Hoe werk 'n DC-generator?
Hoe werk 'n DC-generator?
Definisie van 'n DC-generator
'n DC-generator is 'n toestel wat meganiese krag omskep na direkte elektriese krag deur gebruik te maak van die beginsel van elektromagnetiese induksie.
Faraday se Wet
Hierdie wet stel dat wanneer 'n geleider in 'n magneetveld beweeg, dit magneetlynne sny, wat 'n elektromagnetiese krag (EMF) in die geleider indukseer.
Die grootte van die geïnduseerde EMF hang af van die veranderingstempo van die magneetvluxverbinding met die geleider. Hierdie EMF sal 'n stroom veroorsaak as die geleider-sirkel gesluit is.
Die twee mees essensiële dele van 'n generator is:
Die magneetveld
Geleiders wat binne daardie magneetveld beweeg.
Aangesien ons nou die basis begryp, kan ons oor die werkingprinsipe van 'n DC-generator praat. Jy mag ook vind dat dit nuttig is om meer oor die tipes DC-generators te leer.
Eenlus-operasie
In 'n eenlus DC-generator word EMF geïnduseer deur die rotasie van die lus in 'n magneetveld, en die rigting van die stroom word bepaal deur Flemings regterhandreël.
In die figuur hierbo is 'n enkele reghoekige geleiderlus tussen twee teenoorstaande polusse van 'n magneet geplaas.
Oorweeg die reghoekige geleiderlus ABCD, wat binne die magneetveld oor sy as ab roteer.
Wanneer die lus van sy vertikale posisie na sy horisontale posisie roteer, sny dit die fluxlyne van die veld. Tydens hierdie beweging sny twee sye, naamlik AB en CD, die fluxlyne, en daarom word 'n EMF in albei sye (AB en BC) van die lus geïnduseer.
Aangesien die lus gesluit is, sal daar 'n stroom deur die lus sirkuleer. Die rigting van die stroom kan bepaal word deur Flemings regterhandreël.
Hierdie reël sê dat as jy jou duim, wyser- en middelvinger van jou regterhand perpendikulêr tot mekaar uitstrekk, dan wys die duim die rigting van die beweging van die geleider, die wyservinger wys die rigting van die magneetveld, d.w.s. N-pol na S-pol, en die middelvinger wys die rigting van die stroomdeurvoer deur die geleider.
As ons nou hierdie regterhandreël toepas, sal ons sien dat by hierdie horisontale posisie van die lus, die stroom van punt A na B sal vloei, en aan die ander kant van die lus, die stroom van punt C na D sal vloei.
As ons die lus verder laat beweeg, sal dit weer in sy vertikale posisie wees, maar nou sal die bo-oppervlak van die lus CD wees, en die onder-oppervlak sal AB wees (net die teenoorgestelde van die vorige vertikale posisie).
By hierdie posisie is die tangensiale beweging van die sye van die lus parallel aan die fluxlyne van die veld. Daarom sal daar geen sprake wees van fluxsny, en gevolglik sal daar geen stroom in die lus wees nie.
As die lus verder roteer, kom dit weer in 'n horisontale posisie. Maar nou, die AB-kant van die lus kom voor die N-pol, en CD kom voor die S-pol, d.w.s. net die teenoorgestelde van die vorige horisontale posisie soos in die figuur naast getoon.
Hier is die tangensiale beweging van die kant van die lus loodreg op die fluxlyne; daarom is die tempo van fluxsny maksimaal hier, en volgens Flemings regterhandreël, vloei die stroom by hierdie posisie van B na A en aan die ander kant van D na C.
As die lus voortgehou word om oor sy as te roteer, elke keer wanneer die kant AB voor die S-pol kom, vloei die stroom van A na B. Weer, wanneer dit voor die N-pol kom, vloei die stroom van B na A.
Gelyktydig, elke keer wanneer die kant CD voor die S-pol kom, vloei die stroom van C na D. Wanneer die kant CD voor die N-pol kom, vloei die stroom van D na C.
As ons hierdie verskynsel anders beskou, kan ons tot die gevolgtrekking kom dat elke kant van die lus wanneer dit voor die N-pol kom, die stroom deur daardie kant in dieselfde rigting vloei, d.w.s. afwaarts na die verwysingsvlak.
Gelyktydig, elke kant van die lus wanneer dit voor die S-pol kom, vloei die stroom deur dit in dieselfde rigting, d.w.s. opwaarts vanaf die verwysingsvlak. Van hierdie gaan ons oor die beginsel van die DC-generator.
Nou word die lus oopgemaak en met 'n gesplete ring soos in die figuur hieronder verbonden. Gesplete ringe, gemaak van 'n geleidende silinder, word in twee helftes of segmente gekap wat van mekaar geïsoleer is.
Ons verbind die buitebelastingterminals met twee koolstofborstels wat op hierdie gesplete slipringsegmente rus.
Kommutator en Borstels
Gesplete ringe (kommutators) en koolstofborstels verseker dat die stroom unidireksioneel bly deur die verbinding te keer as die lus roteer.
Borstelposisies
Die borstels word so geposisioneer dat die EMF nul is wanneer die spoel loodreg op die magneetveld is, wat gladde stroomdeurvoer moontlik maak.
Werkingprinsipe van 'n DC-generator
Ons kan sien dat in die eerste helfte van die revolusie die stroom altyd langs ABLMCD vloei, d.w.s. borstel nommer 1 in kontak met segment a. In die volgende helfte van die revolusie, in die figuur, word die rigting van die geïnduseerde stroom in die spoel omgekeer. Maar terselfdertyd word die posisies van segmente a en b ook omgekeer, wat lei tot die feit dat borstel nommer 1 in kontak kom met segment b.
Daarom vloei die stroom in die belastingweerstand weer van L na M. Die golfvorm van die stroom deur die belasting-sirkel is soos in die figuur getoon. Hierdie stroom is unidireksioneel.
Die bo-gegee inhoud is die basiese werkingprinsipe van die DC-generator, verklaar deur die enkel-lus generatormodel.
Die posisies van die borstels van die DC-generator is sodanig dat die oorgang van segmente a en b van een borstel na 'n ander plaasvind wanneer die vlak van die roterende spoel reghoekig is tot die vlak van die kraglyne. Dit is om in daardie posisie te wees, is die geïnduseerde EMF in die spoel nul.
