Kako radi DC generator?

Kako radi DC generator?

Definicija DC generatora

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

Farađev zakon

Ovaj zakon navodi da kada se vodilac kreće u magnetskom polju, preseca linije magnetske sile, što indukuje elektromagnetsku silu (EMF) u vodiocu.

Intenzitet indukovane EMF zavisi od brzine promene magnetske fluks veze sa vodiocem. Ova EMF će dovesti do toka struje ako je krug vodioca zatvoren.

Dve najvažnije komponente generatora su:

• Magnetno polje

• Vodioci koji se kreću unutar toga magnetskog polja.

Sada kada razumemo osnove, možemo diskutovati o radnom principu DC generatora. Možda će vam biti korisno naučiti i o vrstama DC generatora.

Rad jednokrakog generatora

U DC generatoru sa jednim krugom, rotacija kruga u magnetskom polju indukuje EMF, a smer struje određuje Flemingova pravilo desne ruke.

Na slici iznad, jedan krug vodioca pravougaonog oblika smješten je između dva suprotna pola magneta.

Razmotrimo pravougaoni krug vodioca ABCD, koji se okreće unutar magnetskog polja oko svoje ose ab.

Kada se krug okreće od vertikalne pozicije do horizontalne, preseca linije fluksa polja. Tijekom ovog kretanja, dvije strane, tj. AB i CD, kruga presecaju linije fluksa, pa će se indukovati EMF u obje strane (AB i BC) kruga.

Kada se krug zatvori, tok struje će kružiti kroz krug. Smer struje može se odrediti Flemingovim pravilom desne ruke.

Ovo pravilo kaže da ako istegnete palac, kaziprst i srednji prst desne ruke pod pravim uglom jedan prema drugom, tada palac pokazuje smer kretanja vodioca, kaziprst smer magnetskog polja, tj. N – pol do S – pol, a srednji prst smer toka struje kroz vodilac.

Ako primijenimo ovo pravilo desne ruke, vidjet ćemo da na ovoj horizontalnoj poziciji kruga, struja će teći od tačke A do B, a na drugoj strani kruga, struja će teći od tačke C do D.

Ako dopustimo da se krug nastavi okretati, opet će doći do svoje vertikalne pozicije, ali sada gornja strana kruga će biti CD, a donja strana AB (upravo suprotno prethodnoj vertikalnoj poziciji).

Na ovoj poziciji, tangencijalni pokret strana kruga paralelan je linijama fluksa polja. Stoga neće biti pitanja o presecanju fluksa, i posljedično, neće biti struje u krugu.

Ako se krug nastavi okretati, opet će doći do horizontalne pozicije. Ali sada, strana AB kruga dolazi ispred N pola, a CD ispred S pola, tj. upravo suprotno prethodnoj horizontalnoj poziciji, kao što je prikazano na slici pored.

Ovdje tangencijalni pokret strane kruga je okomit na linije fluksa, stoga je stopa presecanja fluksa maksimalna ovdje, i prema Flemingovom pravilu desne ruke, na ovoj poziciji struja teče od B do A, a na drugoj strani od D do C.

Ako se krug nastavi okretati oko svoje ose, svaki put kada strana AB dođe ispred S pola, struja teče od A do B. Ponovo, 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 posmatramo ovaj fenomen na drugi način, možemo zaključiti da kada svaka strana kruga dođe ispred N pola, struja će teći kroz tu stranu u istom smeru, tj. prema dole prema referentnoj ravni.

Slično tome, kada svaka strana kruga dođe ispred S pola, struja kroz nju teče u istom smeru, tj. prema gore od referentne ravni. Odatle dolazimo do teme o principu rada DC generatora.

Sada se krug otvara i povezuje sa raspolačnim kolcem, kao što je prikazano na slici ispod. Raspolačna kolaca, izrađena od provodnog cilindra, režu se na dva dijela ili segmenta izolovana jedan od drugog.

Povezujemo vanjske terminali opterećenja sa dvije ugljenke koje stoje na tim segmentima raspolačnih kolaca.

Komutator i ugljenke

Raspolačna kolaca (komutatori) i ugljenke osiguravaju da struja ostane jednosmerna, preokrećući veze dok se krug okreće.

Pozicioniranje ugljenki

Ugljenke su pozicionirane tako da je EMF nula kada je koja okomita na magnetsko polje, omogućujući gladak tok struje.

Princip rada DC generatora

Možemo vidjeti da u prvom poluvrtu struja uvijek teče duž ABLMCD, tj. ugljenka broj 1 u kontaktu sa segmentom a. U sljedećem poluvrtu, na slici, smer indukovane struje u koili je obrnut. Ali istovremeno su i pozicije segmenata a i b obrnute, što rezultira da ugljenka broj 1 dođe u kontakt sa segmentom b.

Stoga, struja u opterećenju ponovo teče od L do M. Valni oblik struje kroz opterećeni krug prikazan je na slici. Ova struja je jednosmerna.

Gornji sadržaj predstavlja osnovni radni princip DC generatora, objašnjen preko modela generatora sa jednim krugom.

Pozicije ugljenki DC generatora su tako da prelaz segmenata a i b sa jedne na drugu ugljenku dešava se kada je ravan rotirajuće koile okomita na ravan linija sile. U toj poziciji indukovana EMF u koili je nula.