Konstruktion av en DC-generator

DC-generator definition

En DC-generator definieras som en elektrisk enhet som omvandlar mekanisk energi till likström (DC). Den fungerar enligt principen för elektromagnetisk induktion, när en ledare passerar genom ett magnetfält, skapas en spänningsdifferens i ledaren, vilket, om det är anslutet till en stängd krets, orsakar att en ström flödar.

Struktur av DC-generator

Yoke

Yoken är vanligtvis gjort av gjutjärn eller gjutstål, beroende på generatorns storlek och vikt.

Yokes användning

Det håller generatorns magnetiska poler på plats och fungerar som en skyddande överkastning för maskinen.

Det bär den magnetiska fluxen som produceras av fältdräden.

Magnetiska poler och fältdräder

De magnetiska polerna och fältdräden är de stationära komponenterna i en DC-generator som genererar huvudmagnetfältet i maskinen. De är fastspända inuti och utanför yoken.

Den lodräta stången är tillverkad av lamellerad stål eller solid gjutjärn eller stål. Lamellering minskar virvelströmsförlusterna i de magnetiska polerna. Polerna är utstickande, vilket betyder att de sticker inåt från yoken.

Armatur

Armaturen definieras som den roterande delen av en DC-generator som bär armaturdräden där elektromotorisk kraft induceras av magnetfältet. Den monteras på en axel som roterar mellan polerna.

Armaturkärnan är tillverkad av lamellerat stål med kanaler på dess yttre yta. Dessa kanaler används för att hålla armaturledarna isolerade från varandra och från kärnan. Lamellering minskar virvelströmsförlusterna i kärnan.

Armaturdräden bildas genom att koppla samman flera spolar av isolerad koppartråd eller band i ett specifikt mönster. Det finns två typer av armaturdräder: lap-winding och wave-winding.

Lap-winding: I denna typ av dräder är varje spoländ ansluten till en närliggande kommutorsegment och en annan spoländ på samma sida av armaturen.

Wave-winding: I denna typ av dräder är varje spoländ ansluten till ett kommutorsegment som ligger ett polavstånd bort från kommutorsegmentet och ansluter till en annan spoländ på den andra sidan av armaturen.

Kommutor

En kommutor är en mekanisk enhet som omvandlar den inducerade AC-elektromotoriska kraften i armaturdräden till DC-spänning vid lastterminalerna. Den fungerar som en rektifiering för DC-strömförsörjning.

Kommutor består av klaffformade segment av hårdritat eller fallsmidet koppar som är isolerade från varandra och från axeln av mika-skivor. Varje segment är anslutet till armaturledaren via en riser eller anslutningsdel.

Kommutors segment ordnas i cylindrisk form på axeln och roterar med axeln. Antalet segment beror på antalet spolar i armaturdräden.

Elektrisk penseldragning

Penslar är tillverkade av kol- eller grafitblock som samlar ström från kommutorsegment och överför den till en extern krets. De ger också elektrisk kontakt mellan de statiska och roterande delarna av generatorn.

Penslar är inhägnade i rektangulära lådor kallade penselhållare, som är fastsatta vid en yoke eller lagerhållare. Penselhållaren har en fjäder som tillåter penslarna att tryckas mot kommutorn med lämplig tryckning. Penslarna bör placeras på kommutorn där den inducerade elektromotoriska kraften i armaturledaren ändrar riktning. Dessa platser kallas neutralzoner eller geometriska neutrala axlar (GNA).

Lager

Lager används för att stödja den roterande axeln i generatorn och minska friktionen mellan axeln och de statiska komponenterna. De tillåter också axeln att rotera smidigt och jämnt.

För små generatorer används kugghjullager eftersom de har låg friktion och hög effektivitet. För stora generatorer används rullningslager eftersom de kan tåla tunga belastningar och stöt.

Lager måste vara korrekt smord för att säkerställa smidig drift och lång livslängd för generatorn. Smörjning kan göras genom oljeslingor, oljeskar, smörjkoppar eller tvingad smörjsystem.

Arbetsprincip

När armaturen roterar i ett magnetfält induceras en elektromotorisk kraft i ledaren enligt Faradays lag om elektromagnetisk induktion.

Typ av DC-generator

Individuellt uppmuntrad DC-generator: I denna typ excitas uppmuntringsspolen av en oberoende extern DC-strömförsörjning, såsom en batteri eller annan DC-generator.

Självuppmuntrad DC-generator: I denna typ excitas uppmuntringsspolen av sin egen genererade spänning efter initial magnetisering genom restmagnetism. Det finns tre undertyper: seriedräder, split-dräder och compound-dräder.

Permanentmagnetisk DC-generator: I denna typ finns det ingen magnetfältsdräde, men en permanentmagnet som ger en konstant magnetisk flux.

Användning

• Ladda batterier för bilar, inverterare och solpaneler.

• Driva dragmotorer för elbilar, tåg och kranar.

• Strömförsörjning för svetsningsmaskiner, elektroplateringsutrustning och elektrolytprocesser.

• Tillhandahålla ström till avlägsna områden där AC-överföring inte är möjlig eller ekonomiskt rimlig.

• Försörjning av ström till test av AC-maskiner och kretsar.

Slutsats

DC-generator är en viktig enhet för att omvandla mekanisk energi till elektrisk energi genom elektromagnetisk induktion. Den har flera komponenter, som yoke, pol, fältdräder, armatur, kommutor, pensel och lager, som tillsammans arbetar för att producera likström. DC-generatorer kan indelas i olika typer beroende på deras uppmuntringssätt. DC-generatorer har många användningsområden inom olika fält som batteriladdning, dragning, svetsning, elektropltering, elektrolys och fjärrströmförsörjning.