Construción dun xerador DC

Definición de xerador DC

Un xerador DC defínese como un dispositivo eléctrico que converte a enerxía mecánica en corrente eléctrica continua (DC). Funciona segundo o principio da indución electromagnética, cando un conductor pasa a través dun campo magnético, crea unha diferenza de potencial no conductor, que, se está conectado a un circuito pechado, provoca que circule unha corrente.

Estrutura do xerador DC

Yoke

O yoke adoita estar feito de ferro fundido ou acero fundido, dependendo do tamaño e peso do xerador.

Uso do yoke

Mantén os polos magnéticos do xerador no seu lugar e actúa como cuberta protexente para a máquina.

Transporta o fluxo magnético producido polo devandado de campo.

Polos magnéticos e devandados de campo

Os polos magnéticos e os devandados de campo son os componentes estacionarios dun xerador DC que xeran o campo magnético principal na máquina. Están fixados ao interior e exterior do yoke.

A barra vertical está feita de acero laminado ou de ferro fundido sólido ou acero. A laminación reduz as perdas por correntes parasitas nos polos magnéticos. Os polos son salientes, o que significa que sobresalen cara adentro desde o yoke.

Armadura

A armadura defínese como a parte rotativa dun xerador DC que transporta o devandado de armadura no que se induce a forza electromotriz polo campo magnético. Está montada nun eixo que roda entre os polos.

O núcleo da armadura está feito de acero laminado con ranuras na súa superficie externa. Estas ranuras úsanse para sostener os conductores da armadura aislados entre si e do núcleo. A laminación reduz as perdas por correntes parasitas no núcleo.

O devandado de armadura forma-se conectando varias bobinas de fío de cobre aislado ou cinta nun patrón específico. Existen dous tipos de devandado de armadura: devandado lap e devandado ondulado.

Devandado lap: Neste tipo de devandado, cada extremidade da bobina está conectada a un segmento de conmutador adxacente e outra extremidade da bobina no mesmo lado da armadura.

Devandado ondulado: Neste tipo de devandado, cada extremidade da bobina está conectada a un segmento de conmutador que está a unha distancia de polo do segmento de conmutador e conectada a outra extremidade da bobina no outro lado da armadura.

Conmutador

O conmutador é un dispositivo mecánico que converte a forza electromotriz alternada inducida no devandado de armadura na tensión continua nos terminais de carga. Actúa como rectificador para a xeración de corrente continua.

O conmutador consiste en segmentos de cobre duro ou forjado en forma de cuña que están aislados entre si e do eixo por folhas de mica. Cada segmento está conectado ao condutor de armadura mediante un riser ou conector.

Os segmentos do conmutador están dispostos en forma cilíndrica sobre o eixo e rodan co eixo. O número de segmentos depende do número de bobinas no devandado de armadura.

Cepillo eléctrico

Os cepillos están feitos de bloques de carbono ou grafito que recollen a corrente do segmento de conmutador e a transmiten a un circuito externo. Tamén proporcionan contacto eléctrico entre as partes estacionarias e rotativas do xerador.

Os cepillos están aloxados en caixas rectangulares chamadas soportes de cepillos, que están fixados a un yoke ou soporte de rodamiento. O soporte de cepillos ten unha molla que permite que o cepillo prema contra o conmutador con a presión adecuada. O cepillo debe colocarse no conmutador onde a forza electromotriz inducida no condutor de armadura cambia a súa dirección. Estas localizacións chámanse zonas neutras ou eixos neutros xeométricos (GNA).

Rodaemento

Os rodaementos úsanse para soportar o eixo rotativo do xerador e reducir a fricción entre o eixo e os componentes estacionarios. Tamén permiten que o eixo rote de maneira suave e uniforme.

Para xeradores pequenos, úsanse rodaementos de bolas porque teñen baixa fricción e alta eficiencia. Para xeradores grandes, úsanse rodaementos de rodillos porque poden resistir cargas pesadas e choques.

Os rodaementos deben lubricarse correctamente para asegurar un funcionamento suave e unha longa vida útil do xerador. A lubricación pode realizarse mediante aneis de aceite, baños de aceite, copas de graxa ou sistemas de lubrificación forzada.

Principio de funcionamento

Cando a armadura rota nun campo magnético, induce unha forza electromotriz no conductor segundo a lei de Faraday da indución electromagnética.

Tipo de xerador DC

Xerador DC excitado individualmente: Neste tipo, a bobina de excitación está excitada por unha fonte externa de corrente continua independente, como unha batería ou outro xerador DC.

Xerador DC autoexcitado: Neste tipo, a bobina de excitación está excitada pola súa propia tensión xerada despois da magnetización inicial a través do magnetismo residual. Hai tres subtipos: devandado en serie, devandado dividido e devandado composto.

Xerador DC de imán permanente: Neste tipo, non hai bobina de campo, pero un imán permanente que proporciona un fluxo magnético constante.

Aplicación

• Cargar baterías para automóbiles, inversores e paneles solares.

• Alimentar motores de tracción para automóbiles eléctricos, trens e grúas.

• Alimentación para máquinas de soldadura por arco, equipos de electrochapado e procesos electrolíticos.

• Proporcionar enerxía a áreas remotas onde a transmisión AC non é factible ou económica.

• Alimentar máquinas e circuitos AC para probas.

Conclusión

O xerador DC é un dispositivo importante para converter a enerxía mecánica en enerxía eléctrica mediante a indución electromagnética. Ten varios componentes, como un yoke, polo, devandado de campo, armadura, conmutador, cepillo e rodaemento, que traballan xuntos para producir corrente continua. Os xeradores DC poden dividirse en diferentes tipos segundo o seu método de excitación. Os xeradores DC teñen unha variedade de aplicacións en diferentes campos como a carga de baterías, tracción, soldadura, electrochapado, electrólise e alimentación remota.