Výstavba stejnosměrného generátoru

Definice stejnosměrného generátoru

Stejnosměrný generátor je elektrické zařízení, které přeměňuje mechanickou energii na stejnosměrný (DC) proud. Pracuje podle principu elektromagnetické indukce, když vodič prochází magnetickým polem, vytváří se v něm rozdíl potenciálů, který, pokud je spojen s uzavřeným obvodem, způsobí průtok proudu.

Struktura stejnosměrného generátoru

Jel

Jel je obvykle vyroben z odlitého železa nebo odlité oceli, v závislosti na velikosti a hmotnosti generátoru.

Použití jelu

Drží magnety generátoru na místě a slouží jako ochranná krytina stroje.

Přenáší magnetický tok vyprodukovaný cívkováním pole.

Magnetické póly a cívkování pole

Magnetické póly a cívkování pole jsou stacionární komponenty stejnosměrného generátoru, které generují hlavní magnetické pole v stroji. Jsou připevněny uvnitř a vně jelu.

Svislá tyč je vyrobena z laminované oceli nebo pevného odlitého železa nebo oceli. Laminace snižuje ztráty proudů víru v magnetických pólích. Póly jsou vystupující, což znamená, že vystupují směrem dovnitř od jelu.

Anker

Anker je definován jako otáčející se část stejnosměrného generátoru, která nese ankerové cívkování, ve kterém je elektromotorická síla indukována magnetickým polem. Je namontován na hřídel, která se otáčí mezi póly.

Jádro ankeru je vyrobeno z laminované oceli s drážkami na své vnější povrchu. Tyto drážky jsou používány k držení ankerových vodičů izolovaných od sebe a od jádra. Laminace snižuje ztráty proudů víru v jádře.

Ankerové cívkování je tvořeno propojením několika cívek izolovaného měděného drátu nebo pásky v konkrétním vzoru. Existují dva typy ankerového cívkování: lap cívkování a vlnové cívkování.

Lap cívkování: V tomto typu cívkování je každý konec cívky spojen s vedlejším segmentem komutátoru a dalším koncem cívky na stejné straně ankeru.

Vlnové cívkování: V tomto typu cívkování je každý konec cívky spojen s segmentem komutátoru, který je jedním pólovým vzdáleností od segmentu komutátoru a spojen s dalším koncem cívky na druhé straně ankeru.

Komutátor

Komutátor je mechanické zařízení, které převádí AC elektromotorickou sílu indukovanou v ankerovém cívkování na DC napětí na obou koncích zátěžového terminálu. Slouží jako odporovka pro generování stejnosměrného proudu.

Komutátor se skládá z klínovitých segmentů tvrdého taženého nebo kovaného mědi, které jsou izolovány od sebe a od hřídele listy miki. Každý segment je spojen s ankerovým vodičem přes vývod nebo spojovací část.

Segmenty komutátoru jsou uspořádány do válcového tvaru na ose a otáčejí se s osou. Počet segmentů závisí na počtu civek v ankerovém cívkování.

Elektrický kartáček

Kartáčky jsou vyrobeny z uhlíkových nebo grafitových bloků, které sbírají proud z segmentu komutátoru a předávají ho do externího obvodu. Poskytují také elektrický kontakt mezi stacionárními a otáčejícími se částmi generátoru.

Kartáčky jsou umístěny v obdélných krabicích zvaných kartáčkové držáky, které jsou připojeny k jelu nebo ložiskovému držákovi. Kartáčkový držák má pružinu, která umožňuje, aby kartáček byl tlačen proti komutátoru s vhodným tlakem. Kartáček by měl být umístěn na komutátoru, kde se indukovaná elektromotorická síla v ankerovém vodiči mění svým směrem. Tyto místa se nazývají neutrální zóny nebo geometrické neutrální osy (GNA).

Ložisko

Ložiska se používají k podpoře otáčející se hřídele generátoru a k snížení tření mezi hřídelí a stacionárními komponentami. Umožňují také hladké a rovnoměrné otáčení hřídele.

Pro malé generátory se používají kulové ložiska, protože mají nízké tření a vysokou efektivitu. Pro velké generátory se používají valcová ložiska, protože mohou snést těžké zatížení a nárazy.

Ložiska musí být správně mazaná, aby zajistila hladkou práci a dlouhou životnost generátoru. Mazání lze provést prostřednictvím olejových kroužků, olejových lázní, mazacích šálků nebo systémy přinutitelného mazání.

Princip fungování

Když se anker otáčí v magnetickém poli, indukuje elektromotorickou sílu v vodiči podle Faradayova zákona elektromagnetické indukce.

Typy stejnosměrných generátorů

Externě excitovaný stejnosměrný generátor: V tomto typu je cívka excitačního pole excitována nezávislým externím DC zdrojem, jako je baterie nebo jiný stejnosměrný generátor.

Samozásobný stejnosměrný generátor: V tomto typu je cívka excitačního pole excitována vlastním vygenerovaným napětím po počáteční magnetizaci prostřednictvím reziduálního magnetismu. Existují tři podtypy: sériové cívkování, rozdělené cívkování a kombinované cívkování.

Stejnosměrný generátor s trvalým magnét