DC-generátor építése

DC generátor definíció

A DC generátort olyan elektromos eszköznak definiáljuk, amely mechanikai energiát alakít át egyenes áramú (DC) elektromossággá. Működése az elektromágneses indukció elvén alapul, amikor egy vezető átmegy egy mágneses mezőn keresztül, ekkor a vezetőben potenciális különbség keletkezik, ami, ha zárt áramkörbe van kapcsolva, áramot eredményez.

DC generátor szerkezete

Hengerház

A hengerház általában acélszivárványból vagy acélöntött részből készül, attól függően, hogy a generátor mérete és súlya mennyi.

Hengerház használata

A generátor mágneses pólusait tartja helyben, és védő fedélként szolgál a gépnek.

Átvitelre szolgál a mezőtér tekercsek által létrehozott mágneses flukusszára.

Mágneses pólusok és mezőtér tekercsek

A mágneses pólusok és a mezőtér tekercsek a DC generátor álló részei, amelyek előállítják a gép fő mágneses mezőjét. Rögzítve vannak a hengerház belső és külső oldalán.

A függőleges rúd szivárványacélból vagy szilárd acél- vagy acélszivárványból készül. A szivárványozás csökkenti a mágneses pólusokban fellépő cirkuláris áramveszteségeket. A pólusok kitágultak, tehát befele nyúlnak a hengerházból.

Rutorkerék

A rutorkerék a DC generátor forgó része, amely a rutortekercset tartalmaz, amelyben a mágneses mező indukálja az elektromotív erőt. Forgástengelyre van rögzítve, amely a pólusok között forog.

A rutorkerek magja szivárványacélból készül, körvonalaival ellátva. Ezek a szórt használják a rutorkerék vezetőinek elhelyezésére, egymástól és a magtól izolált állapotban. A szivárványozás csökkenti a magban fellépő cirkuláris áramveszteségeket.

A rutortekercs több izolált rézvezeték vagy szalag specifikus mintázattal való összekötésével jön létre. Két típusú rutortekercs létezik: a lapos tekercs és a hullámformu tekercs.

Lapos tekercs: Ebben a tekercstípusban minden tekercsende csatlakoztatva van a mellette lévő kommutátor szegmenshez, és egy másik tekercsende ugyanazon a rutorkerek oldalán.

Hullámformu tekercs: Ebben a tekercstípusban minden tekercsende csatlakoztatva van olyan kommutátor szegmenstő, amely egy pólustávolságra található a kommutátor szegmensétől, és csatlakoztatva van egy másik tekercsende a rutorkerek másik oldalán.

Kommutátor

A kommutátor egy mechanikai eszköz, amely a rutortekercsben indukált AC elektromotív erőt DC feszültséggé alakítja a terhelési végzőkhöz. Jellemzően rektifikációs szerepet játszik a DC áramtermelésben.

A kommutátor keményrajzolt vagy fémlemez-csavarodott rézből készült, hasáb alakú szegmensekből áll, amelyek egymástól és a tengelytől mika lemezeken keresztül vannak izolálva. Minden szegmens a rutorkerék vezetőhöz van csatlakoztatva emelővel vagy kapcsolóval.

A kommutátor szegmensei henger alakban vannak elrendezve a tengely mentén, és a tengellyel együtt forognak. A szegmensek száma a rutortekercsben lévő tekercsek számától függ.

Elektromos kefe

A kefe karbon vagy grafit blokkokból készül, amelyek az áramot a kommutátor szegmenséről gyűjtik és külső áramkörbe továbbítják. Emellett biztosítja az elektromos kapcsolatot a generátor álló és forgó részei között.

A kefe négyzet alakú dobozokban, a kefe tartókban található, amelyek a hengerházhoz vagy a csapágy tartóhoz vannak rögzítve. A kefe tartójában van egy rugó, amely lehetővé teszi, hogy a kefe megfelelő nyomással legyen raforgatva a kommutátorra. A kefet a kommutátoron kell helyezni, ahol a rutorkerék vezetőjében indukált elektromotív erő iránya megváltozik. Ezek a helyeket nevezik neutrális zónának vagy geometriai neutrális tengelynek (GNA).

Csapágy

A csapágynak a feladata, hogy támogassa a generátor forgótengelyét, és csökkentse a tengely és az álló részek között fellépő súrlódást. Emellett lehetővé teszi, hogy a tengely simán és egyenletesen forogjon.

Kisebb generátoroknál görgőcsapágynak használnak, mivel ezek alacsony súrlódásúak és nagy hatékonyságúak. Nagyobb generátoroknál csőcsapágynak használnak, mivel ezek képesek súlyos terhelésekkel és rázkódásokkal szemben állni.

A csapágynak megfelelően kell legyen kenetelve, hogy a generátor simán működjön és hosszú élettartamú legyen. A kenetelést olajgyűrűk, olajmedencék, zsírszeker vagy kényszerkenetelési rendszerek segítségével végezhetjük.

Működési elv

Amikor a rutorkerek forog egy mágneses mezőben, a vezetőben indukálódik elektromotív erő Faraday elektromágneses indukció törvénye szerint.

DC generátor típusai

Külső indítással működő DC generátor: Ebben a típusban a mezőtér tekercset egy független külső DC energiaforrás, például akkumulátor vagy más DC generátor indítja.

Saját indítással működő DC generátor: Ebben a típusban a mezőtér tekercset a saját általa előállított feszültség indítja, a kezdeti mágneses polarizáció után reziduális mágnetizmussal. Három al típusa van: soros tekercs, osztott tekercs és vegyes tekercs.

Állandó mágnessel rendelkező DC generátor: Ebben a típusban nincs mágneses mező tekercs, hanem állandó mágnes, amely állandó mágneses flukusszal rendelkezik.

Alkalmazások

• Autók, inverterek és napenergia panelek akkumulátorainak töltése.

• Elektromos autók, vonatok és darabolók hajtómotorainak ellátása energiával.

• Ivógépek, elektropláziai berendezések és elektrolitikus folyamatok ellátása energiával.

• Ellátja a távoli területeket energgiával, ahol az AC átadás nem megoldható vagy gazdaságos.

• AC gépek és áramkörök tesztelésének ellátása energgiával.

Összefoglalás

A DC generátor egy fontos eszköz a mechanikai energiából elektrikus energiává történő átalakításhoz elektromágneses indukció elvén. Több komponensből áll, mint például hengerház, pólus, mezőtér tekercs, rutorkerék, kommutátor, kefe és csapágy, amelyek együttesen termelnek egyenes áramot. A DC generátorok különböző típusokba sorolhatók a feltöltési módszerük alapján. A DC generátorok számos alkalmazási területen használhatók, mint például akkumulátor töltése, hajtás, ivás, elektroplázia, elektrolízis és távoli energiaszállítás.