การสร้างเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรง

คำนิยามของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรง

เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงถูกกำหนดให้เป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าที่แปลงพลังงานกลเป็นไฟฟ้ากระแสตรง (DC) ทำงานตามหลักการของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า เมื่อตัวนำผ่านสนามแม่เหล็กจะสร้างความต่างศักย์ในตัวนำ ซึ่งหากเชื่อมต่อกับวงจรป้อนกลับ จะทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าไหล

โครงสร้างของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรง

โยค

โยคมักทำจากเหล็กหล่อหรือเหล็กหล่อขึ้นรูป ขึ้นอยู่กับขนาดและน้ำหนักของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

การใช้งานโยค

มันช่วยยึดเสาแม่เหล็กของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าไว้ในที่และทำหน้าที่เป็นฝาป้องกันเครื่อง

มันส่งแรงแม่เหล็กที่ผลิตโดยวงจรฟิลด์

เสาแม่เหล็กและวงจรฟิลด์

เสาแม่เหล็กและวงจรฟิลด์เป็นส่วนประกอบที่ไม่เคลื่อนที่ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงที่สร้างสนามแม่เหล็กหลักในเครื่อง เหล่านี้ถูกยึดไว้ภายในและภายนอกของโยค

แท่งแนวตั้งทำจากเหล็กแผ่นหรือเหล็กหล่อขึ้นรูป การทำเป็นแผ่นช่วยลดการสูญเสียกระแสวนในเสาแม่เหล็ก แท่งเหล่านี้ยื่นออกมา หมายความว่าพวกมันยื่นเข้าไปในโยค

อาร์เมเจอร์

อาร์เมเจอร์ถูกกำหนดให้เป็นส่วนที่หมุนของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงที่บรรจุวงจรอาร์เมเจอร์ซึ่งแรงดันไฟฟ้าถูกเหนี่ยวนำโดยสนามแม่เหล็ก มันติดตั้งบนเพลาที่หมุนระหว่างเสาแม่เหล็ก

แกนอาร์เมเจอร์ทำจากเหล็กแผ่นพร้อมช่องบนพื้นผิวนอก ช่องเหล่านี้ใช้สำหรับใส่ตัวนำอาร์เมเจอร์ที่แยกจากกันและจากแกน การทำเป็นแผ่นช่วยลดการสูญเสียกระแสวนในแกน

วงจรอาร์เมเจอร์ถูกสร้างขึ้นโดยการเชื่อมต่อหลายขดลวดของสายทองแดงหรือเทปที่ฉนวนหุ้มในรูปแบบเฉพาะ มีสองประเภทของวงจรอาร์เมเจอร์: วงจรทับและวงจรคลื่น

วงจรทับ: ในประเภทนี้ ปลายขดลวดแต่ละขดเชื่อมต่อกับเซ็กเมนต์คอมมิวเตเตอร์ที่อยู่ติดกันและปลายขดลวดอีกข้างหนึ่งบนด้านเดียวกันของอาร์เมเจอร์

วงจรคลื่น: ในประเภทนี้ ปลายขดลวดแต่ละขดเชื่อมต่อกับเซ็กเมนต์คอมมิวเตเตอร์ที่อยู่ห่างจากเซ็กเมนต์คอมมิวเตเตอร์หนึ่งระยะทางของเสาแม่เหล็กและเชื่อมต่อกับปลายขดลวดอีกข้างหนึ่งบนด้านตรงข้ามของอาร์เมเจอร์

คอมมิวเตเตอร์

คอมมิวเตเตอร์เป็นอุปกรณ์กลที่แปลงแรงดันไฟฟ้าสลับที่เหนี่ยวนำในวงจรอาร์เมเจอร์เป็นแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงที่ปลายเทอร์มินัลโหลด มันทำหน้าที่เป็นเรกติไฟเออร์ในการผลิตไฟฟ้ากระแสตรง

คอมมิวเตเตอร์ประกอบด้วยเซ็กเมนต์รูป клин из меди, твердой или кованой, которые изолированы друг от друга и от вала с помощью мика. Каждый сегмент соединен с проводником арматуры через подъемник или соединитель.

Сегменты коммутатора расположены в цилиндрической форме на оси и вращаются вместе с осью. Число сегментов зависит от числа катушек в обмотке арматуры.

