Paano gumagana ang DC Generator?

Paano Gumagana ang DC Generator?

Pangangailangan ng DC Generator

Ang DC generator ay isang aparato na nagsasalamin ng mekanikal na lakas sa direkta na elektrikal na lakas gamit ang prinsipyong elektromagnetiko.

Batás ni Faraday

Nagpapahayag ang batas na ito na kapag naggalaw ang konduktor sa magnetic field, ito'y kumukupas ng mga linya ng magnetic force, na nagpapadala ng electromagnetic force (EMF) sa konduktor.

Ang laki ng induced EMF ay depende sa bilis ng pagbabago ng magnetic flux linkage sa konduktor. Ang EMF na ito ay magdudulot ng pagdaloy ng kuryente kung sarado ang circuit ng konduktor.

Ang dalawang pinakamahalagang bahagi ng generator ay:

• Ang magnetic field

• Mga konduktor na gumagalaw sa loob ng magnetic field.

Ngayon na naiintindihan natin ang mga pundamental, maaari nating ipag-usap ang prinsipyo ng paggana ng DC generator. Maaaring makatulong din sa iyo ang matutunan ang iba't ibang uri ng DC generators.

Paggana ng Single-Loop

Sa single-loop DC generator, ang pag-ikot ng loop sa magnetic field ay nag-iinduce ng EMF, at ang direksyon ng kuryente ay nakadetermina sa pamamagitan ng Fleming's right-hand rule.

Sa larawan sa itaas, isang rectangular na loop ng konduktor ay inilagay sa pagitan ng dalawang poles ng magnet.

Isaalang-alang ang rectangular na loop ng konduktor na ABCD, na gumagalaw sa loob ng magnetic field tungkol sa kanyang axis ab.

Kapag ang loop ay umikot mula sa kanyang vertical position hanggang sa horizontal position, ito'y kumukupas ng flux lines ng field. Dahil sa paggalaw na ito, ang dalawang gilid, AB at CD, ay kumukupas ng flux lines, kaya may induced EMF sa parehong gilid (AB at BC) ng loop.

Kapag ang loop ay nagsara, magkakaroon ng kuryente na nagdaan sa loop. Ang direksyon ng kuryente ay maaaring matukoy sa pamamagitan ng Fleming's right hand Rule.

Ang batas na ito ay nagsasabi na kung i-stretch mo ang thumb, index finger, at middle finger ng iyong right-hand perpendicular sa bawat isa, ang thumb ay nagpapahiwatig ng direksyon ng galaw ng konduktor, ang index finger ay nagpapahiwatig ng direksyon ng magnetic field, i.e., N – pole to S – pole, at ang middle finger ay nagpapahiwatig ng direksyon ng pagdaloy ng kuryente sa konduktor.

Ngayon kung ilapat natin ang right-hand rule, makikita natin na sa horizontal position ng loop, ang kuryente ay nagdaloy mula A patungo sa B at sa kabilang bahagi ng loop, ang kuryente ay nagdaloy mula C patungo sa D.

Kapag pinayagan natin ang loop na magpatuloy sa paggalaw, ito ay babalik sa kanyang vertical position, ngunit ngayon ang itaas na bahagi ng loop ay CD, at ang ibaba na bahagi ay AB (kabaligtaran ng dating vertical position).

Sa posisyong ito, ang tangential motion ng mga gilid ng loop ay parallel sa flux lines ng field. Kaya wala ring kuryente sa loop.

Kapag ang loop ay umikot pa, ito ay babalik sa horizontal position. Ngunit ngayon, ang gilid AB ng loop ay nasa harap ng N pole, at ang CD ay nasa harap ng S pole, i.e., kabaligtaran ng dating horizontal position.

Dito, ang tangential motion ng gilid ng loop ay perpendicular sa flux lines; kaya ang rate ng flux cutting ay maximum dito, at ayon sa Fleming’s right-hand Rule, sa posisyong ito ang kuryente ay nagdaloy mula B patungo sa A at sa kabilang bahagi mula D patungo sa C.

Kapag ang loop ay patuloy na umiikot tungkol sa kanyang axis, bawat pagkakataon na ang gilid AB ay nasa harap ng S pole, ang kuryente ay nagdaloy mula A patungo sa B. Kapag nasa harap ng N pole, ang kuryente ay nagdaloy mula B patungo sa A.

Kapareho rin, bawat pagkakataon na ang gilid CD ay nasa harap ng S pole, ang kuryente ay nagdaloy mula C patungo sa D. Kapag nasa harap ng N pole, ang kuryente ay nagdaloy mula D patungo sa C.

Kung susunod tayo sa ibang pananaw, maaari nating masabing, bawat gilid ng loop na nasa harap ng N pole, ang kuryente ay nagdaloy sa parehong direksyon, i.e., pababa sa reference plane.

Kapareho rin, bawat gilid ng loop na nasa harap ng S pole, ang kuryente ay nagdaloy sa parehong direksyon, i.e., pataas mula sa reference plane. Mula rito, maaari nating ipag-usap ang prinsipyo ng DC generator.

Ngayon, ang loop ay binuksan at konektado sa split ring tulad ng ipinapakita sa larawan sa ibaba. Ang split rings, gawa sa conducting cylinder, ay hinati sa dalawang bahagi o segment na insulated mula sa bawat isa.

Konektado natin ang external load terminals sa dalawang carbon brushes na nakatapat sa mga split slip ring segments.

Commutator at Brushes

Ang split rings (commutators) at carbon brushes ay siguradong unidirectional ang kuryente sa pamamagitan ng pagbaliktad ng koneksyon habang umiikot ang loop.

Posisyon ng Brushes

Ang brushes ay posisyunado upang ang EMF ay zero kapag ang coil ay perpendicular sa magnetic field, na nagpapahintulot ng malinis na pagdaloy ng kuryente.

Prinsipyo ng Paggana ng DC Generator

Makikita natin na sa unang bahagi ng revolusyon, ang kuryente ay palaging nagdaloy sa ABLMCD, i.e., brush no 1 ay nasa contact sa segment a. Sa susunod na bahagi ng revolusyon, sa larawan, ang direksyon ng induced current sa coil ay nabaligtad. Ngunit sa parehong oras, ang posisyon ng segments a at b ay nabaligtad, kaya ang brush no 1 ay naka-contact sa segment b.

Kaya, ang kuryente sa load resistance ay muli nagdaloy mula L patungo sa M. Ang waveform ng kuryente sa load circuit ay ipinapakita sa larawan. Ang kuryente na ito ay unidirectional.

Ang itinalak na nilalaman ay ang pangunahing prinsipyo ng paggana ng DC generator, ipinaliwanag sa pamamagitan ng single loop generator model.

Ang posisyon ng brushes ng DC generator ay ganoon na ang pagbabago ng segments a at b mula sa isang brush sa iba ay nangyayari kapag ang plano ng rotating coil ay nasa right angle sa plano ng lines of force. Sa posisyong ito, ang induced EMF sa coil ay zero.