La inicial electromagnètic generador (Faraday disk) va ser inventat pel científic britànic, és a dir, Michael Faraday l'any 1831. A Generador de corrent continu és un dispositiu elèctric que s’utilitza per generar energia elèctrica . La principal funció d’aquest dispositiu és transformar l’energia mecànica en energia elèctrica. Hi ha diversos tipus de fonts d’energia mecàniques disponibles, com ara manetes, motors de combustió interna, turbines d’aigua, turbines de gas i vapor. El generador proporciona energia a tots els xarxes elèctriques . La funció inversa del generador la pot fer un motor elèctric. La funció principal del motor és convertir l’energia elèctrica en mecànica. Els motors, així com els generadors, tenen característiques similars. En aquest article es discuteix una visió general dels generadors de corrent continu.
Què és un generador de corrent continu?
Un generador de corrent continu o generador de corrent continu és un tipus de màquina elèctrica i la funció principal d'aquesta màquina és convertir l’energia mecànica en electricitat de corrent continu (corrent continu). El procés d’alteració de l’energia utilitza el principi de la força electromotriu induïda energèticament. El diagrama del generador de corrent continu es mostra a continuació.
Generador de CC
Quan un conductor talla flux magnètic , llavors es generarà una força electromotriu induïda energèticament en funció del principi d’inducció electromagnètica de Lleis de Faraday . Aquesta força electromotriu pot provocar un flux de corrent quan no s’obre el circuit conductor.
Construcció
Un generador de corrent continu també s'utilitza com a DC motor sense canviar la seva construcció. Per tant, un motor de corrent continu en cas contrari, un generador de corrent continu es pot anomenar generalment a Màquina de corrent continu. La construcció d’un Generador de CC de 4 pols es mostra a continuació. Aquest generador consta de diverses parts com a jou, pals i sabates de pal, bobinatge de camp, nucli d'armatura, bobinatge d'armatura, commutador i raspalls. Però les dues parts essencials d’aquest dispositiu són l’estator i el rotor .
Estator
L’estator és una part essencial del generador de corrent continu i la funció principal d’aquest és proporcionar els camps magnètics on giren les bobines. Això inclou imants estables, on dos d’ells tenen els pols inversos orientats. Aquests imants es situen per adaptar-se a la regió del rotor.
Rotor o nucli d'armadura
Rotor o nucli d'armadura és la segona part essencial del generador de corrent continu i inclou laminacions de ferro ranurades amb ranures que s’apilen per donar forma a nucli d'armadura cilíndrica . En general, aquestes laminacions s'ofereixen per disminuir la pèrdua a causa del corrent de Foucault .
Bobinatges d'armadura
Les ranures del nucli de l'armat s'utilitzen principalment per subjectar els bobinats de l'armat. Aquests es troben en forma de bobinat de circuit tancat i es connecta en sèrie a paral·lel per augmentar la suma del corrent produït.
Jou
L'estructura externa del generador de corrent continu és de jou, i està feta amb ferro fos d'una altra manera d'acer. Dóna la potència mecànica necessària per transportar el flux magnètic donat a través dels pols.
Polonesos
S’utilitzen principalment per mantenir els bobinats de camp. Normalment, aquests enrotllaments s'enrotllen als pols i es connecten en sèrie paral·lelament mitjançant el bobinatges d'armadura . A més, els pols donaran unió cap al jou amb el mètode de soldadura en cas contrari mitjançant l'ús de cargols.
Sabata de perxa
La sabata del pal s’utilitza principalment per estendre el flux magnètic i per evitar la caiguda de la bobina de camp.
Conmutador
El funcionament del commutador és com un rectificador per canviar Tensió de corrent altern fins al Voltatge continu dins de la bobina de l'armadura fins a través dels raspalls. Està dissenyat amb un segment de coure i cada segment de coure està protegit entre si amb l'ajuda de fulls de mica . Es troba a l’eix de la màquina.
