Podstawowa Budowa i praca Generatora PRĄDU STAŁEGO.

Generator prądu stałego

generator prądu stałego to maszyna elektryczna, która przekształca energię mechaniczną w prąd stały. Ta konwersja energii opiera się na zasadzie wytwarzania dynamicznie indukowanego pola elektromagnetycznego. W tym artykule przedstawiono podstawową konstrukcję i działanie generatora prądu stałego.

budowa Maszyny DC:

Uwaga:Teoretycznie generator prądu stałego może być używany jako silnik PRĄDU STAŁEGO bez żadnych zmian konstrukcyjnych i odwrotnie jest również możliwe. Tak więc generator prądu stałego lub silnik PRĄDU STAŁEGO można szeroko nazwać maszyną PRĄDU STAŁEGO. Te podstawowe szczegóły konstrukcyjne są również ważne przy budowie silnika PRĄDU STAŁEGO. Dlatego nazwijmy ten punkt jako budowę maszyny PRĄDU STAŁEGO, a nie tylko „budowę Generatora PRĄDU STAŁEGO”.

powyższy rysunek przedstawia szczegóły konstrukcyjne prostej 4-biegunowej maszyny DC. Maszyna DC składa się z dwóch podstawowych części; stojana i wirnika. Podstawowe części konstrukcyjne maszyny DC są opisane poniżej.

1. jarzmo: zewnętrzna rama maszyny dc nazywa się jarzmem. Wykonany jest z żeliwa lub stali. Nie tylko zapewnia wytrzymałość mechaniczną całego zespołu, ale także przenosi strumień magnetyczny wytwarzany przez uzwojenie pola.
2. słupy i buty biegowe: słupy są łączone z jarzmem za pomocą śrub lub spawania. Noszą one uzwojenia polowe, a buty na biegunach są do nich przymocowane. Buty na biegunach służą dwóm celom; (i) podtrzymują one cewki polowe I (ii) równomiernie rozprowadzają strumień w szczelinie powietrznej.
3. uzwojenia polowe: zwykle są wykonane z miedzi. Cewki polowe są wcześniej nawinięte i umieszczone na każdym słupie i są połączone szeregowo. Są one nawinięte w taki sposób, że pod napięciem tworzą naprzemienne bieguny Północne i Południowe.



Rdzeń armatury (rotor)

4. Rdzeń twornika: rdzeń twornika jest wirnikiem maszyny dc. Jest cylindryczny w kształcie ze szczelinami do przenoszenia uzwojenia twornika. Twornik zbudowany jest z cienkich laminowanych okrągłych stalowych dysków w celu zmniejszenia strat prądów wirowych. Może być wyposażony w kanały powietrzne dla osiowego przepływu powietrza do celów chłodzenia. Armatura jest przymocowana do wału.
5. uzwojenie armatury: zwykle jest to dawna nawinięta cewka miedziana, która spoczywa w szczelinach armatury. Przewody armatury są izolowane od siebie, a także od rdzenia armatury. Uzwojenie twornika można nawijać jedną z dwóch metod; uzwojenie okrążenia lub uzwojenie falowe. Zwykle stosuje się uzwojenia dwuwarstwowe lub falowe. Uzwojenie dwuwarstwowe oznacza, że każde gniazdo twornika będzie przenosić dwie różne cewki.
6. komutator i szczotki: fizyczne połączenie z uzwojeniem twornika odbywa się za pomocą układu komutator-szczotka. Zadaniem komutatora w generatorze prądu stałego jest gromadzenie prądu generowanego w przewodach armatury. Natomiast w przypadku silnika PRĄDU STAŁEGO komutator pomaga w dostarczaniu prądu do przewodów armatury. Komutator składa się z zestawu segmentów miedzianych, które są izolowane od siebie. Liczba segmentów jest równa liczbie zwojów armatury. Każdy segment jest połączony z cewką twornika, a komutator jest przymocowany do wału. Szczotki są zwykle wykonane z węgla lub grafitu. Spoczywają na segmentach komutatora i przesuwają się na segmentach, gdy komutator obraca się, utrzymując fizyczny kontakt w celu zebrania lub dostarczenia prądu.

komutator

zasada działania generatora prądu stałego:

zgodnie z prawami indukcji elektromagnetycznej Faradaya, za każdym razem, gdy przewód jest umieszczony w zmiennym polu magnetycznym (lub przewód jest poruszany w polu magnetycznym), w przewodzie indukowana jest EMF (siła elektromotoryczna). Wielkość indukowanego pola elektromagnetycznego można obliczyć z równania pola elektromagnetycznego Generatora PRĄDU STAŁEGO. Jeśli przewód jest wyposażony w zamkniętą ścieżkę, indukowany prąd będzie krążyć w ścieżce. W generatorze PRĄDU STAŁEGO cewki polowe wytwarzają pole elektromagnetyczne, a przewody armatury są obracane w polu. W ten sposób indukowany elektromagnetycznie emf jest generowany w przewodnikach twornika. Kierunek prądu indukowanego jest określony przez regułę prawej ręki Fleminga.

potrzeba komutatora z dzielonym pierścieniem:

zgodnie z zasadą prawej ręki Fleminga kierunek indukowanego prądu zmienia się, gdy zmienia się kierunek ruchu przewodnika. Rozważmy twornik obracający się zgodnie z ruchem wskazówek zegara, a przewód po lewej porusza się w górę. Kiedy twornik wykona pół obrotu, kierunek ruchu danego przewodnika zostanie odwrócony w dół. Stąd kierunek prądu w każdym przewodniku twornika będzie zmienny. Jeśli spojrzysz na powyższy rysunek, dowiesz się, w jaki sposób kierunek indukowanego prądu jest naprzemienny w przewodniku twornika. Ale w przypadku komutatora z dzielonym pierścieniem połączenia przewodów twornika również ulegają odwróceniu, gdy wystąpi odwrócenie prądu. I dlatego otrzymujemy jednokierunkowy prąd na terminalach.

typy Generatora PRĄDU STAŁEGO:

generatory prądu stałego można podzielić na dwie główne kategorie, a mianowicie: (i) oddzielnie wzbudzone I (ii) samo wzbudzone.
(i) oddzielnie wzbudzone: w tym typie cewki polowe są zasilane z niezależnego zewnętrznego źródła prądu stałego.
(ii)samowzbudne: w tym typie cewki polowe są zasilane prądem wytwarzanym przez sam generator. Początkowe wytwarzanie emf jest spowodowane magnetyzmem szczątkowym w biegunach pola. Wytworzony emf powoduje przepływ części prądu w cewkach polowych, wzmacniając w ten sposób strumień pola, a tym samym zwiększając wytwarzanie emf. Samowzbudne generatory prądu stałego można dalej podzielić na trzy typy –
(a) szeregowe uzwojenie pola w szeregu z uzwojeniem twornika
(b) bocznikowe uzwojenie pola równolegle z uzwojeniem twornika
(c) złożone uzwojenie – połączenie szeregowe i uzwojenie bocznika
więcej informacji na temat typów Generatora PRĄDU STAŁEGO/maszyny można znaleźć tutaj.