डीसी जनरेटर

डीसी जनरेटरच्या ऑपरेशनचे सिद्धांत

जनरेटरच्या वापरावर आधारित आहे इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक इंडक्शनचा नियम, त्यानुसार चुंबकीय क्षेत्रात फिरणारा आणि चुंबकीय प्रवाह ओलांडणाऱ्या कंडक्टरमध्ये, ef द्वारे प्रेरित आहे.

डीसी मशीनच्या मुख्य भागांपैकी एक म्हणजे चुंबकीय सर्किट ज्याद्वारे चुंबकीय प्रवाह बंद केला जातो. डीसी मशीनच्या चुंबकीय सर्किटमध्ये (चित्र 1) एक स्थिर भाग असतो — स्टेटर 1 आणि फिरणारा भाग — रोटर 4. स्टेटर हा एक स्टीलचा केस असतो ज्यामध्ये चुंबकीय ध्रुवांसह मशीनचे इतर भाग जोडलेले असतात. चुंबकीय ध्रुव 3, एक रोमांचक कॉइल ठेवली जाते, जी थेट प्रवाहाद्वारे समर्थित असते आणि मुख्य चुंबकीय प्रवाह Ф0 तयार करते.

तांदूळ. 1. चार-ध्रुव डीसी मशीनचे चुंबकीय सर्किट

तांदूळ. 2. शीट्स ज्यामधून रोटरचे चुंबकीय सर्किट एकत्र केले जाते: a — खुल्या चॅनेलसह, b — अर्ध-बंद चॅनेलसह

यंत्राचा रोटर स्टॅम्प केलेल्या स्टील शीटमधून एकत्र केला जातो ज्यामध्ये परिघीय खोबणी आणि शाफ्ट आणि वेंटिलेशनसाठी छिद्रे असतात (चित्र 2). रोटरच्या चॅनेलमध्ये (चित्र 1 मधील 5) डीसी मशीनचे कार्यरत वळण ठेवलेले आहे, म्हणजेच, मुख्य चुंबकीय प्रवाहाद्वारे एम ज्या वळणावर प्रेरित आहे. इ. सहया विंडिंगला आर्मेचर विंडिंग म्हणतात (म्हणूनच डीसी मशीनच्या रोटरला सामान्यतः आर्मेचर म्हणतात).

इ.चा अर्थ इ. c. DC जनरेटर स्विच केला जाऊ शकतो परंतु त्याची ध्रुवता स्थिर राहते. डीसी जनरेटरचे कार्य तत्त्व अंजीर मध्ये दर्शविले आहे. 3.

कायम चुंबकाचे ध्रुव चुंबकीय प्रवाह तयार करतात. अशी कल्पना करा की आर्मेचर विंडिंगमध्ये एक वळण असते, ज्याचे टोक वेगवेगळ्या अर्ध-रिंगांना जोडलेले असतात, एकमेकांपासून वेगळे असतात. या अर्ध्या रिंग्ज कलेक्टर तयार करा, जे आर्मेचर विंडिंगच्या वळणाने फिरते. त्याच वेळी, स्थिर ब्रश कलेक्टरच्या बाजूने सरकतात.

जेव्हा कॉइल चुंबकीय क्षेत्रात फिरते तेव्हा त्यात एक emf प्रेरित होते

जेथे B हे चुंबकीय प्रेरण आहे, l ही वायरची लांबी आहे, v हा त्याचा रेखीय वेग आहे.

जेव्हा कॉइलचे विमान ध्रुवांच्या मध्य रेषेच्या समतलतेशी जुळते (कॉइल अनुलंब स्थित असते), तेव्हा तारा जास्तीत जास्त चुंबकीय प्रवाह ओलांडतात आणि त्यांच्यामध्ये e चे कमाल मूल्य प्रेरित होते. इ. c. जेव्हा समोच्च आडवा असतो, उदा. इ. v. तारांमध्ये शून्य आहे.

इ.ची दिशा इ. कंडक्टरमधील p उजव्या हाताच्या नियमाद्वारे निर्धारित केला जातो (चित्र 3 मध्ये बाणांनी दर्शविला आहे). कॉइलच्या फिरण्याच्या वेळी वायर दुसऱ्या ध्रुवाच्या खाली जाते, तेव्हा ई ची दिशा. इ. v. त्याचे धर्मांतर झाले आहे. परंतु कलेक्टर कॉइलसह फिरत असल्याने आणि ब्रशेस स्थिर असल्याने, उत्तर ध्रुवाच्या खाली असलेली वायर नेहमी वरच्या ब्रशला जोडलेली असते, उदा. इ. v. जे ब्रशपासून दूर निर्देशित केले जाते. परिणामी, ब्रशेसची ध्रुवीयता अपरिवर्तित राहते आणि म्हणून ई दिशेने अपरिवर्तित राहते. इ. ब्रशेसवर — उदा.एससीएच (चित्र 4).

