Die Initiale elektromagnetisch Generator (Faradaysche Scheibe) wurde von dem britischen Wissenschaftler Michael Faraday im Jahr 1831 erfunden Gleichstromgenerator ist ein elektrisches Gerät zur Erzeugung elektrische Energie . Die Hauptfunktion dieses Geräts besteht darin, mechanische Energie in elektrische Energie umzuwandeln. Es gibt verschiedene Arten von mechanischen Energiequellen wie Handkurbeln, Verbrennungsmotoren, Wasserturbinen, Gas- und Dampfturbinen. Der Generator versorgt alle mit Strom Stromnetze . Die Umkehrfunktion des Generators kann durch einen Elektromotor erfolgen. Die Hauptfunktion des Motors besteht darin, elektrische Energie in mechanische umzuwandeln. Sowohl Motoren als auch Generatoren weisen ähnliche Merkmale auf. Dieser Artikel beschreibt eine Übersicht über Gleichstromgeneratoren.
Was ist ein Gleichstromgenerator?
Ein Gleichstromgenerator oder Gleichstromgenerator ist eine Art von elektrischer Maschine, und die Hauptfunktion dieser Maschine ist zu wandeln mechanische Energie in Gleichstrom um. Der Energieänderungsprozess verwendet das Prinzip der energetisch induzierten elektromotorischen Kraft. Das Gleichstromgeneratordiagramm wird unten gezeigt.
Gleichstromgenerator
Wenn ein Dirigent aufschlitzt magnetischer Fluss Dann wird in ihm eine energetisch induzierte elektromotorische Kraft erzeugt, die auf dem Prinzip der elektromagnetischen Induktion von basiert Faradays Gesetze . Diese elektromotorische Kraft kann einen Stromfluss verursachen, wenn der Leiterkreis nicht geöffnet ist.
Konstruktion
Ein Gleichstromgenerator wird auch als verwendet Gleichspannungs Motor ohne seine Konstruktion zu ändern. Daher kann ein Gleichstrommotor, ansonsten ein Gleichstromgenerator, allgemein als a bezeichnet werden Gleichstrommaschine. Der Bau eines 4-poliger Gleichstromgenerator wird unten gezeigt. Dieser Generator besteht aus Verschiedene Teile wie Joch, Stangen & Stangenschuhe, Feldwicklung, Ankerkern, Ankerwicklung, Kommutator & Bürsten. Die beiden wesentlichen Teile dieses Geräts sind jedoch sowohl der Stator als auch der Rotor .
Stator
Der Stator ist ein wesentlicher Bestandteil des Gleichstromgenerators, und die Hauptfunktion besteht darin, die Magnetfelder bereitzustellen, in denen sich die Spulen drehen. Dies schließt stabile Magnete ein, von denen zwei mit umgekehrten Polen ausgerichtet sind. Diese Magnete sind so angeordnet, dass sie in den Bereich des Rotors passen.
Rotor oder Ankerkern
Rotor oder Ankerkern ist der zweite wesentliche Teil des Gleichstromgenerators und umfasst geschlitzte Eisenbleche mit Schlitzen, die gestapelt sind, um a zu formen zylindrischer Ankerkern . Im Allgemeinen werden diese Laminierungen angeboten, um den Verlust aufgrund der zu verringern Wirbelstrom .
Ankerwicklungen
Die Ankerkernschlitze werden hauptsächlich zum Halten der Ankerwicklungen verwendet. Diese liegen in Form einer geschlossenen Wicklung vor und sind zur Erhöhung der Summe des erzeugten Stroms in Reihe und parallel geschaltet.
Joch
Die äußere Struktur des Gleichstromgenerators ist Joch und besteht aus Gusseisen, ansonsten Stahl. Es gibt die notwendige mechanische Kraft zum Tragen der Magnetfluss durch die Pole gegeben.
Stangen
Diese dienen hauptsächlich zum Halten der Feldwicklungen. Normalerweise sind diese Wicklungen auf die Pole gewickelt und in Reihe geschaltet, ansonsten parallel durch die Ankerwicklungen . Darüber hinaus geben die Pole beim Schweißen eine Verbindung zum Joch, andernfalls werden Schrauben verwendet.
Pole Schuh
Der Polschuh wird hauptsächlich zum Verteilen des Magnetflusses sowie zum Verhindern des Herunterfallens der Feldspule verwendet.
Kommutator
Die Arbeitsweise des Kommutators ist wie ein Gleichrichter zum Wechseln Wechselstrom Spannung zum Gleichspannung innerhalb des Ankers über die Bürsten wickeln. Es ist mit einem Kupfersegment konstruiert und jedes Kupfersegment ist mit Hilfe von voreinander geschützt Glimmerplatten . Es befindet sich auf der Welle der Maschine.
