Pembinaan Pembangkit Arus Searah

Definisi penjana DC

Penjana DC didefinisikan sebagai peranti elektrik yang menukar tenaga mekanikal kepada arus terus (DC) elektrik. Ia berfungsi mengikut prinsip induksi elektromagnetik, apabila penghantar melalui medan magnet, ia mencipta beza keupayaan dalam penghantar tersebut, yang jika disambungkan ke litar tertutup, menyebabkan arus mengalir.

Struktur penjana DC

Yoke

Yoke biasanya dibuat daripada besi tuang atau besi tuang, bergantung pada saiz dan berat penjana.

Penggunaan yoke

Ia menahan kutub magnet penjana di tempat dan bertindak sebagai selimut pelindung untuk mesin tersebut.

Ia membawa fluks magnet yang dihasilkan oleh gulungan medan.

Kutub magnet dan gulungan medan

Kutub magnet dan gulungan medan adalah komponen statik penjana DC yang menghasilkan medan magnet utama dalam mesin. Mereka dipasangkan ke bahagian dalaman dan luaran yoke.

Rod vertikal dibuat daripada besi lembaran atau besi padu atau baja. Lembaran mengurangkan kerugian arus eddy dalam kutub magnet. Kutub tersebut menonjol, yang bermaksud mereka menonjol masuk dari yoke.

Armatur

Armatur didefinisikan sebagai bahagian berputar penjana DC yang membawa gulungan armatur di mana daya gerak elektrik diinduksi oleh medan magnet. Ia dipasang pada poros yang berputar antara kutub.

Inti armatur dibuat daripada besi lembaran dengan alur pada permukaan luarnya. Alur-alur ini digunakan untuk memegang penghantar armatur yang terisolasi dari satu sama lain dan dari inti. Lembaran mengurangkan kerugian arus eddy dalam inti.

Gulungan armatur dibentuk dengan menyambung beberapa gegelung kawat tembaga atau pita yang terisolasi dalam corak tertentu. Terdapat dua jenis gulungan armatur: gulungan lap dan gulungan gelombang.

Gulungan lap: Dalam jenis gulungan ini, setiap hujung gegelung disambungkan ke segmen komutator yang bersebelahan dan hujung gegelung lain pada sisi yang sama armatur.

Gulungan gelombang: Dalam jenis gulungan ini, setiap hujung gegelung disambungkan ke segmen komutator yang satu jarak kutub dari segmen komutator dan disambungkan ke hujung gegelung lain pada sisi lain armatur.

Komutator

Komutator adalah peranti mekanikal yang menukar daya gerak elektrik AC yang diinduksi dalam gulungan armatur menjadi voltan DC pada kedua-dua terminal beban. Ia bertindak sebagai rectifier untuk penjanaan kuasa DC.

Komutator terdiri daripada segmen-segmen berbentuk wedges daripada tembaga yang ditarik keras atau dicetak yang terisolasi dari satu sama lain dan dari poros oleh lembaran mika. Setiap segmen disambungkan ke penghantar armatur melalui riser atau konektor.

Segmen-segmen komutator disusun dalam bentuk silinder pada paksi dan berputar bersama paksi. Bilangan segmen bergantung pada bilangan gegelung dalam gulungan armatur.

Borong elektrik

Borong dibuat daripada blok karbon atau grafit yang mengumpul arus dari segmen komutator dan mentransmisikannya ke litar luar. Ia juga memberikan kontak elektrik antara bahagian statik dan berputar penjana.

Borong ditempatkan dalam kotak berbentuk segi empat tepat yang dipanggil bracket borong, yang dilampirkan ke yoke atau bracket bearing. Pemegang borong mempunyai spring yang membolehkan borong ditekan terhadap komutator dengan tekanan yang sesuai. Borong harus diletakkan pada komutator di mana daya gerak elektrik yang diinduksi dalam penghantar armatur berubah arahnya. Lokasi-lokasi ini dipanggil zon neutral atau paksi neutral geometri (GNA).

Bearing

Bearing digunakan untuk menyokong poros berputar penjana dan mengurangkan geseran antara poros dan komponen statik. Ia juga membolehkan poros berputar dengan lancar dan merata.

Untuk penjana kecil, bearing bola digunakan kerana mereka mempunyai geseran rendah dan kecekapan tinggi. Untuk penjana besar, bearing rol digunakan kerana mereka boleh menanggung beban berat dan gegaran.

Bearing mesti dilumasi dengan betul untuk memastikan operasi yang lancar dan usia perkhidmatan yang panjang bagi penjana. Pelumasan boleh dilakukan melalui cincin minyak, mandi minyak, cawan grease atau sistem pelumasan paksa.

Prinsip kerja

Apabila armatur berputar dalam medan magnet, ia menginduksi daya gerak elektrik dalam penghantar mengikut hukum Faraday tentang induksi elektromagnetik.

Jenis penjana DC

Penjana DC yang diterangi secara individu: Dalam jenis ini, gulungan penerangan diterangi oleh sumber kuasa DC luaran yang bebas, seperti bateri atau penjana DC lain.

Penjana DC yang diterangi sendiri: Dalam jenis ini, gulungan penerangan diterangi oleh voltan yang dihasilkan sendiri selepas pemagnetan awal melalui magnetisme sisa. Terdapat tiga subtipe: gulungan siri, gulungan terpisah dan gulungan campuran.

Penjana DC magnet tetap: Dalam jenis ini, tiada gulungan medan magnet, tetapi magnet tetap yang menyediakan fluks magnet konstan.

Penggunaan

• Membebankan bateri untuk kereta, inverter dan panel suria.

• Membekalkan motor traksi untuk kereta elektrik, kereta api dan kren.

• Membekalkan kuasa untuk mesin las ark, peralatan pelapisan elektrolitik dan proses elektrolisis.

• Membekalkan kuasa ke kawasan terpencil di mana penghantaran AC tidak dapat dilaksanakan atau ekonomik.

• Membekalkan kuasa untuk ujian mesin dan litar AC.

Kesimpulan

Penjana DC adalah peranti penting untuk menukar tenaga mekanikal kepada tenaga elektrik melalui induksi elektromagnetik. Ia mempunyai beberapa komponen, seperti yoke, kutub, gulungan medan, armatur, komutator, borong dan bearing, yang bekerja bersama untuk menghasilkan arus terus. Penjana DC boleh dibahagikan kepada jenis-jenis yang berbeza mengikut kaedah penerangan mereka. Penjana DC mempunyai pelbagai aplikasi dalam bidang-bidang yang berbeza seperti pembebanan bateri, traksi, las, pelapisan elektrolitik, elektrolisis dan bekalan kuasa jauh.