ساخت ژنراتور دی‌سی

تعریف مولد الکتریسیته مستقیم

مولد الکتریسیته مستقیم به دستگاه الکتریکی اشاره دارد که انرژی مکانیکی را به الکتریسیته مستقیم (DC) تبدیل می‌کند. این دستگاه بر اساس اصل القای الکترومغناطیسی کار می‌کند، وقتی رسانا در میدان مغناطیسی عبور می‌کند، اختلاف پتانسیل در رسانا ایجاد می‌شود که اگر به مدار بسته متصل شود، جریانی را موجب می‌شود.

ساختار مولد الکتریسیته مستقیم

پوسته

پوسته معمولاً از آهن ریخته یا فولاد ریخته ساخته می‌شود، بسته به اندازه و وزن مولد.

استفاده از پوسته

پوسته قطب‌های مغناطیسی مولد را در جای خود نگه می‌دارد و به عنوان پوشش محافظ برای ماشین عمل می‌کند.

پوسته میدان مغناطیسی تولید شده توسط سیم‌پیچ میدان را منتقل می‌کند.

قطب‌های مغناطیسی و سیم‌پیچ‌های میدان

قطب‌های مغناطیسی و سیم‌پیچ‌های میدان قطعات ثابت مولد الکتریسیته مستقیم هستند که میدان مغناطیسی اصلی را در ماشین تولید می‌کنند. آنها به داخل و خارج پوسته متصل می‌شوند.

میله عمودی از فولاد لامینه یا آهن صلب یا فولاد ساخته می‌شود. لامینه کردن کاهش زیان‌های جریان میانبر در قطب‌های مغناطیسی را موجب می‌شود. قطب‌ها برجسته هستند، یعنی از پوسته به داخل بیرون می‌آیند.

آرماتور

آرماتور به بخش چرخان مولد الکتریسیته مستقیم اشاره دارد که سیم‌پیچ آرماتور را حمل می‌کند که در آن نیروی الکتروموتوری توسط میدان مغناطیسی القاء می‌شود. آن روی محوری که بین قطب‌ها می‌چرخد نصب شده است.

هسته آرماتور از فولاد لامینه با چنبره‌هایی روی سطح خارجی آن ساخته شده است. این چنبره‌ها برای نگهداری رسانه‌های آرماتور از هم جدا و از هسته جدا شده‌اند. لامینه کردن کاهش زیان‌های جریان میانبر در هسته را موجب می‌شود.

سیم‌پیچ آرماتور با اتصال چندین سیم‌پیچ از سیم مسی عایق‌بندی شده یا نوار در یک الگوی خاص تشکیل می‌شود. دو نوع سیم‌پیچ آرماتور وجود دارد: سیم‌پیچ لپ و سیم‌پیچ موجی.

سیم‌پیچ لپ: در این نوع سیم‌پیچ، هر سر سیم‌پیچ به یک قطعه کommenzator مجاور و سر دیگر سیم‌پیچ در طرف مشابه آرماتور متصل می‌شود.

سیم‌پیچ موجی: در این نوع سیم‌پیچ، هر سر سیم‌پیچ به یک قطعه کommenzator که یک فاصله قطبی از قطعه کommenzator و به سر دیگر سیم‌پیچ در طرف دیگر آرماتور متصل شده است.

کommenzator

کommenzator یک دستگاه مکانیکی است که نیروی الکتروموتوری متناوب القاء شده در سیم‌پیچ آرماتور را به ولتاژ مستقیم در دو انتهای ترمینال بار تبدیل می‌کند. آن به عنوان یک مستقیم‌کننده برای تولید الکتریسیته مستقیم عمل می‌کند.

کommenzator از قطعات مخروطی شکل از مس کشیده یا ریخته شده تشکیل شده است که از هم و از محور با نیمه‌رسانه‌های میکا عایق‌بندی شده‌اند. هر قطعه از طریق یک ارتفاع یا کنکتور به رسانه آرماتور متصل می‌شود.

قطعات کommenzator به شکل استوانه‌ای روی محور مرتب شده و با محور می‌چرخند. تعداد قطعات بستگی به تعداد سیم‌پیچ‌ها در سیم‌پیچ آرماتور دارد.

