DC 발전기는 무엇입니까 : 구성 및 작동

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처음의 전자기 발전기 (패러데이 디스크)는 1831 년 영국 과학자 마이클 패러데이가 발명했습니다. A DC 발전기 생성에 사용되는 전기 장치입니다 전기 에너지 . 이 장치의 주요 기능은 기계적 에너지를 전기 에너지로 변경하는 것입니다. 핸드 크랭크, 내연 기관, 물 터빈, 가스 및 증기 터빈. 발전기는 모든 전력망 . 발전기의 역기능은 전기 모터로 수행 할 수 있습니다. 모터의 주요 기능은 전기 에너지를 기계로 변환하는 것입니다. 모터와 발전기는 비슷한 기능을 가지고 있습니다. 이 기사에서는 DC 발전기에 대한 개요를 설명합니다.

DC 제너레이터 란?

DC 발전기 또는 직류 발전기 전기 기계의 한 종류이며이 기계의 주요 기능은 기계적 에너지를 DC (직류) 전기로 변환합니다. 에너지 변경 과정은 에너지 적으로 유도 된 기전력의 원리를 사용합니다. 그만큼 dc 발전기 다이어그램 아래에 나와 있습니다.




DC 발생기

DC 발생기

지휘자가 베일 때 자속 , 그러면 에너지 유도 기전력이 전자기 유도 원리에 따라 생성됩니다. 패러데이의 법칙 . 이 기전력은 도체 회로가 열리지 않을 때 전류 흐름을 유발할 수 있습니다.



구성

DC 발전기는 또한 DC 모터 구조를 변경하지 않고. 따라서 DC 모터, 그렇지 않으면 DC 발전기는 일반적으로 DC 기계. 건설 4 극 DC 발전기 아래에 나와 있습니다. 이 발전기는 다음으로 구성됩니다. 여러 부분 요크, 폴 및 폴 슈즈, 필드 와인딩, 아마추어 코어, 아마추어 와인딩, 정류자 및 브러시와 같은. 그러나이 장치의 두 가지 필수 부분은 고정자와 회 전자입니다. .

고정자

고정자는 DC 발전기의 필수 부분이며, 이것의 주요 기능은 코일이 회전하는 곳에 자기장을 제공하는 것입니다. 여기에는 안정된 자석이 포함되며 그중 두 개는 역극을 향하고 있습니다. 이 자석은 로터 영역에 맞도록 위치합니다.

로터 또는 아마추어 코어

로터 또는 전기자 코어 DC 제너레이터의 두 번째 필수 부품으로, 슬롯이있는 슬롯 형 철 라미네이션이 포함되어 있습니다. 원통형 전기자 코어 . 일반적으로 이러한 라미네이션은 손실을 줄이기 위해 제공됩니다. 와전류 .


전기자 권선

전기자 코어 슬롯은 주로 전기자 권선을 고정하는 데 사용됩니다. 이들은 폐쇄 회로 권선 형태이며 생성 된 전류의 합을 높이기 위해 직렬로 병렬로 연결됩니다.

멍에

DC 발전기의 외부 구조는 Yoke이며 주철로 만들어집니다. 운반에 필요한 기계적 힘을 제공합니다. 자속 극을 통해 주어진.

폴란드

이들은 주로 계자 권선을 유지하는 데 사용됩니다. 일반적으로 이러한 권선은 극에 감겨 있으며 직렬로 연결되고 그렇지 않으면 병렬로 연결됩니다. 전기자 권선 . 또한 기둥은 나사를 사용하여 용접 방법으로 요크를 향해 조인트를 제공합니다.

폴 슈

폴 슈는 주로 자속을 확산하고 필드 코일이 떨어지는 것을 방지하는 데 사용됩니다.

정류기

정류자의 작동은 변경을위한 정류기와 같습니다. AC 전압 ~로 DC 전압 전기자 권선 내에서 브러시를 가로 질러. 구리 세그먼트로 설계되었으며 각 구리 세그먼트는 다음을 통해 서로 보호됩니다. 운모 시트 . 기계의 샤프트에 있습니다.

