İlk elektromanyetik jeneratör (Faraday diski) 1831 yılında İngiliz bilim adamı Michael Faraday tarafından icat edilmiştir. DC üreteci üretmek için kullanılan elektrikli bir cihazdır elektrik enerjisi . Bu cihazın temel işlevi, mekanik enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürmektir. El krankları, içten yanmalı motorlar gibi çeşitli mekanik enerji kaynakları mevcuttur. su türbinleri, gaz ve buhar türbinleri. Jeneratör, tüm elektrik şebekeleri . Jeneratörün ters işlevi bir elektrik motoru ile yapılabilir. Motorun temel işlevi, elektrik enerjisini mekanik enerjiye dönüştürmektir. Motorların yanı sıra jeneratörler de benzer özelliklere sahiptir. Bu makale DC jeneratörlerine genel bir bakışı tartışmaktadır.
DC Jeneratör nedir?
Bir DC jeneratör veya doğru akım üreteci bir tür elektrik makinesidir ve bu makinenin ana işlevi mekanik enerjiyi DC (doğru akım) elektriğe dönüştürür. Enerji değiştirme işlemi, enerjik olarak indüklenen elektromotor kuvvet prensibini kullanır. dc jeneratör diyagramı aşağıda gösterilmiştir.
DC Jeneratör
Bir kondüktör kesildiğinde manyetik akı , daha sonra enerjik olarak indüklenen elektromotor kuvveti, Elektromanyetik İndüksiyon prensibine dayanarak içinde üretilecektir. Faraday Yasaları . Bu elektromotor kuvveti, iletken devre açılmadığında bir akım akışına neden olabilir.
İnşaat
Bir DC jeneratörü ayrıca bir DC motoru yapısını değiştirmeden. Bu nedenle, bir DC motor, aksi takdirde bir DC jeneratör genel olarak DC makinesi. Bir inşaat 4 kutuplu DC jeneratör aşağıda gösterilmiştir. Bu jeneratör şunlardan oluşur: birkaç parça boyunduruk, direk ve direk pabuçları, alan sarımı, armatür göbeği, armatür sarımı, komütatör ve fırçalar gibi. Ancak bu cihazın iki önemli parçası, rotorun yanı sıra statordur. .
Stator
Stator, DC jeneratörünün önemli bir parçasıdır ve bunun ana işlevi, bobinlerin döndüğü manyetik alanları sağlamaktır. Bu, ikisinin ters kutuplara baktığı sabit mıknatısları içerir. Bu mıknatıslar, rotor bölgesine uyacak şekilde yerleştirilmiştir.
Rotor veya Armatür Çekirdeği
Rotor veya armatür çekirdeği DC jeneratörünün ikinci önemli parçasıdır ve bir şekil vermek için istiflenmiş yuvalara sahip oluklu demir laminasyonları içerir. silindirik armatür göbeği . Genellikle bu laminasyonların, girdap akımı .
Armatür Sargıları
Armatür göbek yuvaları esas olarak armatür sargılarını tutmak için kullanılır. Bunlar kapalı devre sargı biçimindedir ve üretilen akımın toplamını artırmak için seri olarak paralel bağlanır.
Boyunduruk
DC jeneratörün dış yapısı Yoke olup, dökme demirden, aksi takdirde çelikten yapılmıştır. Taşınması için gerekli mekanik gücü verir. manyetik akı kutuplardan verilir.
Polonyalılar
Bunlar esas olarak alan sargılarını tutmak için kullanılır. Genellikle bu sargılar kutuplara sarılır ve aksi takdirde paralel olarak seri olarak bağlanırlar. armatür sargıları . Ayrıca direkler boyunduruğa kaynak yöntemi ile aksi takdirde vida kullanılarak birleşecektir.
Kutup Pabucu
Direk pabucu esas olarak manyetik akının yayılmasının yanı sıra alan bobininin düşmesini önlemek için kullanılır.
Komütatör
Komütatörün çalışması, değiştirmek için bir redresör gibidir. alternatif akım voltajı için DC gerilimi armatür içinde fırçalara sarın. Bakır segment ile tasarlanmış olup, her bir bakır segmenti yardımıyla birbirinden korunmaktadır. mika levhalar . Makinenin şaftında bulunur.
DC Jeneratörde Komütatör
DC Jeneratör Komütatör İşlevi
DC jeneratöründeki komütatörün ana işlevi AC'yi DC'ye değiştirmektir. Bir ters çevirme anahtarı gibi davranır ve jeneratördeki rolü aşağıda tartışılmıştır.