तांदूळ. 3. सर्वात सोपा डीसी जनरेटर

तांदूळ. 4. इलेक्ट्रोमोटिव्ह फोर्सच्या वेळेत बदल.सर्वात सोपा डीसी जनरेटर

जरी इ. इ. c. सर्वात सोपा डायरेक्ट करंट जनरेटर दिशेत स्थिर असतो, त्याचे मूल्य बदलते, एका क्रांतीमध्ये जास्तीत जास्त दुप्पट आणि शून्य मूल्यांच्या दुप्पट फिरते. एवढ्या मोठ्या रिपलसह डीसी बहुतेक डीसी रिसीव्हर्ससाठी अनुपयुक्त आहे आणि शब्दाच्या कठोर अर्थाने स्थिर म्हटले जाऊ शकत नाही.

तरंग कमी करण्यासाठी, डीसी जनरेटरचे आर्मेचर विंडिंग मोठ्या संख्येने वळण (कॉइल) बनलेले आहे आणि कलेक्टर एकमेकांपासून विलग केलेल्या मोठ्या संख्येने कलेक्टर प्लेट्सने बनलेले आहे.

चार विंडिंग्ज (1, 2, 3, 4), प्रत्येकामध्ये दोन वळणे असलेले गोल आर्मेचर विंडिंग (चित्र 5) चे उदाहरण वापरून लाटा गुळगुळीत करण्याच्या प्रक्रियेचा विचार करूया. आर्मेचर n आणि e वारंवारतेने घड्याळाच्या दिशेने फिरते आणि आर्मेचरच्या बाहेरील बाजूस असलेल्या आर्मेचर वळणाच्या तारांमध्ये प्रेरित होते. इ. (दिशा बाणांनी दर्शविली आहे).

आर्मेचर वळण एक बंद सर्किट आहे ज्यामध्ये मालिका-कनेक्ट वळणे असतात. परंतु ब्रशेसच्या बाबतीत, आर्मेचर विंडिंग दोन समांतर शाखा आहेत. अंजीर मध्ये. 5, आणि एका समांतर शाखेत कॉइल 2 असते, दुसऱ्यामध्ये कॉइल 4 असते (कॉइल 1 आणि 3 मध्ये, EMF प्रेरित नसते आणि ते एका ब्रशला दोन्ही टोकांना जोडलेले असतात). अंजीर मध्ये. 5b, अँकर एका वळणाच्या 1/8 नंतर घेत असलेल्या स्थितीत दर्शविला जातो. या स्थितीत, एका समांतर आर्मेचर विंडिंगमध्ये मालिका-कनेक्टेड कॉइल्स 1 आणि 2 आणि मालिका-कनेक्टेड कॉइल्स 3 आणि 4 असतात.

तांदूळ. 5. रिंग आर्मेचरसह सर्वात सोपी डीसी जनरेटरची योजना

प्रत्येक कॉइल, जेव्हा आर्मेचर ब्रशच्या संदर्भात फिरते, तेव्हा त्यात स्थिर ध्रुवता असते. पत्ता बदलणे इ. c. आर्मेचरच्या रोटेशनसह वेळेत विंडिंग अंजीरमध्ये दर्शविले आहे. 6, अ. डी. डी.C. ब्रशेसवर e च्या बरोबरीचे आहे. इ. v. आर्मेचर विंडिंगची प्रत्येक समांतर शाखा. अंजीर. 5 दाखवते की इ. इ. c. समांतर शाखा समान किंवा e आहे. इ. c. एक कॉइल किंवा प्रमाण e. इ. c. दोन समीप वळण:

ई च्या या स्पंदनाचा परिणाम म्हणून. इ. c. आर्मेचर विंडिंग लक्षणीयरीत्या कमी झाल्या आहेत (चित्र 6, b). वळण आणि कलेक्टर प्लेट्सची संख्या वाढवून, जवळजवळ स्थिर रेडिएशन मिळू शकते. इ. v. आर्मेचर विंडिंग्ज.

डीसी जनरेटर डिझाइन

इलेक्ट्रिकल अभियांत्रिकीच्या तांत्रिक प्रगतीच्या प्रक्रियेत, डीसी मशीनची रचना बदलते, जरी मूलभूत तपशील समान राहतात.