DC 발전기의 정류자

DC 발전기의 정류자

DC 발전기 정류자 기능

DC 발전기에서 정류자의 주요 기능은 AC를 DC로 변경하는 것입니다. 역전 스위치처럼 작동하며 발전기에서의 역할은 아래에서 설명합니다.

발전기의 전기자 코일 내에서 유도되는 EMF가 교대로 발생합니다. 따라서 전기자 코일 내의 전류 흐름은 교류 일 수도 있습니다. 이 전류는 전기자 코일이 편향되지 않은 자기 축을 가로 지르면 정확한 순간에 정류자를 통해 반전 될 수 있습니다. 따라서 부하는 DC 또는 단방향 전류를 얻습니다.

정류자는 발전기의 전류 흐름이 한 방향으로 영원히 흐르도록 보장합니다. 브러시는 정류자를 움직여 발전기와 부하 사이에 고품질 전기 연결을 만듭니다.

브러쉬

전기 연결은 사이에 보장 될 수 있습니다 정류기 뿐만 아니라 브러시의 도움으로 외부 부하 회로.

작동 원리

그만큼 DC 발전기의 작동 원리 패러데이의 법칙을 기반으로 전자기 유도 . 도체가 불안정한 자기장에 위치하면 도체 내에서 기전력이 유도됩니다. 유도 된 e.m.f 크기는 다음 방정식에서 측정 할 수 있습니다. 발전기의 기전력 .

도체에 폐쇄 된 레인이있는 경우 유도 된 전류가 레인에 흐릅니다. 이 발전기에서 필드 코일은 전자기장을 생성하고 전기자 도체가 필드로 바뀝니다. 따라서 전기자 도체 내에서 전자기 유도 기전력 (e.m.f)이 생성됩니다. 유도 전류의 경로는 플레밍의 오른손 법칙에 의해 제공됩니다.

DC 생성기 E.M.F 방정식

그만큼 dc 발전기의 emf 방정식 패러데이의 전자기 유도 법칙에 따르면 예 : PØZN / 60 A

어디 이다

Webber 내의 플럭스 또는 극

‘Z’는 총 전기자 도체 수입니다.

‘P’는 발전기의 극 수입니다.

‘A’는 뼈대 내의 여러 평행 차선입니다.

‘N’은 r.p.m (분당 회전 수) 단위의 뼈대의 회전입니다.

‘E’는 뼈대 내 평행 차선에서 유도 된 e.m.f입니다.

'예'는 평행 차선 중 하나에서 생성 된 e.m.f입니다.

‘N / 60’은 초당 회전 수입니다.

1 회전 시간은 dt = 60 / N 초입니다.

DC 발전기의 유형

DC 발전기의 분류는 가장 중요한 두 가지 범주 즉, 개별적으로 여기 된 것과 자체 여기 된 것으로 분류 할 수 있습니다.

DC 발전기의 유형

DC 발전기의 유형

별도로 흥분

개별 여자 유형에서 필드 코일은 자율적 인 외부 DC 소스에서 강화됩니다.

자기 흥분

자기 여자 유형에서는 발전기와 함께 생성 된 전류로부터 계자 코일이 강화됩니다. 첫 번째 기전력의 생성은 필드 극 내에서 뛰어난 자기 때문에 발생합니다.

생성 된 기전력은 전류의 일부가 필드 코일에 공급되도록하여 필드 플럭스와 기전력 생성을 증가시킵니다. 또한 이러한 유형의 DC 발전기는 직렬 권선, 션트 권선 및 복합 권선의 세 가지 유형으로 분류 할 수 있습니다.

  • 직렬 권선에서는 계자 권선과 전기자 권선이 서로 직렬로 연결됩니다.
  • 션트 권선에서는 계자 권선과 전기자 권선이 서로 병렬로 연결됩니다.
  • 복합 권선은 직렬 권선과 션트 권선의 혼합입니다.

DC 발전기의 효율성

DC 발전기는 85-95 %의 효율 등급으로 매우 안정적입니다.

생성기의 출력이 VI라고 생각합니다.

생성기의 입력은 VI + 손실입니다.