Commutador al generador de corrent continu
Funció de commutador de generador de corrent continu
La funció principal del commutador al generador de corrent continu és canviar la CA a CC. Actua com un interruptor inversor i el seu paper en el generador es descriu a continuació.
L’emf que s’indueix dins de la bobina d’armadura del generador és alterna. Per tant, el flux de corrent dins de la bobina de l’armat també pot ser de corrent altern. Aquest corrent es pot revertir a través del commutador en el moment precís una vegada que la bobina de l'armat creua l'eix magnètic imparcial. Així, la càrrega aconsegueix un corrent continu o unidireccional.
El commutador garanteix que el flux de corrent del generador fluirà per sempre en una sola direcció. Els raspalls faran connexions elèctriques d'alta qualitat entre el generador i la càrrega movent-se al commutador.
Raspalls
Es poden assegurar les connexions elèctriques entre el commutador així com el circuit de càrrega exterior amb l'ajut de raspalls.
Principi de funcionament
El principi de funcionament del generador de corrent continu es basa en les lleis de Faraday inducció electromagnètica . Quan un conductor es troba en un camp magnètic inestable, es produeix una força electromotriu dins del conductor. La magnitud e.m.f induïda es pot mesurar a partir de l’equació de la força electromotriu d’un generador .
Si el conductor és present amb un carril tancat, el corrent que s’indueix fluirà al carril. En aquest generador, les bobines de camp generaran un camp electromagnètic, a més que els conductors de l'armadura es converteixin en el camp. Per tant, es generarà una força electromotriu induïda electromagnèticament (e.m.f) dins dels conductors de l’armadura. El camí del corrent induït serà proporcionat per la regla de Fleming de la dreta.
Equació del generador de corrent continu E.M.F.
El equació EMF del generador de CC segons les lleis d’inducció electromagnètica de Faraday és Ex .: PØZN / 60 A
On Phi és
flux o pol dins de Webber
'Z' és un nombre total de conductors d'armadura
‘P’ és un nombre de pols d’un generador
'A' és una sèrie de carrils paral·lels dins de l'armat
'N' és la rotació de la armadura en rp (revolucions per minut)
‘E’ és l’emf induït en qualsevol carril paral·lel dins de l’armat
'Per exemple' és l'e.m.f generat en qualsevol dels carrils paral·lels
'N / 60' és el nombre de voltes per segon
El temps per a un gir serà dt = 60 / N seg
Tipus de generador de corrent continu
La classificació dels generadors de corrent continu es pot fer en dues categories més importants, és a dir, excitades per separat i autoexcitades.
Tipus de generadors de corrent continu
Emocionat per separat
En tipus excitats per separat, les bobines de camp es reforcen a partir d’una font de CC externa autònoma.
Emocionat
En el tipus autoexcitat, les bobines de camp es reforcen a partir del corrent generat amb el generador. La generació de la primera força electromotriu es produirà a causa del seu magnetisme excepcional dins dels pols de camp.
La força electromotriu produïda subministrarà una fracció de corrent a les bobines de camp, de manera que augmentarà el flux de camp i la generació de força electromotriu. A més, aquests tipus de generadors de corrent continu es poden classificar en tres tipus, és a dir, enrotllament en sèrie, derivació en derivació i enrotllament compost.
- En una bobina en sèrie, tant el bobinatge de camp com el bobinat de l'armadura estan connectats en sèrie entre si.
- En derivació de derivació, tant el bobinatge de camp com el de bobina estan connectats paral·lelament entre si.
- El bobinat compost és la barreja de bobinatge en sèrie i bobinat de derivació.