Jeneratörün armatür bobini içinde indüklenen emf dönüşümlüdür. Dolayısıyla, armatür bobini içindeki akım akışı da alternatif akım olabilir. Bu akım, armatür bobini manyetik tarafsız ekseni geçtikten sonra doğru zamanda komütatör aracılığıyla tersine çevrilebilir. Böylece yük bir DC veya tek yönlü akıma ulaşır.
Komütatör, jeneratörden gelen akım akışının sonsuza kadar tek bir yönde akacağını garanti eder. Fırçalar komütatör üzerinde hareket ederek jeneratör ve yük arasında yüksek kaliteli elektrik bağlantıları yapacaktır.
Fırçalar
Elektrik bağlantıları sağlanabilir. komütatör fırçalar yardımıyla dış yük devresinin yanı sıra.
Çalışma prensibi
DC jeneratörünün çalışma prensibi Faraday yasalarına dayanmaktadır elektromanyetik indüksiyon . Bir iletken kararsız bir manyetik alana yerleştirildiğinde, iletken içinde bir elektromotor kuvveti indüklenir. İndüklenen emf büyüklüğü aşağıdaki denklemden ölçülebilir: bir jeneratörün elektromotor kuvveti .
İletken kapalı bir şerit ile mevcutsa, indüklenen akım şeritte akacaktır. Bu jeneratörde saha bobinleri elektromanyetik alan oluşturacağı gibi armatür iletkenleri de alana çevrilir. Bu nedenle, armatür iletkenleri içinde elektromanyetik olarak indüklenen bir elektromotor kuvveti (emf) üretilecektir. İndüklenen akımın yolu Fleming’in sağ kuralıyla sağlanacaktır.
DC Jeneratör E.M.F Denklemi
dc jeneratörün emf denklemi Faraday'ın Elektromanyetik İndüksiyon Yasalarına göre Örneğin = PØZN / 60 A
Nerede Phi dır-dir
Webber içinde akı veya kutup
'Z' toplam bir armatür iletken sayısıdır
'P', bir jeneratördeki kutup sayısıdır
'A', armatür içindeki bir dizi paralel şerittir
'N' armatürün r.p.m cinsinden dönüşüdür (dakikadaki devir sayısı)
'E', armatür içindeki herhangi bir paralel şeritte indüklenen emf'dir
'Ör', paralel şeritlerin herhangi birinde oluşturulan emf'dir
'N / 60', saniyedeki dönüş sayısıdır
Bir dönüş süresi dt = 60 / N sn olacaktır
DC Jeneratör Türleri
DC jeneratörlerinin sınıflandırılması, kendi kendini uyarmanın yanı sıra ayrı ayrı uyarılı olmak üzere en önemli iki kategoride yapılabilir.
DC Jeneratör Türleri
Ayrı Heyecanlı
Ayrı olarak uyarılmış tipte, alan bobinleri otonom bir harici DC kaynağından güçlendirilir.
Kendinden Heyecanlı
Kendinden ikazlı tipte, saha bobinleri jeneratör ile üretilen akımdan güçlendirilir. İlk elektromotor kuvvetinin oluşumu, alan kutuplarındaki olağanüstü manyetizması nedeniyle gerçekleşecek.
Üretilen elektromotor kuvveti, alan bobinlerinde bir miktar akım beslenmesine neden olacak, bu nedenle alan akısını ve ayrıca elektromotor kuvvet üretimini artıracaktır. Ayrıca, bu tür dc jeneratörleri, seri sargılı, şönt sargılı ve bileşik sargılı olmak üzere üç tipte sınıflandırılabilir.
- Bir seri sargıda, hem alan sargısı hem de armatür sarımı birbirine seri olarak bağlanır.
- Şönt sargıda, hem saha sarımı hem de armatür sarımı birbirine paralel olarak bağlanır.
- Bileşik sargı, seri sargı ve şönt sargının karışımıdır.
