Schéma, funkce, princip činnosti a zařízení generátoru stejnosměrného proudu

Éra elektrifikace začala ne tak dávno a po pár století zcela změnila způsob života. Rozhlédněte se, všude tam, kde padá pouze oko, určitě uvidíte nějaký elektrický spotřebič. Lidé jsou tak zvyklí na různé stroje, které pro ně dělají téměř celou práci, že vzniká iluze, jako kdyby to bylo vždycky takhle. Ale podívejme se za závoj, skrývající se od nás proces vitální činnosti elektrických přátel. Pojďme analyzovat princip fungování a zařízení generátoru stejnosměrného proudu.

Trochu historie

Elektřina byla pozorována starými Řeky. Bylo zjištěno, že vlastnost jantaru přitahuje k sobě různé částice. Lidé to považovali za magnetismus pryskyřici. Ale později si všimli schopnosti jiných materiálů získat magnetismus. Například sklo při tření také začalo přitahovat malé světlé prvky: částice papíru, chloupky a prach. Takže bylo zřejmé, že magnetický efekt vzniká některým zákonem.

Následně ve století XVIII byl vytvořen prototyp moderního kondenzátoru, který byl pokřtěn jménem vynálezce "Leidenova banka". Tento jednoduchý mechanismus je schopna akumulovat náboj, který v té době bylo považováno za druh kapaliny, nasytí pevným tělem a téci z jednoho těla do druhého při udivující rychlostí - na několik mil ve zlomku sekundy.

Když byl atom a jeho jádro a elektron nalezeny, všechno padlo na místo. Lidé si uvědomili, že elektrony jsou náboje, které vytvářejí takové nevysvětlené jevy jako elektrické výboje. Ale zatímco to byly jen statické poplatky. C Faradayovy experimenty a Oersted pochází z elektřiny, kterou nyní známe. Vymysleli rozložení DC-generátoru, jehož zařízení a princip fungování jsou založeny na jevu elektromotorické síly EMF.

Síla pohybu elektřiny

Jak voda řeky v pohybu přitahuje zemi, tak nabité částice ve vodiči způsobují EMF pohyb. Tato síla úzce souvisí magnetický jev, a to, jakmile se změní tok vytvořený magnetem. Emf je schopen pracovat pouze v látce, kde jsou vždy dostupné poplatky. Řešení kovů a solí mají tuto vlastnost.

Emf je větší, tím rychleji se mění intenzita magnetických vln. Jak víte, magnet má vždy dva póly. V souladu se směrem, ve kterém se proud mění vzhledem k vodiči, proud ve vodiči proudí v jednom nebo druhém směru. Pozitivní a negativní poplatky samy vytvářejí energetické pole mezi sebou, které nazýváme napětím, je čím větší, tím silnější je celkový elektrický náboj stejnoměrného pólu.

Co je to elektrický generátor?

Konstrukce nebo stroj, který je schopen přeměnit jakoukoli mechanickou sílu na elektrickou energii, byl nazýván generátorem elektřiny. Princip činnosti a zařízení generátoru stejnosměrného proudu souvisí s magnetismem. Pokud budeme mít permanentní magnet a prochází pole svého napínacího vodiče, pak v druhé je síla, která přivádí nabité částice k pohybu v jednom směru - objeví se proud. Totéž se stane s pevným vodičem a pohyblivým magnetem.

Experimentálně vědci zjistili, že hodnota proudu je větší, tím větší:

• Velikost magnetického toku mezi póly magnetu.
• Rychlost průsečíku napínacích linek.
• Délka drátu nesoucí proud.

Pokud přesunete vodič paralelně s průběhem toku, není v něm indukce. To vedlo k pravici pravé ruky, která pomáhá pochopit směr, kterým se proud pohybuje. Je-li umístění pravé části těla s rukou tak, aby zahrnoval intenzivní magnetické siločáry a velký prst ohýbat a ukázal na místo, kde dochází k pohybu vodiče, zbývající čtyři prsty ukazují aktuální cestu. V magnetu je pohybový vektor pole směrován ze severu na jih.

Provozní schéma elementárního generátoru

Princip fungování a zařízení generátoru stejnosměrného proudu jsou následující: rám je vyroben z nosného materiálu, je namontován na ose a otáčí se mezi póly magnetu. Každý volný konec rámu je spojen se svým kontaktem, který vypadá jako oblouková deska. Společně tvoří kontakty kruh roztrhaný ve dvou bodech (kolektor). Tyto půlkruhové kontakty jsou pohyblivě spojeny s pružinovými vodivými kartáči. Odstraňují proud.

V prostoru je rámeček vůči kontaktům orientován tak, že když se každá polovina úseků největšího magnetického toku vzájemně překročí, jsou kartáče na kontaktech uzavřeny. Když prvky rámu procházejí fází pohybu podél čáry - kontakty kartáče jsou otevřené kolektoru.