فرش الکتریکی

فرش‌ها از بلاک‌های کربن یا گرافیت ساخته شده‌اند که جریان را از قطعه کommenzator جمع‌آوری کرده و آن را به مدار خارجی منتقل می‌کنند. آنها همچنین تماس الکتریکی بین بخش‌های ثابت و چرخان مولد را فراهم می‌کنند.

فرش‌ها در جعبه‌های مستطیل‌شکلی به نام قاب فرش که به پوسته یا قاب بیرینگ متصل شده‌اند نگهداری می‌شوند. قاب فرش دارای فنری است که اجازه می‌دهد فرش با فشار مناسبی به کommenzator فشار داده شود. فرش باید در محلی کommenzator قرار گیرد که نیروی الکتروموتوری القاء شده در رسانه آرماتور جهت خود را تغییر می‌دهد. این مکان‌ها به عنوان مناطق خنثی یا محورهای خنثی هندسی (GNA) شناخته می‌شوند.

بیرینگ

بیرینگ‌ها برای پشتیبانی از محور چرخان مولد و کاهش اصطکاک بین محور و بخش‌های ثابت استفاده می‌شوند. آنها همچنین اجازه می‌دهند که محور به صورت هموار و یکنواخت بچرخد.

برای مولدهای کوچک، از بیرینگ‌های کروی استفاده می‌شود زیرا آنها اصطکاک کم و کارایی بالا دارند. برای مولدهای بزرگ، از بیرینگ‌های غلتکی استفاده می‌شود زیرا آنها می‌توانند بارهای سنگین و ضربه‌های شدید را تحمل کنند.

بیرینگ‌ها باید به درستی لیزانس شوند تا عملکرد هموار و عمر طولانی مولد را تضمین کنند. لیزانس می‌تواند از طریق حلقه‌های روغن، حوضچه‌های روغن، کاسه‌های گریس یا سیستم‌های لیزانس اجباری انجام شود.

اصل کار

وقتی آرماتور در میدان مغناطیسی می‌چرخد، طبق قانون القای الکترومغناطیسی فارادی، نیروی الکتروموتوری در رسانا القاء می‌شود.

نوع مولد الکتریسیته مستقیم

مولد الکتریسیته مستقیم با تحریک خارجی: در این نوع، سیم‌پیچ تحریک توسط یک منبع DC مستقل خارجی مانند باتری یا مولد DC دیگری تحریک می‌شود.

مولد الکتریسیته مستقیم با تحریک ذاتی: در این نوع، سیم‌پیچ تحریک توسط ولتاژ تولید شده خود پس از مغناطیسه‌سازی اولیه از طریق مغناطیسه‌ای باقی‌مانده تحریک می‌شود. سه زیرگروه وجود دارد: سیم‌پیچ سری، سیم‌پیچ تقسیم‌شده و سیم‌پیچ مرکب.

مولد الکتریسیته مستقیم با مغناطیس دائمی: در این نوع، سیم‌پیچ میدان مغناطیسی وجود ندارد، بلکه یک مغناطیس دائمی که میدان مغناطیسی ثابت را فراهم می‌کند.

کاربردها

• شارژ باتری‌های خودرو، وارتنرهای معکوس و پنل‌های خورشیدی.

• قدرت موتورهای تراکشن برای خودروهای الکتریکی، قطارها و کرنش‌ها.

• منبع تغذیه برای دستگاه جوشکاری قوس الکتریکی، تجهیزات پوشش الکتریکی و فرآیندهای الکترولیتی.

• ارائه انرژی به مناطق دورافتاده که انتقال AC عملی یا اقتصادی نیست.

• تامین انرژی برای تست ماشین‌ها و مدارهای AC.

نتیجه‌گیری

مولد الکتریسیته مستقیم دستگاه مهمی برای تبدیل انرژی مکانیکی به انرژی الکتریکی از طریق القای الکترومغناطیسی است. این دستگاه شامل چندین مؤلفه است، مانند پوسته، قطب، سیم‌پیچ میدان، آرماتور، کommenzator، فرش و بیرینگ که با هم کار می‌کنند تا جریان مستقیم تولید کنند. مولدهای الکتریسیته مستقیم می‌توانند بر اساس روش تحریک خود به انواع مختلفی تقسیم شوند. مولدهای الکتریسیته مستقیم کاربردهای متنوعی در زمینه‌های مختلفی مانند شارژ باتری، تراکشن، جوشکاری، پوشش الکتریکی، الکترولیز و تامین انرژی در مناطق دورافتاده دارند.