Kako radi DC generator?

Kako radi DC generator?

Definicija DC generatara

DC generator je uređaj koji pretvara mehaničku snagu u električnu snagu pravog toka koristeći princip elektromagnetske indukcije.

Faradayev zakon

Ovaj zakon kaže da kada se vodilj kreće u magnetskom polju, preseca magnetske linije sile, što inducira elektromagnetsku silu (EMF) u vodilju.

Veličina inducirane EMF ovisi o brzini promjene magnetskog fluksa vezanog uz vodilj. Ova EMF će uzrokovati strujanje ako je vodilj zatvoren.

Dva najvažnija dijela generatara su:

• Magnetsko polje

• Vodilji koji se kreću unutar tog magnetskog polja.

Sada kada razumijemo osnove, možemo raspraviti o radnom principu DC generatara. Možda će vam biti korisno naučiti i o vrstama DC generatara.

Rad s jednim petljama

U DC generatoru s jednim petljama, rotacija petlje u magnetskom polju inducira EMF, a smjer struje određuje Flemingova desna ruka pravilo.

Na slici iznad, pravokutna petlja vodilja postavljena je između dvaju suprotnih polova magneta.

Razmotrimo pravokutnu petlju vodilja ABCD, koja se okreće unutar magnetskog polja oko svoje osi ab.

Kada se petlja okreće od svog vertikalnog položaja do horizontalnog, preseca linije fluksa polja. Tijekom ovog kretanja, dvije strane, tj. AB i CD, presecaju linije fluksa, pa će se EMF inducirati na obje strane (AB i BC) petlje.

Kada se petlja zatvori, kroz nju će cirkulirati struja. Smjer struje može se odrediti Flemmingovim pravilom desne ruke.

Ovo pravilo kaže da ako proširite palac, kaziprst i srednji prst desne ruke okomito jedni na druge, tada pokazuje pravac kretanja vodilja, kaziprst pokazuje smjer magnetskog polja, tj. N – pol S – pol, a srednji prst pokazuje smjer protoka struje kroz vodilj.

Ako sada primijenimo ovo pravilo desne ruke, vidjet ćemo da na ovom horizontalnom položaju petlje, struja teče od točke A do B, a na drugoj strani petlje, struja teče od točke C do D.

Ako sada dopustimo da se petlja dalje okreće, opet će doći do svog vertikalnog položaja, ali sada gornja strana petlje bit će CD, a donja strana AB (suprotno prethodnom vertikalnom položaju).

Na tom položaju, tangencijalni pokret strana petlje paralelan je linijama fluksa polja. Stoga neće biti pitanja o presecanju fluksa, i posljedično, neće biti struje u petlji.

Ako se petlja dalje okreće, opet dođe do horizontalnog položaja. Ali sada, strana AB petlje dolazi ispred N pola, a CD ispred S pola, tj. upravo suprotno prethodnom horizontalnom položaju, kao što je prikazano na slici pored.

Ovdje tangencijalni pokret strane petlje okomit je na linije fluksa; stoga je brzina presecanja fluksa maksimalna, i prema Flemmingovom pravilu desne ruke, na ovom položaju struja teče od B do A, a na drugoj strani petlje, struja teče od D do C.

Ako se petlja nastavi okrećati oko svoje osi, svaki put kada strana AB dođe ispred S pola, struja teče od A do B. Ponovno, kada dođe ispred N pola, struja teče od B do A.

Slično tome, svaki put kada strana CD dođe ispred S pola, struja teče od C do D. Kada strana CD dođe ispred N pola, struja teče od D do C.

Ako promatramo ovaj fenomen drugačije, možemo zaključiti da svaki put kada strana petlje dođe ispred N pola, struja će teći kroz tu stranu u istom smjeru, tj. prema dolje u odnosu na referentnu ravninu.

Slično tome, svaki put kada strana petlje dođe ispred S pola, struja kroz nju teče u istom smjeru, tj. prema gore od referentne ravnine. Time dolazimo do teme principa rada DC generatara.

Sada je petlja otvorena i spojena sa dvostrukim prstenom, kao što je prikazano na slici ispod. Dvostruki prstenovi, napravljeni od provodnog cilindra, podijeljeni su na dvije polovice ili segmente izolirane jedna od druge.

Spojili smo vanjske terminali opterećenja s dvije ugljene štete koje leže na tim dvostrukim segmentima kliznih prstenova.

Komutator i štete

Dvostruki prstenovi (komutatori) i ugljene štete osiguravaju da struja ostane jednosmjerne mijenjajući veze dok se petlja okreće.

Položaj šteta

Štete su postavljene tako da je EMF nula kada je zavojnica okomita na magnetsko polje, omogućujući gladak protok struje.

Radni princip DC generatara

Možemo vidjeti da u prvom polukružnom okretu struja uvijek teče duž ABLMCD, tj. šteta broj 1 u kontaktu s segmentom a. U sljedećem polukružnom okretu, na slici, smjer inducirane struje u zavojnici je obrnut. Ali u isto vrijeme pozicija segmenata a i b je također obrnuta, što rezultira da šteta broj 1 dođe u dodir s segmentom b.

Stoga, struja u opterećenju ponovno teče od L do M. Valna forma struje kroz krug opterećenja prikazana je na slici. Ova struja je jednosmjerne.

Gornji sadržaj predstavlja osnovni radni princip DC generatara, objašnjen putem modela generatara s jednim zavojnicom.

Položaji šteta DC generatara su takvi da prelaz segmenata a i b s jedne štete na drugu događa se kada je ravnina rotirajuće zavojnice okomita na ravninu linija sile. U tom položaju inducirana EMF u zavojnici je nula.