DC генератор қалай жұмыс істейді?

DC генератор қалай жұмыс істейді?

DC генератордың анықтамасы

DC генератор - бұл электротуындық индукция принципін пайдаланып, механикалық энергияны түз електр энергиясына айналдыратын құрылғы.

Фарадей заңы

Бұл заң магниттік поледе қозғалатын құбыршықтың магниттік күш сызықтарын кесетінін, сондықтан құбыршықта электротуындық күш (ЕМF) туындайды деп айтады.

Туындатылған ЕМF-тің өлшемі құбыршық мен магниттік потоктың байланысының өзгеру жылдамдығына байланысты болады. Егер құбыршық циклі жабылса, ЕМF құбыршықта ағыс пайда етеді.

Генератордың ең маңызды екі бөлігі:

• Магниттік поле

• Осы магниттік поледе қозғалатын құбыршықтар.

Базисін түсіндікте, DC генератордың жұмыс принципін талқылауға болады. DC генераторлардың түрлерін үйрену де пайдалы болады.

Бір петлеві жұмыс

Бір петлеві DC генераторда, петленің магниттік поледе айналуы ЕМF-ті туындатады, ал ағыс бағыты Флеминг оң жұлдыздық ережесі арқылы анықталады.

Жоғарыда көрсетілген суретте, тіктөртбұрыштық құбыршықтың бір петлесі магниттің екі қарама-қарсы полюстері арасында орналастырылған.

ABCD құбыршықтың тіктөртбұрыштық петлесін қарастырайық, ол магниттік поледе ab осіне қарағанда айналуда.

Петер вертикальді орналасқан жағдайдан горизонталды орналасқан жағдайларға қозғалғанда, ол магниттік поток сызықтарын кеседі. Бұл қозғалыс уақытында AB және CD петленің екі жағы магниттік поток сызықтарын кеседі, сондықтан петленің екі жағында (AB және BC) ЕМF туындайды.

Петер жабылғанда, оның ішінде ағыс айналып өтеді. Ағыс бағыты Флеминг оң жұлдыздық ережесі арқылы анықталады.

Бұл ереже сіздің оң жұлдыздың бас пальмы, қолдың бірінші және екінші пальмасы бір-біріне перпендикуляр болғанда, бас палам мұнда құбыршықтың қозғалу бағытын, бірінші палам магниттік поленің бағытын (N – S), ал екінші палам құбыршықтағы ағыс бағытын көрсетеді.

Егер біз бұл оң жұлдыздық ережені қолдансақ, петледегі горизонталды орналасқан жағдайда, A нүктесінен B нүктесіне ағыс ағып өтеді, ал петленің басқа жағында C нүктесінен D нүктесіне ағыс ағып өтеді.

Егер петлені тереңдетсе, ол дағды вертикальді орналасқан жағдайға қайтып, бірақ петленің жоғары жағы CD, ал төменгі жағы AB болады (алдыңғы вертикальді орналасқан жағдайға кері).

Бұл орналасқан жағдайда, петленің жағының тангенциалдық қозғалысы магниттік поток сызықтарына параллель болады. Сондықтан, магниттік поток сызықтарын кесу жоқ, сондықтан петледе ағыс жоқ.

Егер петлені әрі қозғалтып, ол дағды горизонталды орналасқан жағдайға қайтып, бірақ AB жағы N поледен, ал CD жағы S поледен, яғни, алдыңғы горизонталды орналасқан жағдайға кері болады, суретте көрсетілгендей.

Мұнда петленің жағының тангенциалдық қозғалысы магниттік поток сызықтарына перпендикуляр болады, сондықтан магниттік поток сызықтарын кесу жылдамдығы максималды болады, Флеминг оң жұлдыздық ережесі бойынша, бұл орналасқан жағдайда, A нүктесінен B нүктесіне ағыс ағып өтеді, ал басқа жағында D нүктесінен C нүктесіне ағыс ағып өтеді.

Егер петлені әрі қозғалтып, ол абсциссалық осьіне қарағанда айналса, әрқашан AB жағы S поледен өткенде, A нүктесінен B нүктесіне ағыс ағып өтеді. Кейін, N поледен өткенде, B нүктесінен A нүктесіне ағыс ағып өтеді.

Сол сияқты, әрқашан CD жағы S поледен өткенде, C нүктесінен D нүктесіне ағыс ағып өтеді. CD жағы N поледен өткенде, D нүктесінен C нүктесіне ағыс ағып өтеді.

Егер біз бұл феноменді басқа түрде қарастырамыз, онда әрқашан петленің еңбек беруші жағы N поледен өткенде, осы жағында ағыс бір бағытта, яғни, басықтың бетіне төмен өтеді деген шешімге келеміз.

Сол сияқты, әрқашан петленің еңбек беруші жағы S поледен өткенде, осы жағында ағыс бір бағытта, яғни, басықтың бетіне жоғары өтеді. Бұдан DC генератордың принципіне көшеміз.

Енді петлені ачып, төмендегі суретте көрсетілгендей, коммутатормен байланыстырамыз. Коммутатор - бұл кондуктивті цилиндр, екі жартыға бөлінген немесе бөліктерден тұратын, бір-бірінен изоляцияланған.

Біз коммутатордың бөліктеріне байланыстыру үшін екі карбон щеткені қолданамыз.

Коммутатор және щеткелер

Коммутатор (бөліктер) және карбон щеткелер, петленің айналуымен байланыстыруларды айналдырып, ағыс бір бағытта қалатындықтан қамтамасыз етеді.

Щеткелердің орналасуы

Щеткелер петле магниттік полеге перпендикуляр болғанда ЕМF нөлге тең болады, сондықтан ағыс таза өтеді.

DC генератордың жұмыс принципі

Біз көріп отырмыз, революцияның бірінші жартысында ағыс әрқашан ABLMCD бағытында өтеді, яғни, бірінші щетке a бөлігімен байланыстырылады.Революцияның екінші жартысында, суретте көрсетілгендей, петледе индуцирленген ағыс бағыты қайталанады. Бірақ, a және b бөліктердің орны да қайталанады, сондықтан бірінші щетке b бөлігімен байланыстырылады.

Сондықтан, ағыс L-ден M-ге өтеді. Загрузкалық контурдағы ағыс тармағының формаға қарай көрсетілген. Бұл ағыс бір бағытта болады.

Жоғарыда көрсетілген мазмұн - бұл бір петлеві генератор модельі арқылы түсіндірілген DC генератордың негізгі жұмыс принципі.

DC генератордың щеткелерінің орналасуы төмендегідай: a және b бөліктерін бір щеткенің басқасына ауыстыруы қажет, егер айналу петлесі магниттік поток сызықтарының жазықтығына перпендикуляр болса. Бұл орналасқан жағдайда, петледе индуцирленген ЕМF нөлге тең болады.