แปรงไฟฟ้า

แปรงทำจากบล็อกคาร์บอนหรือกราไฟต์ที่รวบรวมกระแสไฟฟ้าจากเซ็กเมนต์คอมมิวเตเตอร์และส่งผ่านไปยังวงจรภายนอก นอกจากนี้ยังให้การติดต่อทางไฟฟ้าระหว่างส่วนคงที่และส่วนหมุนของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

แปรงถูกบรรจุในกล่องสี่เหลี่ยมเรียกว่าชุดแปรง ซึ่งติดตั้งบนโยคหรือชุดแบริ่ง ชุดแปรงมีสปริงที่ช่วยให้แปรงกดติดกับคอมมิวเตเตอร์ด้วยความดันที่เหมาะสม แปรงควรวางบนคอมมิวเตเตอร์ที่แรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวนำในตัวนำอาร์เมเจอร์เปลี่ยนทิศทาง ตำแหน่งเหล่านี้เรียกว่าโซนกลางหรือแกนกลางเรขาคณิต (GNA)

แบริ่ง

แบริ่งใช้เพื่อรองรับเพลาหมุนของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและลดแรงเสียดทานระหว่างเพลาและส่วนประกอบที่คงที่ นอกจากนี้ยังช่วยให้เพลาหมุนได้อย่างราบรื่นและสม่ำเสมอ

สำหรับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าขนาดเล็ก ใช้แบริ่งลูกปืนเพราะมีแรงเสียดทานต่ำและประสิทธิภาพสูง สำหรับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าขนาดใหญ่ ใช้แบริ่งลูกกลิ้งเพราะสามารถทนต่อแรงกระแทกและแรงโหลดหนักได้

แบริ่งต้องได้รับการหล่อลื่นอย่างเหมาะสมเพื่อให้การทำงานราบรื่นและอายุการใช้งานยาวนาน การหล่อลื่นสามารถทำได้ผ่านวงแหวนน้ำมัน แช่น้ำมัน ถ้วยสารหล่อลื่น หรือระบบหล่อลื่นบังคับ

หลักการทำงาน

เมื่ออาร์เมเจอร์หมุนในสนามแม่เหล็ก จะเหนี่ยวนำแรงดันไฟฟ้าในตัวนำตามกฎของฟาราเดย์ของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า

ประเภทของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรง

เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงที่กระตุ้นแยก: ในประเภทนี้ ขดลวดกระตุ้นถูกกระตุ้นโดยแหล่งพลังงานกระแสตรงภายนอกที่อิสระ เช่น แบตเตอรี่หรือเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงอื่น ๆ

เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงที่กระตุ้นเอง: ในประเภทนี้ ขดลวดกระตุ้นถูกกระตุ้นโดยแรงดันไฟฟ้าที่สร้างขึ้นเองหลังจากการกระตุ้นเริ่มต้นผ่านการมีแม่เหล็กตกค้าง มีสามย่อยประเภท: ขดลวดอนุกรม ขดลวดแยก และขดลวดผสม

เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงที่มีแม่เหล็กถาวร: ในประเภทนี้ ไม่มีขดลวดสนามแม่เหล็ก แต่มีแม่เหล็กถาวรที่ให้ฟลักซ์แม่เหล็กคงที่

การประยุกต์ใช้

• ชาร์จแบตเตอรี่รถยนต์ อินเวอร์เตอร์ และแผงโซลาร์เซลล์

• จ่ายไฟให้กับมอเตอร์ขับเคลื่อนสำหรับรถยนต์ไฟฟ้า รถไฟ และเครน

• จ่ายไฟให้กับเครื่องเชื่อมอาร์ค เครื่องอุปกรณ์ชุบโลหะ และกระบวนการอิเล็กโทรไลติก

• จ่ายไฟให้กับพื้นที่ไกลที่การส่งผ่านไฟฟ้ากระแสสลับไม่เป็นไปได้หรือไม่คุ้มค่า

• จ่ายไฟให้กับการทดสอบเครื่องและวงจรกระแสสลับ

สรุป

เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงเป็นอุปกรณ์สำคัญในการแปลงพลังงานกลเป็นพลังงานไฟฟ้าโดยการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า มีส่วนประกอบหลายอย่าง เช่น โยค เสาแม่เหล็ก วงจรฟิลด์ อาร์เมเจอร์ คอมมิวเตเตอร์ แปรง และแบริ่ง ที่ทำงานร่วมกันเพื่อสร้างกระแสไฟฟ้ากระแสตรง เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงสามารถแบ่งออกเป็นประเภทต่าง ๆ ตามวิธีการกระตุ้น เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงมีการประยุกต์ใช้หลากหลายในสาขาต่าง ๆ เช่น การชาร์จแบตเตอรี่ การขับเคลื่อน การเชื่อม การชุบโลหะ การอิเล็กโทรไลติก และการจ่ายไฟในพื้นที่ไกล