Как работува ДЦ генератор?

Как работи DC генераторот?

Дефиниција на DC генератор

DC генератор е уред кој конвертира механичка сила во директна електрична сила користејќи принципот на електромагнетна индукција.

Фарадеев закон

Овој закон вели дека кога проводник се движи во магнетно поле, тој пресекува магнетни линии на сила, што индуцира електромагнетна сила (EMF) во проводникот.

Магнитудата на индуцираната EMF зависи од брзината на промена на магнетната флукс поврзан со проводникот. Оваа EMF ќе предизвика ток да текне ако проводничкиот коло е затворен.

Двете најосновни делови на генераторот се:

• Магнетното поле

• Проводници кои се движеат внатре во тоа магнетно поле.

Сега кога разберавме основите, можеме да дискутираме за работниот принцип на DC генераторот. Можеби и ќе ви биде корисно да научите за видовите на DC генератори.

Еднопетлична операција

Во еднопетличен DC генератор, ротацијата на петлицата во магнетно поле индуцира EMF, а правецот на токот се одредува според Флеминговиот правохастен правило.

На сликата горе, една петлица од проводник во правоаголен облик е поставена меѓу два противоположни полуси на магнет.

Размислете за правоаголната петлица на проводник ABCD, која се ротира внатре во магнетното поле околу својата оска ab.

Кога петлицата се ротира од неговата вертикална позиција до неговата хоризонтална позиција, тоа пресекува линиите на флукс на полето. Бидејќи во овој момент две страни, односно AB и CD на петлицата пресекуваат линиите на флукс, ќе има индуцирана EMF во двете страни (AB и BC) на петлицата.

Бидејќи петлицата е затворена, ќе има циркулирачки ток низ петлицата. Правецот на токот може да се одреди според Флеминговиот правохастен правило.

Овој правил кажува дека ако протегнете палецот, указителниот прст и средниот прст на вашата десна рака перпендикулярно еден на друг, тогаш палецот покажува правецот на движење на проводникот, указителниот прст покажува правецот на магнетното поле, односно N – полус до S – полус, а средниот прст покажува правецот на текот на токот низ проводникот.

Сега, ако примените овој правохастен правило, ќе видите дека во оваа хоризонтална позиција на петлицата, токот ќе текне од точката A до B, а на другата страна на петлицата, токот ќе текне од точката C до D.

Сега, ако дозволиме на петлицата да се движи подале, тоа ќе дојде повторно во неговата вертикална позиција, но сега горната страна на петлицата ќе биде CD, а долната страна ќе биде AB (само обратно од претходната вертикална позиција).

Во оваа позиција, тангентното движење на страните на петлицата е паралелно со линиите на флукс на полето. Затоа нема прашање за пресекување на флукс, и следствено, нема ток во петлицата.

Ако петлицата се ротира подале, тоа дојде повторно во хоризонтална позиција. Но сега, страната AB на петлицата доаѓа пред N полус, а CD доаѓа пред S полус, односно само обратно од претходната хоризонтална позиција како што е прикажано на сликата поради.

Тука тангентното движење на страната на петлицата е перпендикулярно на линиите на флукс; затоа стапката на пресекување на флукс е максимална тука, и според Флеминговиот правохастен правило, во оваа позиција токот текне од B до A, а на другата страна од D до C.

Сега, ако петлицата продолжи да се ротира околу неговата оска. Секој пат кога страната AB доаѓа пред S полус, токот текне од A до B. Пак, кога доаѓа пред N полус, токот текне од B до A.

Слично, секој пат кога страната CD доаѓа пред S полус, токот текне од C до D. Кога страната CD доаѓа пред N полус, токот текне од D до C.

Ако го набљудуваме овој феномен поинаку, можеме да заклучиме дека секој пат кога една страна на петлицата доаѓа пред N полус, токот ќе текне низ тој дел во ист правец, односно надолу според референтната рамнина.

Слично, секој пат кога една страна на петлицата доаѓа пред S полус, токот низ неа текне во ист правец, односно нагоре од референтната рамнина. Од ова доаѓаме до темата за принципот на DC генераторот.

Сега петлицата е отворена и поврзана со половинчат прстен како што е прикажано на сликата подолу. Полупрстени, направени од проводлив цилиндар, се исечени на две половины или сегменти изолирани еден од друг.

Поврзуваме терминалите на надворешната оптера со две угленски чепчиња кои почиваат на овие половинчати сегменти на прстенот.

Комутатор и чепчиња

Половинчатите прстени (комутатори) и угленските чепчиња осигуруваат дека токот останува унидирекционален со обратување на поврзувачите додека петлицата се ротира.

Позиционирање на чепчињата

Чепчињата се позиционирани така што EMF е нула кога колцето е перпендикулярно на магнетното поле, што дозволува гладко текнување на токот.

Принцип на работа на DC генераторот

Можеме да видиме дека во првата половина на револуцијата токот секогаш текне по патеката ABLMCD, односно чепчињата број 1 се контакт со сегментот a.Во следната половина на револуцијата, на сликата, правецот на индуцираниот ток во колцето е обратен. Но истовремено и позициите на сегментите a и b се обратени, што резултира дека чепчињата број 1 доаѓа во контакт со сегментот b.

Затоа, токот во оптерата отново текне од L до M. Волната форма на токот низ оптерата е како што е прикажана на сликата. Овој ток е унидирекционален.

Горен напишан содржина е основниот работен принцип на DC генераторот, објаснет со моделот на еднопетличен генератор.

Позициите на чепчињата на DC генераторот се такви што промената на сегментите a и b од едно чепчиње на друго се случува кога равнината на ротирачкото колцо е под прав агол со равнината на линиите на сила. За да се најде во тоа положение, индуцираната EMF во колцето е нула.