generator de curent continuu
un generator de curent continuu este o mașină electrică care transformă energia mecanică în curent continuu de energie electrică. Această conversie a energiei se bazează pe principiul producției de emf induse dinamic. Acest articol prezintă construcția de bază și de lucru a unui generator de curent continuu.
construcția unei mașini DC:
notă:Teoretic, un generator de curent continuu poate fi utilizat ca motor de curent continuu fără modificări de construcție și invers este de asemenea posibil. Astfel, un generator de curent continuu sau un motor de curent continuu poate fi denumit în general ca o mașină de curent continuu. Aceste detalii de construcție de bază sunt valabile și pentru construcția unui motor DC. Prin urmare, să numim acest punct ca fiind construcția unei mașini de curent continuu în loc de doar ‘construcția unui generator de curent continuu’.
figura de mai sus prezintă detalii constructive ale unei mașini simple cu 4 poli DC. O mașină DC este formată din două părți de bază; stator și rotor. Piesele de construcție de bază ale unei mașini DC sunt descrise mai jos.
- Jug: cadrul exterior al unei mașini dc este numit jug. Este alcătuit din fontă sau oțel. Nu numai că oferă rezistență mecanică întregului ansamblu, dar transportă și fluxul magnetic produs de înfășurarea câmpului.
- stâlpi și pantofi pentru stâlpi: stâlpii sunt uniți cu jugul cu ajutorul șuruburilor sau sudării. Ei poartă înfășurarea câmpului și pantofii de stâlp sunt fixați la ei. Pantofi pol servi două scopuri; (i) susțin bobinele de câmp și (ii) împrăștie fluxul în spațiul de aer uniform.
- înfășurarea câmpului: de obicei sunt fabricate din cupru. Bobinele de câmp sunt înfășurate anterior și plasate pe fiecare pol și sunt conectate în serie. Ele sunt înfășurate în așa fel încât, atunci când sunt energizate, formează poli alternativi Nord și Sud.
- miez de armătură: miezul armăturii este rotorul unei mașini dc. Are formă cilindrică, cu fante pentru a transporta înfășurarea armăturii. Armatura este construită din discuri subțiri laminate din oțel circular pentru reducerea pierderilor de curent turbionar. Acesta poate fi prevăzut cu conducte de aer pentru fluxul de aer axial în scopul răcirii. Armatura este fixată pe arbore.
- înfășurarea armăturii: este de obicei o fostă bobină de cupru înfășurată care se sprijină în fantele armăturii. Conductorii de armătură sunt izolați unul de celălalt și, de asemenea, de miezul armăturii. Înfășurarea armăturii poate fi înfășurată prin una dintre cele două metode; înfășurare în poală sau înfășurare în undă. În general sunt utilizate înfășurări cu două straturi sau valuri. O înfășurare cu strat dublu înseamnă că fiecare slot pentru armătură va purta două bobine diferite.
- comutator și perii: conectarea fizică la înfășurarea armăturii se face printr-un aranjament comutator-perie. Funcția unui comutator, într-un generator de curent continuu, este de a colecta curentul generat în conductorii de armătură. În timp ce, în cazul unui motor de curent continuu, comutatorul ajută la furnizarea de curent conductorilor de armătură. Un comutator constă dintr-un set de segmente de cupru care sunt izolate unele de altele. Numărul de segmente este egal cu numărul de bobine de armătură. Fiecare segment este conectat la o bobină de armătură și comutatorul este fixat pe arbore. Periile sunt de obicei realizate din carbon sau grafit. Se sprijină pe segmentele comutatorului și alunecă pe segmente atunci când comutatorul Se rotește păstrând contactul fizic pentru a colecta sau furniza curentul.
miez de armătură (rotor)
comutator
principiul de funcționare al unui generator de curent continuu:
conform legilor inducției electromagnetice ale lui Faraday, ori de câte ori un conductor este plasat într-un câmp magnetic variabil (sau un conductor este mutat într-un câmp magnetic), un emf (forța electromotoare) este indusă în conductor. Magnitudinea emf indusă poate fi calculată din ecuația emf a generatorului de curent continuu. Dacă conductorul este prevăzut cu o cale închisă, curentul indus va circula în interiorul căii. Într-un generator de curent continuu, bobinele de câmp produc un câmp electromagnetic, iar conductorii de armătură sunt rotiți în câmp. Astfel, un EMF indus electromagnetic este generat în conductorii armăturii. Direcția curentului indus este dată de regula mâinii drepte a lui Fleming.
necesitatea unui comutator cu inel divizat:
conform regulii mâinii drepte a lui Fleming, direcția curentului indus se schimbă ori de câte ori se schimbă direcția de mișcare a conductorului. Să luăm în considerare o armătură care se rotește în sensul acelor de ceasornic și un conductor din stânga se mișcă în sus. Când armătura finalizează o jumătate de rotație, direcția de mișcare a conductorului respectiv va fi inversată în jos. Prin urmare, direcția curentului în fiecare conductor de armătură va fi alternantă. Dacă vă uitați la figura de mai sus, veți ști cum se alternează direcția curentului indus într-un conductor de armătură. Dar cu un comutator cu inel divizat, conexiunile conductorilor de armătură se inversează și atunci când are loc inversarea curentului. Și, prin urmare, obținem curent unidirecțional la terminale.
tipuri de generator de curent continuu:
generatoarele de curent continuu pot fi clasificate în două categorii principale, și anume: (i) excitate separat și (ii) autoexcitate.
(i) excitate separat: în acest tip, bobinele de câmp sunt alimentate de la o sursă externă independentă de curent continuu.
(ii) autoexcitat: în acest tip, bobinele de câmp sunt alimentate de curentul produs de generatorul însuși. Generarea inițială a emf se datorează magnetismului rezidual în polii de câmp. Emf generat determină o parte a curentului să curgă în bobinele de câmp, consolidând astfel fluxul de câmp și crescând astfel generarea emf. Generatoarele de curent continuu auto-excitate pot fi împărțite în continuare în trei tipuri –
(a) înfășurarea în câmp de înfășurare în serie cu înfășurarea armăturii
(b) înfășurarea în câmp de înfășurare în paralel cu înfășurarea armăturii
(c) înfășurarea compusă – combinație de serie și înfășurarea șuntului
puteți afla mai multe despre tipurile de generator/mașină de curent continuu aici.