उद्योगाद्वारे उत्पादित केलेल्या डीसी मशीनच्या प्रकारांपैकी एक साधन विचारात घ्या. म्हटल्याप्रमाणे, मशीनचे मुख्य भाग स्टेटर आणि आर्मेचर आहेत. स्टेटर 6 (चित्र 7), स्टील सिलेंडरच्या रूपात बनवलेले, इतर भागांना बांधण्यासाठी आणि यांत्रिक नुकसानापासून संरक्षण करण्यासाठी आणि चुंबकीय सर्किटचा एक स्थिर भाग आहे.

चुंबकीय ध्रुव 4 स्टेटरला जोडलेले आहेत, जे असू शकतात कायम चुंबक (कमी पॉवर मशीनसाठी) किंवा इलेक्ट्रोमॅग्नेट्स. नंतरच्या प्रकरणात, ध्रुवांवर एक रोमांचक कॉइल 5 ठेवली जाते, जी थेट प्रवाहाने पुरविली जाते आणि स्टेटरच्या सापेक्ष स्थिर चुंबकीय प्रवाह तयार करते.

मोठ्या संख्येने ध्रुवांसह, त्यांचे विंडिंग समांतर किंवा मालिकेत जोडलेले असतात, परंतु उत्तर आणि दक्षिण ध्रुव वैकल्पिकरित्या (चित्र 1 पहा). त्यांच्या स्वतःच्या विंडिंगसह अतिरिक्त ध्रुव मुख्य ध्रुवांच्या दरम्यान स्थित आहेत. एंड शील्ड्स 7 स्टेटरला जोडलेले आहेत (चित्र 7).

DC मशीनचे आर्मेचर 3 शीट स्टीलपासून एकत्र केले जाते (चित्र 2 पहा). पत्रके एकमेकांपासून इन्सुलेटेड आहेत.आर्मेचर हा यंत्राच्या चुंबकीय परिपथाचा जंगम (फिरणारा) भाग आहे. आर्मेचर कॉइल किंवा वर्किंग कॉइल 9 आर्मेचर वाहिन्यांमध्ये ठेवली जाते.

तांदूळ. 6. विंडिंग्स आणि रिंग आर्मेचरच्या वळणातून ईएमएफचे वेळेत फरक

मशीन्स सध्या आर्मेचर आणि ड्रम प्रकारच्या वाइंडिंगसह तयार केल्या जातात. पूर्वी विचारात घेतलेल्या रिंग आर्मेचर वाइंडिंगचा तोटा आहे की ई. इ. c. केवळ आर्मेचरच्या बाह्य पृष्ठभागावर स्थित कंडक्टरमध्ये प्रेरित आहे. त्यामुळे, केवळ अर्ध्या तारा सक्रिय आहेत. ड्रमच्या आर्मेचर विंडिंगमध्ये, सर्व वायर सक्रिय असतात, म्हणजे, समान ई तयार करण्यासाठी. रिंग-आर्मचर मशीनसाठी जवळजवळ अर्धे प्रवाहकीय सामग्री आवश्यक असते.

खोबणीमध्ये स्थित आर्मेचर विंडिंगचे कंडक्टर वळणाच्या पुढील भागांद्वारे एकमेकांशी जोडलेले असतात. प्रत्येक स्लॉटमध्ये सहसा अनेक वायर असतात. एका स्लॉटचे कंडक्टर दुस-या स्लॉटच्या कंडक्टरशी जोडलेले असतात ज्याला कॉइल किंवा सेक्शन म्हणतात. बाँडिंग क्रम असा असावा की ई. इ. v. एका समांतर शाखेत समाविष्ट असलेल्या तारांची दिशा समान होती.

अंजीर मध्ये. 8 दोन-पोल मशीनचे सर्वात सोपे ड्रम आर्मेचर वाइंडिंग दर्शविते. घन रेषा कलेक्टरच्या बाजूने विभागांचे एकमेकांशी कनेक्शन दर्शवतात आणि डॅश केलेल्या रेषा विरुद्ध बाजूस तारांचे शेवटचे कनेक्शन दर्शवतात. विभागांच्या कनेक्शन बिंदूंपासून कलेक्टर प्लेट्सपर्यंत पट्ट्या बनविल्या जातात. इ.ची दिशा इ. p. कॉइलच्या वायर्समध्ये आकृतीमध्ये दर्शविले आहे: «+» — रीडरकडून दिशा, «•» — रीडरची दिशा.