L’eficiència del generador de corrent continu
Els generadors de corrent continu són molt fiables amb una eficiència del 85-95%
Considerem que la sortida d’un generador és VI
L’entrada d’un generador és VI + Pèrdues
Entrada = VI + I2aRa + Wc
Si el corrent del camp de derivació és insignificant, llavors Ia = I (aproximadament)
Després, n = VI / (VI + Ia2Ra + wc) = 1 / (1 + Ira / V + wc / VI)
Per obtenir una eficiència màxima d / dt (Ira / V + wc / VI) = 0 en cas contrari I2ra = wc
Per tant, l'eficiència és màxima una vegada que la pèrdua variable és equivalent a la pèrdua constant
El corrent de càrrega equivalent a la màxima eficiència és I2ra = wc en cas contrari I = √wc / ra
Pèrdues al generador de corrent continu
Hi ha diferents tipus de màquines disponibles al mercat on l’energia total d’entrada no es pot convertir en producció a causa de la pèrdua d’energia d’entrada. Per tant, es poden produir diferents pèrdues en aquest tipus de generador.
Pèrdua de coure
A la pèrdua de coure de l’armat (Ia2Ra), on el corrent de l’armat és ‘Ia’ i la resistència de l’armat és ‘Ra’. Per a generadors com la bobina de derivació, la pèrdua de coure del camp és equivalent a Ish2Rsh, que és gairebé estable. Per a generadors com una bobina en sèrie, la pèrdua de coure de camp equival a Ise2 Rse, que també és gairebé estable. Per a generadors com la bobina composta, la pèrdua de coure presentada és similar a la Icomp2 Rcomp, que també és gairebé estable. En pèrdues de càrrega completa, les pèrdues de coure es produeixen entre el 20 i el 30% a causa del contacte del raspall.
Nucli o ferro o pèrdua magnètica
La classificació de les pèrdues del nucli es pot fer en dos tipus com la histèresi i el corrent de Foucault
Pèrdua d’histèresi
Aquesta pèrdua es produeix principalment a causa de la inversió del nucli de l'armadura. Cada part del nucli del rotor passava per sota dels dos pols, com el nord i el sud alternativament, i aconsegueix la polaritat S & N corresponentment. Sempre que el nucli es subministra per sota d’un conjunt de pols, el nucli acabarà una sèrie d’inversió de freqüència. Consulteu aquest enllaç per obtenir més informació Què és la pèrdua d’histèresi: factors i les seves aplicacions
Pèrdua de corrent de Foucault
El nucli armat redueix el flux magnètic al llarg de la seva revolució i es pot induir a l'interior del nucli, basat en les lleis d'inducció electromagnètica, aquest emf és extremadament petit, però estableix un gran corrent a la superfície del nucli. Aquest enorme corrent es coneix com a corrent de Foucault, mentre que la pèrdua s’anomena pèrdua de corrent de Foucault.
Les pèrdues bàsiques són estables per als generadors de derivats i derivats perquè els seus corrents de camp són gairebé estables. Aquesta pèrdua es produeix principalment del 20% al 30% en pèrdues a plena càrrega.
Pèrdua mecànica
La pèrdua mecànica es pot definir com la fricció de l’aire de la indústria rotativa o les pèrdues de vent per pèrdues de fricció que es produeixen principalment entre el 10% i el 20% de les pèrdues de càrrega completa als coixinets i al commutador.
Pèrdua perduda
Les pèrdues perdudes es produeixen principalment combinant les pèrdues com el nucli i les mecàniques. Aquestes pèrdues també s’anomenen pèrdues per rotació.
Diferència entre el generador de corrent altern i el corrent continu
Abans de poder discutir la diferència entre el generador de CA i CC, hem de conèixer el concepte de generadors. En general, els generadors es classifiquen en dos tipus, com ara CA i CC. La funció principal d’aquests generadors és canviar la potència de mecànica a elèctrica. Un generador de corrent altern genera un corrent altern mentre que el generador de corrent continu genera energia directa.
Tots dos generadors utilitzen la llei de Faraday per generar energia elèctrica. Aquesta llei diu que una vegada que un conductor es desplaça dins d’un camp magnètic, es redueix les línies de força magnètiques per estimular una CEM o força electromagnètica dins del conductor. La magnitud de l’emf induïda depèn principalment de la connexió de la força de la línia magnètica a través del conductor. Una vegada que es tanca el circuit del conductor, l’emf pot provocar un flux de corrent. Les parts principals d’un generador de corrent continu són el camp magnètic i els conductors que es mouen dins del camp magnètic.
