Изграждане на DC генератор

Дефиниция на DC генератор

DC генератор се дефинира като електрическо устройство, което преобразува механична енергия в постоянен ток (DC). Работи по принципа на електромагнитната индукция, когато проводник преминава през магнитно поле, създава потенциална разлика в проводника, която, ако е свързана с затворена верига, причинява ток да протече.

Структура на DC генератор

Каркас

Каркасът обикновено е направен от леен чугун или стомана, в зависимост от размера и теглото на генератора.

Използване на каркаса

Той държи магнитните полюси на генератора на място и действа като защитен покрив за машината.

Пренася магнитния поток, произвеждан от полевото оплитане.

Магнитни полюси и полево оплитане

Магнитните полюси и полевото оплитане са неподвижните компоненти на DC генератор, които генерират основното магнитно поле в машината. Те са прикрепени вътрешно и външно към каркаса.

Вертикалната стълба е направена от слоеста стомана или твърдо леена чугун или стомана. Слоестата конструкция намалява загубите от циклонни токове в магнитните полюси. Полюсите са издути, което означава, че се издуват надолу от каркаса.

Арматура

Арматурата се дефинира като въртящата се част на DC генератор, която носи арматурното оплитане, в което електродвижещата сила се индуцира от магнитното поле. Тя е монтирана на вал, който върти между полюсите.

Ядрото на арматурата е направено от слоеста стомана с пази по външната си повърхност. Тези пази се използват за държане на арматурните проводници, изолирани един от друг и от ядрото. Слоестата конструкция намалява загубите от циклонни токове в ядрото.

Арматурното оплитане се формира чрез свързване на няколко спирала от изолиран меден проводник или лента в специфичен модел. Има два типа арматурно оплитане: лапово оплитане и вълново оплитане.

Лапово оплитане: В този тип оплитане, всяко крайче на спирала се свързва със съседен комутаторен сегмент и друг край на спирала от същата страна на арматурата.

Вълново оплитане: В този тип оплитане, всяко крайче на спирала се свързва с комутаторен сегмент, който е на разстояние на един полюс от комутаторния сегмент и свързан с друг край на спирала от другата страна на арматурата.

Комутатор

Комутаторът е механично устройство, което преобразува индуцирания в арматурното оплитане алтернативен ток в постоянен ток на двете края на терминалите на товара. Действа като выпрямител за генериране на постоянен ток.

Комутаторът се състои от клиновидни сегменти от твърда мед, които са изолирани един от друг и от вала чрез плочки от мика. Всякъв сегмент е свързан с арматурния проводник чрез възходящ или конектор.

Сегментите на комутатора са подредени в цилиндрична форма около оста и въртят с оста. Броят на сегментите зависи от броя на спиралите в арматурното оплитане.

Електрическа четка

Четките са направени от блокове от въглерод или графит, които събират тока от комутаторния сегмент и го предават към външна верига. Те осигуряват и електрически контакт между неподвижните и въртящите се части на генератора.

Четките са разположени в правоъгълни кутии, наречени четкови кутии, които са прикрепени към каркаса или кутията за подпора. Четковата кутия има пружина, която позволява четката да бъде натисната със съответно налягане срещу комутатора. Четката трябва да бъде поставена на комутатора, където индуцираният ток в арматурния проводник променя посоката си. Тези места се наричат нейтрални зони или геометрични нейтрални оси (GNA).

Подпора

Подпорите се използват за поддържане на въртящия се вал на генератора и намаляване на триенето между вала и неподвижните компоненти. Те позволяват и вала да върти гладко и равномерно.

За малки генератори се използват топчиести подпори, защото те имат ниско триене и висока ефективност. За големи генератори се използват ролкови подпори, защото могат да издържат тежки товари и удари.

Подпорите трябва да бъдат правилно смачкани, за да се осигури гладка работа и дълг срок на служба на генератора. Смачкането може да се извърши чрез маслени пръстени, маслени купи, мастилни чаши или системи за принудително смачкане.

Работен принцип

Когато арматурата върти в магнитно поле, тя индуцира електродвижеща сила в проводника според законите на Фарадей за електромагнитната индукция.

Типове DC генератори

Индивидуално возбуден DC генератор: В този тип, возбудителната спирала се возбужда от независим източник на DC напрежение, такъв като батерия или друг DC генератор.

Самовозбуден DC генератор: В този тип, возбудителната спирала се возбужда от собственото генерирано напрежение след първоначална магнетизация чрез остатъчен магнетизъм. Има три подтипа: редовна спирала, разделяща спирала и композитна спирала.

DC генератор с постоянен магнит: В този тип, няма магнитно поле спирала, но постоянен магнит, който предоставя постоянен магнитен поток.

Приложение

• Зареждане на батерии за автомобили, инвертори и соларни панели.

• Електрообезпечаване на тракционни мотори за електромобили, влакове и кранове.

• Електрообезпечаване на дъга сварочна машина, оборудване за гальванично покриване и електролитен процес.

• Осигуряване на енергия в отдалечени райони, където AC предаването не е възможно или икономично.

• Електрообезпечаване на тестове на AC машини и вериги.

Заключение

DC генератор е важен апарат за преобразуване на механична енергия в електрическа енергия чрез електромагнитна индукция. Разполага с няколко компонента, като каркас, полюс, полево оплитане, арматура, комутатор, четка и подпора, които работят заедно, за да произведат постоянен ток. DC генераторите могат да бъдат разделени на различни типове според техния метод на возбуждане. DC генераторите имат множество приложения в различни области, като зареждане на батерии, тракция, сваряване, гальванично покриване, електролиз и отдалечено електрообезпечаване.