DC Jeneratörün Verimliliği
% 85-95 verimlilik oranları ile DC jeneratörleri çok güvenilir
Bir jeneratörün çıktısının VI olduğunu düşünün
Bir jeneratörün girişi VI + Kayıplardır
Giriş = VI + I2aRa + Wc
Şönt alan akımı önemsiz ise, Ia = I (yaklaşık olarak)
Bundan sonra, n = VI / (VI + Ia2Ra + wc) = 1 / (1 + Ira / V + wc / VI)
En yüksek verimlilik için d / dt (Ira / V + wc / VI) = 0, aksi takdirde I2ra = wc
Bu nedenle, değişken kayıp sabit kayba eşit olduğunda verimlilik en yüksektir
En yüksek verime eşdeğer yük akımı I2ra = wc, aksi takdirde I = √wc / ra
DC Jeneratördeki Kayıplar
Piyasada, girdi enerjisindeki kayıp nedeniyle toplam girdi enerjisinin çıktıya dönüştürülemeyeceği farklı türde makineler mevcuttur. Dolayısıyla bu tip jeneratörde farklı kayıplar meydana gelebilir.
Bakır Kaybı
Armatür akımının 'Ia' ve armatür direncinin 'Ra' olduğu armatür bakır kaybında (Ia2Ra). Şönt sargılı gibi jeneratörler için alan bakır kaybı, neredeyse kararlı olan Ish2Rsh'ye eşdeğerdir. Seri sargılı jeneratörler için alan bakır kaybı, neredeyse kararlı olan Ise2 Rse'ye eşdeğerdir. Bileşik sargılı gibi jeneratörler için, dosyalanan bakır kaybı, neredeyse kararlı olan Icomp2 Rcomp'a benzer. Tam yük kayıplarında fırça teması nedeniyle bakır kayıpları% 20-30 meydana gelir.
Çekirdek veya Demir veya Manyetik Kayıp
Çekirdek kayıpların sınıflandırılması, histerezis ve girdap akımı gibi iki tipte yapılabilir.
Hassasiyet kaybı
Bu kayıp, esas olarak armatür göbeğinin ters dönmesi nedeniyle oluşur. Rotor çekirdeğinin her parçası dönüşümlü olarak kuzey ve güney gibi iki kutbun altından geçti ve buna uygun olarak S & N polaritesini elde etti. Çekirdek bir kutup setinin altında beslendiğinde, çekirdek bir dizi frekans dönüşünü tamamlayacaktır. Daha fazla bilgi edinmek için lütfen bu bağlantıya bakın Histerezis Kaybı Nedir: Faktörler ve Uygulamaları
Eddy Akım Kaybı
Armatür çekirdeği, devrimi boyunca manyetik akıyı keser ve emf, elektromanyetik indüksiyon yasalarına göre çekirdeğin dışında indüklenebilir, bu emf son derece küçüktür, ancak çekirdeğin yüzeyinde büyük bir akım oluşturur. Bu büyük akım girdap akımı olarak bilinir, oysa kayıp girdap akımı kaybı olarak adlandırılır.
Çekirdek kayıpları, bileşik ve şönt jeneratörleri için sabittir çünkü alan akımları neredeyse sabittir. Bu kayıp esas olarak tam yük kayıplarında% 20 ila% 30 meydana gelir.
Mekanik Kayıp
Mekanik kayıp, dönen armatürün hava sürtünmesi veya windage kayıpları olarak tanımlanabilir. Sürtünme kaybı, yataklar ve komütatördeki tam yük kayıplarının% 10 ila% 20'sini oluşturur.
Başıboş Kayıp
Başıboş kayıplar, esas olarak mekanik ve çekirdek gibi kayıpların birleştirilmesiyle oluşur. Bu kayıplara rotasyonel kayıplar da denir.
AC ve DC Jeneratör arasındaki fark
AC ve DC jeneratör arasındaki farkı tartışmadan önce, jeneratör kavramını bilmeliyiz. Genel olarak, jeneratörler AC ve DC olmak üzere iki türe ayrılır. Bu jeneratörlerin temel işlevi, gücü mekanikten elektriğe değiştirmektir. Bir AC jeneratörü, alternatif bir akım üretirken, DC jeneratörü doğrudan güç üretir.
Her iki jeneratör de elektrik enerjisi üretmek için Faraday yasasını kullanır. Bu yasa, bir iletkenin bir manyetik alan içinde değiştiğinde, iletken içindeki bir EMF'yi veya elektromanyetik kuvveti uyarmak için manyetik kuvvet çizgilerini kestiğini söyler. Bu indüklenen emfin büyüklüğü, esas olarak iletken boyunca manyetik hat kuvveti bağlantısına bağlıdır. İletkenin devresi kapatıldıktan sonra emf akımın akışına neden olabilir. Bir dc jeneratörün ana parçaları, manyetik alan içinde hareket eden manyetik alan ve iletkenlerdir.