Les principals diferències entre els generadors de CA i CC són un dels temes elèctrics més importants. Aquestes diferències poden ajudar els estudiants a estudiar sobre aquest tema, però abans d’això s’hauria de conèixer els generadors de corrent altern i els generadors de corrent continu en tots els detalls, de manera que les diferències siguin molt senzilles d’entendre. Consulteu aquest enllaç per obtenir més informació sobre The Diferència entre el generador de corrent altern i el corrent continu.
Característiques
La característica del generador de corrent continu es pot definir com la representació gràfica entre les dues magnituds separades. Aquest gràfic mostrarà les característiques d'estat estacionari que expliquen la relació principal entre la tensió, les càrregues i l'excitació del terminal a través d'aquest gràfic. A continuació es descriuen les característiques més essencials d’aquest generador.
Característiques d’imantació
Les característiques d’imantació proporcionen la diferència de producció de tensió en cas contrari, tensió sense càrrega a través del corrent de camp a una velocitat estable. Aquest tipus de característica també es coneix com a circuit obert en cas contrari, característica sense càrrega.
Característiques internes
Les característiques internes del generador de corrent continu es poden representar entre el corrent de càrrega i la tensió generada.
Característiques externes o de càrrega
Les característiques de càrrega o tipus extern proporcionen les relacions principals entre el corrent de càrrega i la tensió del terminal a una velocitat estable.
Avantatges
La a avantatges d’un generador de corrent continu inclou el següent.
- Els generadors de CC generen una gran producció.
- La càrrega terminal d’aquests generadors és elevada.
- El disseny de generadors de corrent continu és molt senzill
- S’utilitzen per generar una potència de sortida desigual.
- Aquests són extremadament consistents amb el 85-95% de les qualificacions d’eficiència
- Donen una sortida fiable.
- Són lleugers i compactes.
Desavantatges
Els desavantatges d’un generador de corrent continu són els següents.
- El generador de corrent continu no es pot utilitzar amb un transformador
- L’eficiència d’aquest generador és baixa a causa de moltes pèrdues com el coure, el mecànic, el remolí, etc.
- Es pot produir una caiguda de tensió a llargues distàncies
- Utilitza un commutador d’anells dividits de manera que complicarà el disseny de la màquina
- Car
- Alt manteniment
- Les espurnes es generaran mentre es genera energia
- Es perdrà més energia durant la transmissió
Aplicacions de generadors de corrent continu
Les aplicacions dels diferents tipus de generadors de corrent continu inclouen les següents.
- El generador de CC de tipus excitat per separat s’utilitza també per augmentar galvanoplàstia . S'utilitza amb finalitats d'energia i il·luminació mitjançant un regulador de camp
- El generador de CC autoexcitat o generador de CC de derivació s’utilitza tant per a l’energia com per a la il·luminació normal mitjançant el regulador. Es pot utilitzar per il·luminar bateries.
- El generador de corrent continu de la sèrie s’utilitza en llums d’arc per a la il·luminació, generador de corrent estable i reforç.
- S'utilitza un generador de corrent continu compost per proporcionar Font d'alimentació per a màquines de soldadura de CC.
- CC compost de nivell generador s’utilitza per proporcionar una font d’alimentació a hostals, allotjaments, oficines, etc.
- Més que compost, el generador de corrent continu s’utilitza per reemborsar la caiguda de tensió dins dels alimentadors.
Per tant, tot això es tracta el generador de corrent continu . A partir de la informació anterior, podem concloure que els principals avantatges dels generadors de corrent continu són la construcció i el disseny simples, el funcionament en paral·lel és fàcil i els problemes d’estabilitat del sistema són menys similars als alternadors. Aquí teniu una pregunta, quins són els desavantatges dels generadors de corrent continu?