Kommutator im Gleichstromgenerator
DC-Generator-Kommutatorfunktion
Die Hauptfunktion des Kommutators im Gleichstromgenerator besteht darin, den Wechselstrom in Gleichstrom umzuwandeln. Es wirkt wie ein Umkehrschalter und seine Rolle im Generator wird unten diskutiert.
Die EMK, die in der Ankerspule des Generators induziert wird, wechselt. Der Stromfluss innerhalb der Ankerspule kann also auch Wechselstrom sein. Dieser Strom kann durch den Kommutator zum genauen Zeitpunkt umgekehrt werden, sobald die Ankerspule die magnetische unverzerrte Achse kreuzt. Somit erreicht die Last einen Gleichstrom oder einen unidirektionalen Strom.
Der Kommutator garantiert, dass der Stromfluss vom Generator für immer in eine Richtung fließt. Die Bürsten stellen durch Bewegen des Kommutators hochwertige elektrische Verbindungen zwischen dem Generator und der Last her.
Pinsel
Die elektrischen Verbindungen können zwischen dem Kommutator sowie den äußeren Lastkreis mit Hilfe von Bürsten.
Arbeitsprinzip
Das Funktionsprinzip des Gleichstromgenerators basiert auf Faradays Gesetzen von Elektromagnetische Induktion . Befindet sich ein Leiter in einem instabilen Magnetfeld, wird im Leiter eine elektromotorische Kraft induziert. Die induzierte e.m.f-Größe kann aus der Gleichung von gemessen werden die elektromotorische Kraft eines Generators .
Wenn der Leiter mit einer geschlossenen Spur vorhanden ist, fließt der induzierte Strom in der Spur. In diesem Generator erzeugen Feldspulen ein elektromagnetisches Feld und die Ankerleiter werden in das Feld umgewandelt. Daher wird in den Ankerleitern eine elektromagnetisch induzierte elektromotorische Kraft (e.m.f) erzeugt. Der Pfad des induzierten Stroms wird durch Flemings rechte Regel bereitgestellt.
Gleichstromgenerator E.M.F.
Das EMK-Gleichung des Gleichstromgenerators nach Faradays Gesetzen der elektromagnetischen Induktion ist ZB = PØZN / 60 A.
Wo Phi ist
Flussmittel oder Pol innerhalb von Webber
'Z' ist die Gesamtzahl der Ankerleiter
'P' ist eine Anzahl von Polen in einem Generator
'A' ist eine Anzahl von parallelen Spuren innerhalb des Ankers
'N' ist die Drehung des Ankers in U / min (Umdrehungen pro Minute).
'E' ist der induzierte e.m.f in einer beliebigen parallelen Spur innerhalb des Ankers
'Eg' ist der erzeugte e.m.f in einer der parallelen Spuren
'N / 60' ist die Anzahl der Umdrehungen pro Sekunde
Die Zeit für eine Umdrehung beträgt dt = 60 / N Sek
Arten von Gleichstromgeneratoren
Die Klassifizierung von Gleichstromgeneratoren kann in zwei wichtigste Kategorien erfolgen, nämlich getrennt angeregt sowie selbsterregt.
Arten von Gleichstromgeneratoren
Getrennt aufgeregt
Beim separat angeregten Typ werden die Feldspulen von einer autonomen externen Gleichstromquelle verstärkt.
Selbst aufgeregt
Beim selbsterregten Typ werden die Feldspulen aus dem mit dem Generator erzeugten Strom verstärkt. Die Erzeugung der ersten elektromotorischen Kraft erfolgt aufgrund ihres hervorragenden Magnetismus innerhalb der Feldpole.
Die erzeugte elektromotorische Kraft bewirkt, dass ein Bruchteil des Stroms in den Feldspulen zugeführt wird, wodurch der Feldfluss sowie die Erzeugung der elektromotorischen Kraft erhöht werden. Ferner können diese Arten von Gleichstromgeneratoren in drei Typen eingeteilt werden, nämlich Reihen-, Nebenschluss- und Verbundwicklung.
- Bei einer Reihenwicklung sind sowohl die Feldwicklung als auch die Ankerwicklung in Reihe miteinander geschaltet.
- Bei Nebenschlusswicklung sind sowohl die Feldwicklung als auch die Ankerwicklung parallel zueinander geschaltet.
- Die Verbundwicklung ist die Mischung aus Reihenwicklung und Nebenschlusswicklung.
