del rotore è passata sotto i due poli come nord e sud alternativamente e raggiunge la polarità S & N corrispondentemente. Ogni volta che il nucleo fornisce al di sotto di una serie di poli, il nucleo terminerà una serie di inversione di frequenza. Fare riferimento a questo collegamento per saperne di più Che cos'è la perdita di isteresi: fattori e sue applicazioni
Perdita di correnti parassite
Il nucleo dell'armatura taglia il flusso magnetico durante la sua rivoluzione e la forza motrice può essere indotta all'interno del nucleo, in base alle leggi dell'induzione elettromagnetica, questa fem è estremamente piccola, tuttavia, crea una grande corrente sulla superficie del nucleo. Questa enorme corrente è nota come corrente parassita, mentre la perdita è chiamata perdita di correnti parassite.
Le perdite del nucleo sono stabili per i generatori composti e shunt perché le loro correnti di campo sono quasi stabili. Questa perdita si verifica principalmente dal 20% al 30% nelle perdite a pieno carico.
Perdita meccanica
La perdita meccanica può essere definita come l'attrito in aria dell'armatura rotante o le perdite di vento. La perdita per attrito si verifica principalmente dal 10% al 20% delle perdite a pieno carico su cuscinetti e commutatore.
Perdita vagante
Le perdite vaganti si verificano principalmente combinando le perdite come nucleo e meccaniche. Queste perdite sono anche chiamate perdite rotazionali.
Differenza tra generatore AC e DC
Prima di poter discutere la differenza tra generatore AC e DC, dobbiamo conoscere il concetto di generatori. Generalmente, i generatori sono classificati in due tipi come AC e DC. La funzione principale di questi generatori è quella di cambiare la potenza da meccanica a elettrica. Un generatore CA genera una corrente alternata mentre il generatore CC genera energia diretta.
Entrambi i generatori utilizzano la legge di Faraday per generare energia elettrica. Questa legge dice che una volta che un conduttore si sposta all'interno di un campo magnetico, taglia le linee di forza magnetiche per stimolare un EMF o una forza elettromagnetica all'interno del conduttore. L'ampiezza di questa fem indotta dipende principalmente dalla connessione della forza della linea magnetica attraverso il conduttore. Una volta che il circuito del conduttore è chiuso, l'emf può causare flusso di corrente. Le parti principali di un generatore cc sono il campo magnetico e i conduttori che si muovono all'interno del campo magnetico.
Le principali differenze tra i generatori AC e DC sono uno degli argomenti elettrici più importanti. Queste differenze possono aiutare gli studenti a studiare su questo argomento, ma prima di questo, è necessario conoscere i generatori CA e i generatori CC in ogni dettaglio in modo che le differenze siano molto semplici da capire. Fare riferimento a questo collegamento per saperne di più su The Differenza tra generatore AC e DC.
Caratteristiche
La caratteristica del generatore DC può essere definita come la rappresentazione grafica tra le due grandezze separate. Questo grafico mostrerà le caratteristiche di stato stazionario che spiegano la relazione principale tra la tensione del terminale, i carichi e l'eccitazione attraverso questo grafico. Le caratteristiche più essenziali di questo generatore sono discusse di seguito.
Caratteristiche di magnetizzazione
Le caratteristiche di magnetizzazione forniscono la differenza di produrre tensione altrimenti tensione a vuoto attraverso la corrente di campo a una velocità stabile. Questo tipo di caratteristica è anche noto come caratteristica a circuito aperto altrimenti a vuoto.
Caratteristiche interne
Le caratteristiche interne del generatore CC possono essere tracciate tra la corrente di carico e la tensione generata.
Caratteristiche esterne o di carico
Le caratteristiche del carico o del tipo esterno forniscono le relazioni principali tra la corrente di carico e la tensione del terminale a una velocità stabile.
Vantaggi
Il a vantaggi di un generatore di corrente continua include il seguente.
- I generatori DC generano una grande potenza.
- Il carico terminale di questi generatori è elevato.
- La progettazione dei generatori cc è molto semplice
- Questi vengono utilizzati per generare una potenza di uscita non uniforme.
- Questi sono estremamente coerenti con l'85-95% delle valutazioni di efficienza
- Forniscono un output affidabile.
- Sono leggeri e compatti.
Svantaggi
Gli svantaggi di un generatore CC includono quanto segue.
- Il generatore DC non può essere utilizzato con un trasformatore
- L'efficienza di questo generatore è bassa a causa di molte perdite come rame, meccaniche, parassite, ecc.
- Può verificarsi una caduta di tensione su lunghe distanze
- Utilizza un commutatore ad anello diviso in modo da complicare il design della macchina
- Costoso
- Alta manutenzione
- Le scintille verranno generate durante la generazione di energia
- Più energia andrà persa durante la trasmissione
Applicazioni dei generatori DC
Le applicazioni di diversi tipi di generatori DC includono quanto segue.
- Il generatore CC di tipo eccitato separatamente viene utilizzato per il boost e galvanica . Viene utilizzato per scopi di alimentazione e illuminazione utilizzando un file regolatore di campo
- Il generatore CC autoeccitato o il generatore CC shunt viene utilizzato sia per l'alimentazione che per l'illuminazione ordinaria tramite il regolatore. Può essere utilizzato per l'illuminazione della batteria.
- Il generatore DC in serie viene utilizzato nelle lampade ad arco per illuminazione, generatore di corrente stabile e booster.
- Un generatore DC composto viene utilizzato per fornire il Alimentazione elettrica per saldatrici DC.
- Livello composto DC Generatore viene utilizzato per fornire un alimentatore per ostelli, alberghi, uffici, ecc.
- Sopra composto, il generatore DC viene utilizzato per rimborsare la caduta di tensione all'interno degli alimentatori.
Quindi, questo è tutto il generatore DC . Dalle informazioni di cui sopra, infine, possiamo concludere che i principali vantaggi dei generatori DC includono la costruzione e il design semplici, il funzionamento in parallelo è facile e i problemi di stabilità del sistema sono meno diversi dagli alternatori. Ecco una domanda per te, quali sono gli svantaggi dei generatori DC?
