Was sind die Hauptunterschiede zwischen Wechselstrom- und Gleichstromgeneratoren
Hauptunterschiede zwischen Wechselstrom- und Gleichstromgeneratoren
Eine elektrische Maschine ist ein Gerät, das mechanische Energie in elektrische Energie und umgekehrt umwandelt. Ein Generator ist eine solche Maschine, die mechanische Energie in elektrische Energie umwandelt. Die erzeugte elektrische Energie kann jedoch in Form von Wechselstrom (AC) oder Gleichstrom (DC) vorliegen. Der Hauptunterschied zwischen Wechselstrom- und Gleichstromgeneratoren besteht darin, dass sie Wechsel- und Gleichstrom erzeugen. Obwohl es einige Gemeinsamkeiten zwischen den beiden gibt, gibt es eine ganze Reihe von Unterschieden.
Bevor wir auf die Liste der Unterschiede eingehen, werden wir besprechen, wie der Generator Elektrizität erzeugt und wie AC und DC erzeugt wird.
Elektrizitätserzeugung
Die Erzeugung von Elektrizität basiert auf dem Faradayschen Induktionsgesetz, das besagt, dass in einem Leiter ein elektrischer Strom oder eine elektromotorische Kraft (EMK) induziert wird, wenn er in einem sich ändernden Magnetfeld platziert wird. Beide, Wechselstrom- und Gleichstromgeneratoren, arbeiten nach diesem gleichen Prinzip, um elektrischen Strom zu erzeugen.
Es gibt zwei Methoden, um das auf die Leiter wirkende Magnetfeld zu variieren: Entweder das Magnetfeld um einen stationären Leiter herum drehen oder den Leiter innerhalb eines stationären Magnetfelds drehen. In beiden Szenarien verändern sich die mit dem Leiter interagierenden Magnetfeldlinien, wodurch ein elektrischer Strom im Leiter induziert wird.
Ein Drehstromgenerator nutzt das Konzept eines rotierenden Magnetfelds um einen stationären Leiter, obwohl dies in diesem Artikel nicht weiter diskutiert wird.
Wechselstromgenerator: Gleitringe und Drehstromgeneratoren
Da Gleitringe kontinuierliche leitfähige Ringe sind, übertragen sie den im Armaturenstab erzeugten Wechselstrom unverändert. Da die Bürsten ständig über diese Ringe gleiten, besteht wenig Gefahr von Kurzschlüssen oder Funkenbildung zwischen den Komponenten. Dies führt zu einer längeren Lebensdauer der Bürsten in Wechselstromgeneratoren im Vergleich zu Gleichstromgeneratoren.
Ein Drehstromgenerator ist eine andere Art von ausschließlich Wechselstrom erzeugendem Generator, der einen stationären Armaturenstab und ein rotierendes Magnetfeld aufweist. Da der elektrische Strom im stationären Teil erzeugt wird, ist seine Übertragung zum stationären externen Schaltkreis einfacher und direkter. Bei solchen Konstruktionen erfahren die Bürsten minimalen Verschleiß, was die Haltbarkeit weiter verbessert.
Gleichstromgenerator
Ein Gleichstromgenerator ist ein Gerät, das mechanische Energie in Gleichstrom (DC) elektrische Energie umwandelt, auch bekannt als Dynamo. Er erzeugt einen pulsierenden Gleichstrom, bei dem die Stromstärke variieren kann, aber die Richtung konstant bleibt.
Der im rotierenden Armaturenstableiter induzierte Strom ist grundsätzlich wechselnd. Um diesen in Gleichstrom umzuwandeln, wird ein Spaltkollektor verwendet. Der Spaltkollektor überträgt den Strom nicht nur vom rotierenden Armaturenstab zum stationären Schaltkreis, sondern sorgt auch dafür, dass die Richtung des zugeführten Stroms konstant bleibt.
Spaltkollektor in Gleichstromgeneratoren
Der Spaltkollektor besteht aus einem einzigen ringförmigen Leiter, der in zwei Hälften geteilt ist, mit einem isolierenden Spalt zwischen ihnen. Jede Hälfte des Spaltkollektors ist an einen separaten Anschluss des Armaturwindings angeschlossen, während zwei stationäre Kohlenstoffbürsten glittenden Kontakt mit dem rotierenden Spaltkollektor haben, um den Strom zum externen Schaltkreis zu liefern.
Während der Armaturenstab rotiert und der induzierte Wechselstrom jede Halbwelle die Richtung ändert, stellt der Spaltkollektor sicher, dass der dem Schaltkreis zugeführte Strom eine konstante Richtung beibehält:
Der Spalt zwischen den Spaltkollektorsegmenten führt jedoch zu zwei wichtigen Herausforderungen:
Diese Faktoren erfordern regelmäßige Wartung und Austausch der Bürsten in Gleichstromgeneratoren im Vergleich zu Wechselstromgeneratoren mit Gleitringen.