Die Effizienz des Gleichstromgenerators
Gleichstromgeneratoren sind mit Wirkungsgraden von 85-95% sehr zuverlässig
Angenommen, die Ausgabe eines Generators ist VI
Der Eingang eines Generators ist VI + Verluste
Eingang = VI + I2aRa + Wc
Wenn der Nebenschlussfeldstrom unbedeutend ist, ist Ia = I (ungefähr)
Danach ist n = VI / (VI + Ia2Ra + wc) = 1 / (1 + Ira / V + wc / VI)
Für höchste Effizienz ist d / dt (Ira / V + wc / VI) = 0, andernfalls ist I2ra = wc
Daher ist die Effizienz am höchsten, wenn der variable Verlust dem konstanten Verlust entspricht
Der Laststrom, der dem höchsten Wirkungsgrad entspricht, ist I2ra = wc, andernfalls ist I = √wc / ra
Verluste im Gleichstromgenerator
Es gibt verschiedene Arten von Maschinen auf dem Markt, bei denen die gesamte Eingangsenergie aufgrund des Verlusts an Eingangsenergie nicht in Leistung umgewandelt werden kann. Bei diesem Generatortyp können also unterschiedliche Verluste auftreten.
Kupferverlust
Bei Ankerkupferverlust (Ia2Ra), bei dem der Ankerstrom 'Ia' und der Ankerwiderstand 'Ra' ist. Für Generatoren wie Shunt-Wunde entspricht der Feldkupferverlust Ish2Rsh, das nahezu stabil ist. Bei Generatoren wie einer Reihenwicklung entspricht der Feldkupferverlust Ise2 Rse, das ebenfalls nahezu stabil ist. Bei Generatoren wie Verbundwicklungen ist der abgeleitete Kupferverlust ähnlich wie bei Icomp2 Rcomp, der ebenfalls nahezu stabil ist. Bei Volllastverlusten treten Kupferverluste aufgrund des Bürstenkontakts um 20-30% auf.
Kern oder Eisen oder magnetischer Verlust
Die Klassifizierung der Kernverluste kann in zwei Typen wie Hysterese und Wirbelstrom erfolgen
Hystereseverlust
Dieser Verlust tritt hauptsächlich aufgrund der Umkehrung des Ankerkerns auf. Jeder Teil des Rotorkerns, der abwechselnd wie Nord und Süd unter den beiden Polen verläuft, erreicht entsprechend die S & N-Polarität. Immer wenn der Kern unter einem Polsatz versorgt, beendet der Kern eine Reihe von Frequenzumkehrungen. Weitere Informationen finden Sie unter diesem Link Was ist Hystereseverlust: Faktoren und ihre Anwendungen
Wirbelstromverlust
Der Ankerkern schneidet den Magnetfluss während seiner gesamten Umdrehung auf und e.m.f kann innerhalb der Außenseite des Kerns induziert werden, basierend auf den elektromagnetischen Induktionsgesetzen. Diese EMK ist extrem klein, erzeugt jedoch einen großen Strom in der Oberfläche des Kerns. Dieser enorme Strom wird als Wirbelstrom bezeichnet, während der Verlust als Wirbelstromverlust bezeichnet wird.
Kernverluste sind für Verbund- und Nebenschlussgeneratoren stabil, da ihre Feldströme nahezu stabil sind. Dieser Verlust tritt hauptsächlich bei Volllastverlusten zwischen 20% und 30% auf.
Mechanischer Verlust
Mechanischer Verlust kann als Luftreibung oder Luftwiderstand des rotierenden Ankers definiert werden. Der Reibungsverlust tritt hauptsächlich bei 10% bis 20% der Volllastverluste an Lagern und Kommutator auf.
Streuverlust
Streuverluste entstehen hauptsächlich durch die Kombination der Verluste wie Kern sowie mechanisch. Diese Verluste werden auch Rotationsverluste genannt.
Unterschied zwischen AC- und DC-Generator
Bevor wir den Unterschied zwischen AC- und DC-Generatoren diskutieren können, müssen wir das Konzept der Generatoren kennen. Im Allgemeinen werden Generatoren in zwei Typen wie Wechselstrom und Gleichstrom eingeteilt. Die Hauptfunktion dieser Generatoren besteht darin, die Leistung von mechanisch auf elektrisch umzustellen. Ein Wechselstromgenerator erzeugt einen Wechselstrom, während der Gleichstromgenerator Gleichstrom erzeugt.
Beide Generatoren verwenden das Faradaysche Gesetz, um elektrischen Strom zu erzeugen. Dieses Gesetz besagt, dass ein Leiter, sobald er sich innerhalb eines Magnetfelds verschiebt, magnetische Kraftlinien aufschlitzt, um eine EMF oder elektromagnetische Kraft innerhalb des Leiters zu stimulieren. Die Größe dieser induzierten EMK hängt hauptsächlich von der magnetischen Linienkraftverbindung durch den Leiter ab. Sobald der Stromkreis des Leiters geschlossen ist, kann die EMK einen Stromfluss verursachen. Die Hauptteile eines Gleichstromgenerators sind das Magnetfeld und die Leiter, die sich innerhalb des Magnetfelds bewegen.
