Mik a főbb különbségek az AC és DC generátorok között?

AC és DC generátorok főbb különbségei

Az elektromos gép egy eszköz, amely mechanikai energiát alakít át elektromos energiává, és fordítva. A generátor ilyen típusú gép, amely mechanikai energiát alakít át elektromos energiává. Azonban a generált elektromos energia lehet váltakozó (AC) vagy egyirányú (DC) formájú. Így az AC és DC generátorok közötti főbb különbség az, hogy az első váltakozó, a második pedig egyirányú áramot generál. Bár vannak hasonlóságok a kettő között, léteznek jelentős különbségek is.

Mielőtt sorolnánk fel a különbségeket, először megvitassuk, hogyan generálja a generátor az elektromosságot, és hogyan jön létre a váltakozó és az egyirányú áram.

Elektromosság generálása

Az elektromosság generálása a Faraday elektromágneses indukció törvényére épül, amely szerint egy vezetőben indukálódik elektromos áram vagy elektromos eredőerő (EMF), ha a vezetőt változó mágneses mezőbe helyezzük. Mind az AC, mind a DC generátorok ezen elv alapján működnek az elektromos áram generálásához.

Két módszer létezik a mágneses mező változtatására a vezetőkre hatóan: vagy a mágneses mezőt forgatják a álló helyzetben lévő vezető körül, vagy a vezetőt forgatják a álló helyzetben lévő mágneses mezőben. Mindkét esetben a mágneses mező vonalak interakciója a vezetővel változik, így indukálódik elektromos áram a vezetőben.

Az alternátor a forgó mágneses mező elvét használja a álló helyzetben lévő vezető körül, bár ez nem része a jelen cikknek.

AC generátor: csúszó gyűrűk és alternátorok

Mivel a csúszó gyűrűk folyamatos vezető gyűrűk, azok átadnak a vezetőben generált váltakozó áramot. Mivel a szivácsok folyamatosan csúsznak ezeken a gyűrűken, kevés a rövidzárlék vagy az összekapcsolódás kockázata a komponensek között. Ez hosszabb élettartamot eredményez a szivácsok számára az AC generátorokban, mint a DC generátorokban.

Az alternátor egy másik AC-kizárólagos generátor típus, amely álló vezetőt és forgó mágneses mezőt használ. Mivel az elektromos áram az álló részben generálódik, annak átadása az álló külső áramkörhöz egyszerűbb és egyértelműbb. Ilyen tervezésben a szivácsok minimális súlyérzést tapasztalnak, ami tovább növeli a tartósságukat.

DC generátor

A DC generátor olyan eszköz, amely mechanikai energiát alakít át egyirányú (DC) elektromos energiává, más néven dinamo. Pulszáló egyirányú áramot termel, ahol az áramerősségnél változhat, de az iránya állandó marad.

A forgó vezetőben indukált áram természetesen váltakozó. Ahhoz, hogy DC-vel térjenek ki, használnak egy osztott gyűrűs kommutátort. A kommutátor nem csak átadja az áramot a forgó vezetőből az álló áramkörbe, de biztosítja, hogy az áramirány konzisztens maradjon.

Osztott gyűrűs kommutátor a DC generátorokban

Az osztott gyűrűs kommutátor egyetlen gyűrű alakú vezetőből áll, amelyet két felekre osztanak, és egy izoláló rést hoznak létre közöttük. Mindkét fele a vezető csomag különböző termináljához van csatlakoztatva, míg két álló szén-szivács csúszó kapcsolatban áll a forgó kommutátorral, hogy áramot szolgáltasson a külső áramkörnek.

Ahogy a vezető forgat, és az indukált AC áram minden félkörben fordul, az osztott gyűrűs kommutátor biztosítja, hogy az áram, amit a körbe ad, konzisztens legyen:

• Egy fél-forgatás alatt az áram áramlik az egyik szivácson keresztül a körbe.

• A következő fél-forgatás alatt a kommutátor szegmensek kapcsolatot változtatnak a szivácsokkal, fordítva az belső áramirányt, de ugyanazt a külső áramfolyamot fenntartva.

Azonban a kommutátor szegmensek közötti rések két fő kihívást jelentenek:

• Lobbantás: Ahogy a szivácsok áttérnek a szegmensek között, rövid ideig áthidak a rést, ami pillanatnyi rövidzárlékokat és lobbantást okoz.

• Szivács síklódása: A folyamatos lobbantás és mechanikai stressz gyorsítja a szivácsok romlását, ami csökkenti a generátor hatékonyságát és élettartamát.

Ez a tények rendszeres karbantartást és szivácsok cseréjét teszik szükségessé a DC generátorokban, ellentétben a csúszó gyűrűkkel rendelkező AC generátorokkal.