Генераторы работают по принципу постоянного или переменного тока, и разные типы генераторов служат разным целям. Чтобы отличать генераторы постоянного тока от генераторов переменного тока, вам необходимо знать о некоторых аспектах, касающихся их, таких как их работа, определение, части генератора и принцип их работы.
Генераторы постоянного тока — это электрические генераторы, преобразующие механическую энергию в постоянный ток. Постоянный ток — это однонаправленный поток электрического заряда.
Здесь мы подробно рассказали о концепции и работе генератора постоянного тока.
Закон индукции Фарадея в генераторе постоянного тока
Важно обновить Закон индукции Фарадея, который действует как принцип работы электродвигателей, соленоидов, трансформаторов, катушек индуктивности и генераторов как переменного, так и постоянного тока.
Фарадейс провел серию экспериментов, которые помогли ему вывести два основных закона электромагнитной индукции:
- Первый закон электромагнитной индукции: Первый закон электромагнетизма показывает, как магнитное поле будет взаимодействовать с электрической цепью для создания электродвижущей силы (ЭДС).
Другими словами, изменение магнитного потока, связанного с катушкой, приведет к возникновению электродвижущей силы (ЭДС) на катушке. И если не будет изменения магнитного потока, не будет генерирования электродвижущей силы (ЭДС).
- Второй закон электромагнитной индукции: Он гласит, что величина ЭДС, генерируемой в катушке, равна скорости изменения потока, который связан с катушкой. ЭДС пропорциональна произведению числа витков в катушке и потока, связанного с катушкой.
Его можно представить следующим образом:
ЭДС = -N (DϕB / dt)
Где N = количество витков
ϕb = магнитный поток (BA)
B = внешнее магнитное поле
A = площадь катушки
Согласно закону Ленца, отрицательный знак показывает, что индуцируемая ЭДС всегда противодействует изменению потока.
Из приведенного выше уравнения можно сделать вывод, что, увеличивая количество витков в катушке или увеличивая внешнее магнитное поле, мы можем увеличить электродвижущую силу (ЭДС).
ГЕНЕРАТОРЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА
Электрогенераторы — это машины, вырабатывающие электрический ток. Они используют механическую энергию для преобразования ее в электрическую. Существуют различные примеры, когда механическая энергия используется для производства электроэнергии, такие как ветряные, паровые, газовые турбины, двигатели внутреннего сгорания и т.д.
Работа генераторов постоянного тока основана на законе электромагнитной индукции Фарадея, подробно описанном выше.
В зависимости от производительности генераторы можно разделить на два разных типа:
- Генераторы переменного тока.
- Генераторы постоянного тока.
ТИПЫ ГЕНЕРАТОРОВ ПОСТОЯННОГО ТОКА
Существует два основных типа генераторов постоянного тока. Эта классификация основана на методе возбуждения полем и представлена следующим образом:
- Генераторы постоянного тока с раздельным возбуждением: Как следует из названия, в генераторах этого типа обмотка с запайным магнитом питается от внешнего источника.
- Генераторы постоянного тока с автономным возбуждением: Эти генераторы имеют обмотку возбуждающего магнита, питаемую от выхода самого генератора. Кроме того, эти типы генераторов можно разделить на три различных типа:
- Генераторы с обмоткой серии: В этом типе обмотка возбуждения соединена последовательно с обмоткой якоря из-за того, что весь ток протекает через обмотку возбуждения и нагрузку.
- Генераторы с шунтирующей обмоткой: В этом типе обмотка возбуждения подключена параллельно обмотке якоря, из-за чего только часть тока якоря протекает через шунтирующую обмотку возбуждения, а остальной ток протекает через нагрузку.
- Генераторы с составной обмоткой: Это комбинация двух вышеупомянутых. На каждом полюсе имеется два набора обмоток возбуждения, одна из которых параллельна якорю, а другая подключена последовательно с якорем.
Детали генератора постоянного тока
Генератор постоянного тока состоит из различных частей, которые подробно описаны в таблице ниже:
| Часть | Описание |
| Сердечник или ротор якоря | Это одна из важнейших частей генератора постоянного тока, цилиндрическая по конструкции и ламинированная, чтобы избежать потери тока из-за вихревых токов. Этот цилиндрический сердечник состоит из стальных пластин с прорезями, расположенных вместе для придания сердечнику цилиндрической формы. |
| Stator | Он также является одной из важнейших частей и состоит из двух наборов магнитов, назначение которых — создавать стабильное магнитное поле в области вращения катушки. Оба магнита расположены противоположными полюсами друг к другу. |
| Yoke | Это внешняя цилиндрическая конструкция генератора постоянного тока. Он обеспечивает механическую мощность для передачи магнитного потока, передаваемого через полюса. |
| Коммутатор | Основное назначение коммутатора — преобразовывать переменный ток в постоянный. Он состоит из медных сегментов, и каждый сегмент защищен от другого с помощью листов слюды. |
| Полюса | Их основное назначение — поддерживать намотанные на них обмотки возбуждения. Эти опиленные обмотки могут быть соединены последовательно или параллельно и помогают увеличить площадь поперечного сечения магнитной цепи. |
| Pole Shoe | Они помогают распределять магнитный поток и одновременно защищают катушку возбуждения от падения. |
| Обмотка якоря | Они присутствуют в сердечнике якоря и могут располагаться последовательно или параллельно для увеличения площади поперечного сечения магнитопровода. |
| Кисти | Они состоят из углеродных блоков и обеспечивают электрическое соединение между внешней цепью нагрузки и коллектором. |
| Shaft | Он изготовлен из мягкой стали с максимальной прочностью на разрыв, и к нему прикреплены все вращающиеся детали, такие как сердечник якоря, охлаждающие вентиляторы и т.д. |
Применение генератора постоянного тока
Генератор постоянного тока может использоваться по-разному, как указано ниже:
- Поскольку генераторы постоянного тока могут вырабатывать широкий диапазон выходного напряжения, они используются в лабораториях и для коммерческих испытаний.
- Они используются для питания двигателей постоянного тока.
- Они используются в последовательном дуговом освещении, а также для повышения напряжения в фидерах.
- Их можно использовать для зарядки аккумуляторов, а также для освещения и электроснабжения.
Потери в генераторах постоянного тока
В генераторах постоянного тока также происходят потери энергии, т.Е. полная механическая форма энергии не преобразуется на 100% в электрическую энергию. Эти потери в основном бывают трех типов.:
- Потеря меди: Такого рода потери происходят в обмотках якоря и возбуждающей меди, которые, в свою очередь, включают потерю меди в якоре, потерю полевой меди и потерю контактного сопротивления щетки.
- Потери от обесточивания: Этот тип потерь состоит из потерь на вихревые токи и гистерезисные потери и возникают в железном сердечнике якоря, поэтому классифицируются как потери от обесточивания.
- Механические потери: Эти потери происходят из-за трения в подшипниках и коллекторе и составляют 10-20% от общих потерь.
Заключение
Работающие в соответствии с законами индукции Фарадея, генераторы постоянного тока отлично подходят для практического использования. Теперь, когда вы знаете о генераторах постоянного тока, почему бы не узнать немного больше и о генераторах переменного тока?