입력 = VI + I2aRa + Wc

션트 필드 전류가 중요하지 않은 경우 Ia = I (대략)

그 후, n = VI / (VI + Ia2Ra + wc) = 1 / (1 + Ira / V + wc / VI)

최고 효율 d / dt (Ira / V + wc / VI) = 0 그렇지 않으면 I2ra = wc

따라서 가변 손실이 일정한 손실과 동일하면 효율성이 가장 높습니다.

최고 효율에 해당하는 부하 전류는 I2ra = wc입니다. 그렇지 않으면 I = √wc / ra입니다.

DC 발전기의 손실

입력 에너지의 손실로 인해 총 입력 에너지를 출력으로 변경할 수없는 여러 종류의 기계가 시장에 나와 있습니다. 따라서 이러한 유형의 발전기에서 다른 손실이 발생할 수 있습니다.

구리 손실

전기자 구리 손실 (Ia2Ra)에서 전기자 전류는 'Ia'이고 전기자 저항은 'Ra'입니다. 션트 권선과 같은 발전기의 경우 필드 구리 손실은 거의 안정적인 Ish2Rsh와 동일합니다. 직렬 권선과 같은 발전기의 경우 필드 구리 손실은 거의 안정적인 Ise2 Rse와 동일합니다. 복합 권선과 같은 발생기의 경우 신청 된 구리 손실은 Icomp2 Rcomp와 유사하며 거의 안정적입니다. 최대 부하 손실에서 구리 손실은 브러시 접촉으로 인해 20-30 % 발생합니다.

코어 또는 철 또는 자기 손실

코어 손실의 분류는 히스테리시스 및 와전류와 같은 두 가지 유형으로 수행 할 수 있습니다.

히스테리시스 손실

이 손실은 주로 전기자 코어의 반전으로 인해 발생합니다. 로터 코어의 모든 부분은 북쪽과 남쪽과 같은 두 극 아래를 번갈아 가며 통과하여 이에 따라 S & N 극성을 얻습니다. 코어가 한 세트의 극 아래로 공급할 때마다 코어는 일련의 주파수 반전을 완료합니다. 자세한 내용은이 링크를 참조하십시오. 히스테리시스 손실이란? : 요인 및 응용

와전류 손실

전기자 코어는 회전 전체에 걸쳐 자속을 줄이며 전자기 유도 법칙에 따라 코어 외부에서 e.m.f를 유도 할 수 있습니다.이 EMF는 매우 작지만 코어 표면에 큰 전류를 설정합니다. 이 거대한 전류를 맴돌이 전류라고하며 손실을 맴돌이 전류 손실이라고합니다.

필드 전류가 거의 안정적이기 때문에 화합물 및 션트 발생기의 경우 코어 손실이 안정적입니다. 이 손실은 주로 전체 부하 손실에서 20 % ~ 30 % 발생합니다.

기계적 손실

기계적 손실은 회전 전기자의 공기 마찰 또는 바람 손실로 정의 할 수 있습니다. 마찰 손실은 주로 베어링 및 정류자에서 전체 부하 손실의 10 % ~ 20 %에서 발생합니다.

길잃은 손실

스트레이 손실은 주로 코어 및 기계적 손실을 결합하여 발생합니다. 이러한 손실을 회전 손실이라고도합니다.

AC와 DC 발전기의 차이점

AC 및 DC 발전기의 차이점을 논의하기 전에 발전기의 개념을 알아야합니다. 일반적으로 발전기는 AC와 DC의 두 가지 유형으로 분류됩니다. 이 발전기의 주요 기능은 전력을 기계에서 전기로 변경하는 것입니다. AC 발전기는 교류를 생성하는 반면 DC 발전기는 직접 전력을 생성합니다.

두 발전기 모두 패러데이 법칙을 사용하여 전력을 생성합니다. 이 법칙은 도체가 자기장 내에서 이동하면 자기력선을 줄여 도체 내에서 EMF 또는 전자기력을 자극합니다. 이 유도 된 EMF의 크기는 주로 도체를 통한 자기 선 힘 연결에 따라 다릅니다. 도체의 회로가 닫히면 EMF로 인해 전류가 흐를 수 있습니다. 직류 발전기의 주요 부분은 자기장 및 자기장 내에서 움직이는 도체입니다.