Die Hauptunterschiede zwischen AC- und DC-Generatoren sind eines der wichtigsten elektrischen Themen. Diese Unterschiede können den Schülern helfen, sich mit diesem Thema zu befassen. Zuvor sollte man jedoch die Wechselstromgeneratoren sowie die Gleichstromgeneratoren bis ins kleinste Detail kennen, damit die Unterschiede sehr einfach zu verstehen sind. Weitere Informationen zu The finden Sie unter diesem Link Unterschied zwischen AC- und DC-Generator.
Eigenschaften
Die Charakteristik des Gleichstromgenerators kann als grafische Darstellung zwischen den beiden getrennten Größen definiert werden. Dieses Diagramm zeigt die stationären Eigenschaften, die die Hauptbeziehung zwischen Klemmenspannung, Lasten und Erregung durch dieses Diagramm erklären. Die wichtigsten Eigenschaften dieses Generators werden nachstehend erörtert.
Magnetisierungseigenschaften
Die Magnetisierungseigenschaften liefern den Unterschied der Erzeugung einer Spannung, ansonsten eine Leerlaufspannung durch Feldstrom bei einer stabilen Geschwindigkeit. Diese Art von Kennlinie wird auch als Leerlaufkennlinie bezeichnet, ansonsten als Leerlaufkennlinie.
Interne Merkmale
Die internen Eigenschaften des Gleichstromgenerators können zwischen dem Laststrom und der erzeugten Spannung aufgetragen werden.
Externe oder Lastmerkmale
Die Last- oder externen Typcharakteristiken liefern die Hauptbeziehungen zwischen dem Laststrom sowie der Klemmenspannung bei einer stabilen Geschwindigkeit.
Vorteile
Die a Vorteile eines Gleichstromgenerators das Folgende einschließen.
- Gleichstromgeneratoren erzeugen eine große Leistung.
- Die Klemmenlast dieser Generatoren ist hoch.
- Das Design von Gleichstromgeneratoren ist sehr einfach
- Diese werden verwendet, um eine ungleichmäßige Ausgangsleistung zu erzeugen.
- Diese stimmen mit 85-95% der Wirkungsgrade extrem überein
- Sie geben eine zuverlässige Ausgabe.
- Sie sind sowohl leicht als auch kompakt.
Nachteile
Die Nachteile eines Gleichstromgenerators umfassen die folgenden.
- Der Gleichstromgenerator kann nicht mit einem Transformator verwendet werden
- Der Wirkungsgrad dieses Generators ist aufgrund vieler Verluste wie Kupfer, Mechanik, Wirbel usw. gering.
- Über große Entfernungen kann ein Spannungsabfall auftreten
- Es wird ein Split-Ring-Kommutator verwendet, wodurch das Maschinendesign kompliziert wird
- Teuer
- Hohe Wartung
- Die Funken werden bei der Energieerzeugung erzeugt
- Während der Übertragung geht mehr Energie verloren
Anwendungen von Gleichstromgeneratoren
Die Anwendungen verschiedener Arten von Gleichstromgeneratoren umfassen Folgendes.
- Der separat erregte Gleichstromgenerator wird sowohl zum Boosten als auch zum Boosten verwendet Galvanisieren . Es wird für Strom- und Beleuchtungszwecke mit a verwendet Feldregler
- Der selbsterregte Gleichstromgenerator oder Shunt-Gleichstromgenerator wird sowohl für die Stromversorgung als auch für die normale Beleuchtung mit dem Regler verwendet. Es kann für die Batteriebeleuchtung verwendet werden.
- Der Serien-Gleichstromgenerator wird in Bogenlampen für Beleuchtung, Stabilstromgenerator und Booster verwendet.
- Ein zusammengesetzter Gleichstromgenerator wird verwendet, um die Netzteil für Gleichstromschweißmaschinen.
- Füllstandsverbindung DC Generator wird verwendet, um eine Stromversorgung für Herbergen, Lodges, Büros usw. bereitzustellen.
- Über der Verbindung wird ein Gleichstromgenerator verwendet, um den Spannungsabfall in den Abzweigen zu erstatten.
Das ist also alles über der Gleichstromgenerator . Aus den obigen Informationen können wir schließlich schließen, dass die Hauptvorteile von Gleichstromgeneratoren eine einfache Konstruktion und Konstruktion sind, der Parallelbetrieb einfach ist und Systemstabilitätsprobleme weniger ähnlich sind als bei den Lichtmaschinen. Hier ist eine Frage für Sie, was sind die Nachteile von Gleichstromgeneratoren?