अशा आर्मेचरच्या वळणाच्या दोन समांतर फांद्या देखील असतात: पहिली स्लॅट 1, 6, 3, 8 च्या तारांनी बनते, दुसरी — स्लॉट 4, 7, 2, 5 च्या तारांनी. जेव्हा आर्मेचर फिरते , स्लॅट्सचे संयोजन ज्यांच्या तारांची एक समांतर शाखा बनते, सर्व वेळ बदलते, परंतु नेहमी समांतर शाखा चार वाहिन्यांच्या तारांद्वारे तयार केली जाते, जी अवकाशात स्थिर स्थान व्यापते.

तांदूळ. 7. ड्रम-प्रकार आर्मेचर डीसी मशीनची व्यवस्था

तांदूळ. 8. सर्वात सोपा वळण

कारखान्यांद्वारे उत्पादित केलेल्या मशीनमध्ये ड्रमच्या आर्मेचरच्या परिघासह दहा किंवा शेकडो खोबणी असतात आणि आर्मेचर वळणाच्या विभागांच्या संख्येइतकी कलेक्टर प्लेट्सची संख्या असते.

कलेक्टर 1 (चित्र 7 पहा) मध्ये तांबे प्लेट्स असतात, एकमेकांपासून विलग असतात, जे आर्मेचर विंडिंगच्या विभागांच्या कनेक्शन बिंदूंशी जोडलेले असतात आणि व्हेरिएबल ई चे रूपांतर करतात. इ. v. आर्मेचरच्या तारांमध्ये स्थिर e मध्ये विंडिंग. इ. c. जनरेटरच्या ब्रश 2 वर किंवा नेटवर्कवरून मोटरच्या ब्रशेस पुरवलेल्या डायरेक्ट करंटचे मोटरच्या आर्मेचर विंडिंगच्या वायर्समध्ये पर्यायी करंटमध्ये रूपांतर करणे. कलेक्टर आर्मेचरसह फिरतो.

जेव्हा आर्मेचर फिरते, तेव्हा निश्चित ब्रश कलेक्टरच्या बाजूने 2 सरकतात. ब्रश ग्रेफाइट आणि कॉपर-ग्रेफाइट असतात. ते ब्रश होल्डरमध्ये बसवलेले असतात जे एका विशिष्ट कोनात फिरवता येतात. वेंटिलेशनसाठी इंपेलर 8 अँकरला जोडलेले आहे.

डीसी जनरेटरचे वर्गीकरण आणि मापदंड

डीसी जनरेटरचे वर्गीकरण उत्तेजना कॉइलच्या उर्जा स्त्रोताच्या प्रकारावर आधारित आहे. फरक करा:

१.स्वयं-उत्तेजित जनरेटर, ज्याची उत्तेजना कॉइल बाह्य स्त्रोताद्वारे समर्थित आहे (बॅटरी किंवा इतर थेट वर्तमान स्त्रोत). लो-पॉवर जनरेटरमध्ये (दहापट वॅट्स), मुख्य चुंबकीय प्रवाह कायम चुंबकांद्वारे तयार केला जाऊ शकतो,

2. स्वयं-उत्तेजित जनरेटर, ज्याची उत्तेजना कॉइल जनरेटरद्वारेच चालविली जाते. बाह्य सर्किटच्या संबंधात आर्मेचर आणि उत्तेजना विंडिंग्सच्या कनेक्शन योजनेनुसार, असे आहेत: समांतर उत्तेजना जनरेटर, ज्यामध्ये उत्तेजना वळण आर्मेचर विंडिंग (शंट जनरेटर), मालिका उत्तेजना जनरेटरच्या समांतर जोडलेले असते, ज्यामध्ये हे विंडिंग्स मालिकेत (मालिका जनरेटर), मिश्रित उत्तेजनासह जनरेटर जोडलेले आहेत, ज्यामध्ये एक रोमांचक वळण आर्मेचर विंडिंगच्या समांतर जोडलेले आहे आणि दुसरे मालिकेत (संयुक्त जनरेटर).

डीसी जनरेटरचा रेट केलेला मोड रेट केलेल्या पॉवरद्वारे निर्धारित केला जातो - जनरेटर रिसीव्हरला दिलेली शक्ती, आर्मेचर विंडिंगच्या टर्मिनल्सवर रेट केलेले व्होल्टेज, आर्मेचरचा रेट केलेला प्रवाह, उत्तेजना प्रवाह, रेट केलेली वारंवारता आर्मेचरचे फिरणे. ही मूल्ये सहसा जनरेटरच्या पासपोर्टमध्ये दर्शविली जातात.