AC 및 DC 발전기의 주요 차이점은 가장 중요한 전기 주제 중 하나입니다. 이러한 차이점은 학생들이이 주제에 대해 공부하는 데 도움이 될 수 있지만 그 전에 AC 발전기와 DC 발전기에 대해 모든 세부 사항에서 알아야 차이점을 이해하기가 매우 쉽습니다. The에 대한 자세한 내용은이 링크를 참조하십시오. AC와 DC 발전기의 차이점.

형질

DC 발전기의 특성은 두 개의 개별 수량 간의 그래픽 표현으로 정의 할 수 있습니다. 이 그래프는이 그래프를 통해 단자 전압, 부하 및 여기 간의 주요 관계를 설명하는 정상 상태 특성을 보여줍니다. 이 발전기의 가장 필수적인 특성은 아래에서 설명합니다.

자화 특성

자화 특성은 안정적인 속도로 계자 전류를 통해 무부하 전압을 생성하는 전압의 차이를 제공합니다. 이러한 종류의 특성은 무부하 특성이 아닌 개방 회로라고도합니다.

내부 특성

DC 발전기의 내부 특성은 생성 된 전압과 부하 전류 사이에 플롯 될 수 있습니다.

외부 또는 부하 특성

부하 또는 외부 유형 특성은 안정적인 속도에서 부하 전류와 단자 전압 간의 주요 관계를 제공합니다.

장점

A 직류 발전기의 장점 다음을 포함하십시오.

  • DC 발전기는 큰 출력을 생성합니다.
  • 이 발전기의 종단 부하가 높습니다.
  • DC 발전기의 설계는 매우 간단합니다.
  • 이들은 고르지 않은 출력 전력을 생성하는 데 사용됩니다.
  • 이는 85-95 %의 효율 등급과 매우 일치합니다.
  • 신뢰할 수있는 출력을 제공합니다.
  • 가볍고 콤팩트합니다.

단점

DC 발전기의 단점은 다음과 같습니다.

  • DC 발전기는 변압기와 함께 사용할 수 없습니다.
  • 이 발전기의 효율은 구리, 기계적, 소용돌이 등과 같은 많은 손실로 인해 낮습니다.
  • 장거리에서 전압 강하가 발생할 수 있습니다.
  • 분할 링 정류자를 사용하므로 기계 설계가 복잡해집니다.
  • 비싼
  • 높은 유지 보수
  • 에너지를 생성하는 동안 스파크가 생성됩니다.
  • 전송하는 동안 더 많은 에너지가 손실됩니다.

DC 발전기의 응용

다양한 유형의 DC 발전기의 응용 프로그램은 다음과 같습니다.

  • 별도로 여자 된 유형의 DC 발전기는 부스팅뿐만 아니라 전기 도금 . 전원 및 조명 용도로 사용됩니다. 필드 레귤레이터
  • 자기 여자 DC 발전기 또는 션트 DC 발전기는 레귤레이터를 사용하는 일반 조명뿐만 아니라 전력에 사용됩니다. 배터리 조명에 사용할 수 있습니다.
  • 시리즈 DC 발전기는 조명용 아크 램프, 안정 전류 생성기 및 부스터에 사용됩니다.
  • 복합 DC 발전기를 사용하여 전원 공급 DC 용접기 용.
  • 레벨 화합물 DC 발전기 호스텔, 롯지, 사무실 등에 전원을 공급하는 데 사용됩니다.
  • 컴파운드에 대해 DC 발전기는 피더 내의 전압 강하를 보상하는 데 사용됩니다.

따라서 이것은 DC 발전기 . 위의 정보를 통해 마지막으로 DC 발전기의 주요 장점은 간단한 구조 및 설계, 병렬 작동이 쉽고 시스템 안정성 문제가 교류 발전기와 같지 않다는 결론을 내릴 수 있습니다. 여기에 질문이 있습니다 .DC 발전기의 단점은 무엇입니까?