Pokud připojit osciloskop, je vidět, že generátor stejnosměrného zařízení a princip činnosti je taková, že výstup střídavý půlvlny umístěné na jedné straně souřadnic a mění svou hodnotu od nuly do nejvyšší a zpět k nule. Jejich opakovací rychlost závisí na rychlosti otáčení rámu. To znamená, že proud v takovém systému se pohybuje v jednom směru (konstantní), ale má pulzující vzhled.

Princip činnosti a zařízení generátoru stejnosměrného proudu

Skutečný generátor konstantního proudu je složitější, ačkoli princip jeho fungování se neliší od principu, který je uveden výše. Namísto jediného rámu a dvojice polokruhových kontaktů má mnoho rámečků a kolektorových kontaktů. To zaprvé zvyšuje výkon takového stroje a za druhé vyhlazuje zvlnění proudu, protože každý snímek vytváří vlastní poloviční vlnu, která při naladění na sebe tvoří celkový proud. Takový rotační systém se nazývá armatura nebo rotor.

Magnet generátoru je také upraven. Jeho role hraje elektromagnet sestávající z vinutí a jádra. Pomocí elektromagnetů můžete vytvořit velký magnetický tok, který přesahuje sílu obvyklé permanentní. Navíc může být průtok snadno měněn. Stacionární část generátoru se nazývá stator.

V závislosti na režimu provozu stroje během otáčení hřídele jsou mezi statorem a rotorem pozorovány následující procesy:

1. Do generátoru není připojeno žádné zatížení. V případě takového volnoběhu se kotva otáčí, v něm je indukováno EMF, ale ve vinutí není žádný proud, protože obvod není uzavřen.
2. DC generátor, schéma zařízení který je připojen k okruhu, pracuje v režimu zatížení. V tomto případě proud proudí do armatury a objeví se nová složka - magnetický tok vytvořený kotvou (reakce kotvy). Tento průtok se pohybuje v takovém směru, že působí proti hlavním silám vytvářeným elektromagnetem. V důsledku toho bude skutečný EMF nižší, to znamená, že výkon generátoru je snížen. A čím více zatížení generátoru, tím více energie se vynakládá na překonání reakce kotvy, když se hřídel otáčí.

Pro vyrovnání magnetického toku kotvy se do okruhu rotoru zavádí tzv. Kompenzační vinutí, ve kterém je vytvořen magnetický tok, což oslabí reakci kotvy.

Typy generátorů produkujících konstantní elektřinu

Princip fungování a uspořádání stejnosměrných generátorů se liší v provádění excitačního obvodu. Jsou to:

• Magnetoelektrické. Používají permanentní magnety k vytvoření magnetického toku. Takové stroje, obvykle s nízkým výkonem, mají vysokou účinnost, jelikož v poli vinutí nejsou ztráty. Nedostatek zařízení v složitosti regulace.
• Generátory se samostatným excitačním obvodem. Jedná se o zařízení, jejichž navíjení elektromagnetů je napájeno z externích zdrojů energie: baterie nebo generátor.
• Samovolně vzrušené DC generátory. Taková zařízení dodávají elektromagnety z vlastních kotvících prvků. Hlavním stavem vlastního buzení je reziduální magnetický tok. Návrh, princip činnosti generátorů a schéma jejich aktivace jsou složené, zkratové a sériové.

Princip činnosti a zařízení generátoru z elektromotoru

Princip reverzibility elektrických strojů naznačuje, že jakýkoli elektromotor lze přeměnit na generátor a naopak. Koneckonců, oba tyto přístroje používají EMF indukci jako základ své práce. Pouze v motoru je elektrický proud aplikovaný na rotor, který, vytvářející magnetický tok, odpuzuje od pólů statorového magnetu a vytváří rotační pohyb.

Pokud se však hřídel motoru otáčí určitou rychlostí, indukční vinuti se začnou indukovat ve vinutí kotvy a proud bude proudit. Omezení je pouze v tloušťce drátu navíjení kotvy. Když je tenký vodič, nebude možné z takového generátoru získat větší výkon.

Odkud zjistil zdroj DC?

Navzdory skutečnosti, že lze získat trvalou elektřinu metodou opravy střídavého proudu, je široce využíván stejnosměrný generátor. Princip fungování je schéma takového stroje nepostradatelné v metalurgických závodech, v silných elektrolýzních závodech v továrnách. V dopravním průmyslu jednotky pracují v elektrických lokomotivách, lodních lodích. Zdroje stejnosměrného proudu jsou také vhodné pro napájení generátorů střídavého proudu v elektrárnách. Pro účely domácnosti byly vyvinuty dynamometrické stroje. Mohou být vidět na jízdních kolách, kde podávají světlomety.

Závěr

Proudové generátory konstantní polarity jsou dobré, protože mohou vyrábět elektřinu při různých otáčkách hřídele. Nepotřebují vydržet jasnou frekvenci, jako například v alternátorech, kde by měla být 50 Hz. Takové stroje jsou velmi vhodné jako alternativní zdroje elektrické energie, například ve větrných turbínách.