AC ve DC jeneratörleri arasındaki temel farklar, en önemli elektrik konularından biridir. Bu farklılıklar, öğrencilerin bu konu hakkında çalışmasına yardımcı olabilir, ancak bundan önce, AC jeneratörleri ve dc jeneratörleri hakkında her ayrıntıyı bilmek gerekir, böylece farklılıkların anlaşılması çok kolaydır. Lütfen daha fazla bilgi edinmek için bu bağlantıya bakın. AC ve DC Jeneratör arasındaki fark.
Özellikler
DC jeneratörünün karakteristiği, iki ayrı büyüklük arasındaki grafiksel gösterim olarak tanımlanabilir. Bu grafik, bu grafik aracılığıyla terminal voltajı, yükler ve uyarma arasındaki ana ilişkiyi açıklayan kararlı durum özelliklerini gösterecektir. Bu jeneratörün en temel özellikleri aşağıda tartışılmaktadır.
Mıknatıslanma Özellikleri
Mıknatıslanma özellikleri, voltaj üretme farkını, aksi takdirde, sabit bir hızda alan akımı yoluyla yüksüz voltaj sağlar. Bu tür bir karakteristik, açık devre olarak da bilinir, aksi takdirde yüksüz karakteristiği.
İç Özellikler
DC jeneratörün dahili özellikleri, üretilen voltajın yanı sıra yük akımı arasında çizilebilir.
Dış veya Yük Karakteristikleri
Yük veya harici tip özellikleri, sabit bir hızda yük akımı ile terminal voltajı arasındaki ana ilişkileri sağlar.
Avantajlar
Bir bir dc jeneratörün dezavantajları aşağıdakileri dahil edin.
- DC jeneratörleri büyük çıktı üretir.
- Bu jeneratörlerin terminal yükü yüksektir.
- DC jeneratörlerinin tasarımı çok basittir
- Bunlar, eşit olmayan çıkış gücü oluşturmak için kullanılır.
- Bunlar% 85-95 verimlilik oranlarıyla son derece tutarlıdır.
- Güvenilir bir çıktı verirler.
- Hem hafif hem de kompakttırlar.
Dezavantajları
Bir DC jeneratörünün dezavantajları aşağıdakileri içerir.
- DC jeneratör bir transformatör ile kullanılamaz
- Bakır, mekanik, girdap vb. Birçok kayıp nedeniyle bu jeneratörün verimi düşüktür.
- Uzun mesafelerde voltaj düşüşü meydana gelebilir
- Ayrık halka komütatör kullanır, bu nedenle makine tasarımını karmaşıklaştırır
- Pahalı
- Yüksek bakım
- Enerji üretirken kıvılcımlar üretilecek
- İletim sırasında daha fazla enerji kaybedilecek
DC Jeneratörlerinin Uygulamaları
Farklı tipteki DC jeneratörlerinin uygulamaları aşağıdakileri içerir.
- Ayrı uyarımlı tip DC jeneratör, güçlendirme için olduğu kadar galvanik . Güç ve aydınlatma amacıyla kullanılır. alan düzenleyici
- Kendinden uyarımlı DC jeneratör veya şönt DC jeneratör, regülatör kullanılarak güç ve normal aydınlatma için kullanılır. Pil aydınlatması için kullanılabilir.
- DC serisi jeneratör, aydınlatma, sabit akım jeneratörü ve güçlendirici için ark lambalarında kullanılır.
- Aşağıdakileri sağlamak için bir bileşik DC jeneratör kullanılır. güç kaynağı DC kaynak makineleri için.
- Seviye bileşik DC jeneratör pansiyonlar, orman evleri, ofisler vb. için güç kaynağı sağlamak için kullanılır.
- Bileşik üzerinde DC jeneratör, Besleyicilerdeki voltaj düşüşünü telafi etmek için kullanılır.
Böylece, bu tamamen DC üreteci . Son olarak, yukarıdaki bilgilerden, DC jeneratörlerinin temel avantajlarının basit yapı ve tasarım içerdiği, paralel çalışmanın kolay olduğu ve sistem stabilite problemlerinin alternatörlerden daha az olmadığı sonucuna varabiliriz. İşte size bir soru, DC jeneratörlerinin dezavantajları nelerdir?
