اصول کار ژنراتور DC (به همراه نمودارها و اشکال) ماه صنعت انرژی

اصول کار ژنراتور DC (به همراه نمودارها)

قبل از اینکه بتوانیم اصول کار یک ژنراتور DC را توضیح دهیم ، باید اصول‌اولیه ژنراتورها را بیان کنیم.

دو نوع ژنراتور وجود دارد :

ژنراتورهای DC و ژنراتورهای AC

هر دو ژنراتور DC و AC قدرت مکانیکی را به توان الکترکی تبدیل می‌کنند.

یک ژنراتور DC جریان مستقیم تولید می‌کند، در حالی که یک ژنراتور AC جریان متناوب تولید می‌کند.هر دوی این ژنراتورها بر اساس اصل قانون القاء الکترومغناطیسی فارادی تولید برق می‌کنند.در این قانون آمده‌است که وقتی یک هادی در یک میدان مغناطیسی حرکت‌می‌کند، خطوط مغناطیسی را قطع می‌کند، که باعث ایجاد نیروی الکترومغناطیسی EMF)) در هادی می‌شود.

بزرگی این EMF به میزان تغییر شار در رسانا بستگی دارد. در صورت بسته بودن مدار هادی ، این EMF القا شده باعث ایجاد جریان خواهد شد.

از این رو دو بخش اساسی یک ژنراتور عبارتند از:

1- میدان مغناطیسی

2- هادی‌هایی که درون آن میدان مغناطیسی حرکت‌می‌کنند.

اکنون که‌اصول را درک کردیم، می‌توانیم درباره اصول‌کار یک ژنراتور DC بحث کنیم.همچنین ممکن‌است یادگیری در مورد انواع ژنراتورهای DC مفید باشد.

ژنراتور DC تک حلقه

در تصویر بالا ، یک حلقه واحد از هادی مستطیل شکل بین دو قطب مخالف آهنربا قرارگرفته‌است.

حلقه مستطیلی هادی ABCD است که در داخل میدان مغناطیسی در محور ab خود می‌چرخد.

هنگامی که حلقه از حالت عمودی به‌موقعیت افقی خود می‌چرخد،

خطوط شار میدان را قطع می‌کند. همانطور که در طول این‌حرکت، دوطرف ،یعنی AB و CD حلقه خطوط شار را قطع می‌کنند،

یک EMF در این دوطرف (AB و BC ) حلقه ایجاد می‌شود.

با بسته شدن حلقه ، جریان ازطریق حلقه جریان می‌یابد. جهت‌جریان را می‌وان با قانون راست Flemming تعیین کرد.

این قانون می‌گوید، اگر انگشت شست، انگشت‌اشاره و انگشت‌وسط دست راست خود را عمود بر یکدیگر قرار‌دهید،

سپس انگشت شست نشان دهنده جهت‌ حرکت هادی است، انگشت اشاره جهت‌حرکت میدان مغناطیسی ،یعنی قطبN به قطبS را نشان‌می‌دهد.

وانگشت میانی جهت‌جریان ازطریق رسانا را‌ نشان می‌دهد.

حال اگر

این قانون دست راست را اعمال کنیم، در این‌موقعیت افقی حلقه خواهیم دید، جریان از نقطه A به B، و ازطرف دیگر جریان حلقه از نقطه C به D گردش‌می‌یابد.

حال اگر اجازه دهیم که حلقه بیشتر حرکت‌کند، دوباره به وضعیت عمودی آن می‌رسد، اما اکنون قسمت بالایی حلقه CD خواهد بود، وطرف پایین آن AB خواهد بود (درست برخلاف موقعیت‌عمودی قبلی).

در این موقعیت، حرکت‌مماس طرفین حلقه به موازات خطوط شار میدان‌است.

از این رو هیچ مشکلی برای برش شار وجود نخواهد داشت و به تبع آن، هیچ جریان در حلقه وجود نخواهد داشت.

اگر حلقه بیشتر چرخانده شود، دوباره درموقعیت افقی قرارمی‌گیرد.

اما اکنون، قسمت AB حلقه گفته‌شده در مقابل قطب N‌قرار دارد و CD در مقابل قطب S قرار می‌گیرد، یعنی دقیقاً مخالف موقعیت‌افقی قبلی همانطور که درشکل در کنار آن نشان داده‌شده‌است.

در اینجا حرکت‌مماسی طرف حلقه عمود بر خطوط شار‌است. از این رو نرخ برش شار در اینجا حداکثر است و طبق قانون راست، در این‌موقعیت جریان از B به A و از طرف‌دیگر از D به C جریان‌می‌یابد.

حال اگر،

حلقه همچنان به چرخش در مورد محور خود ادامه یابد. هر وقت طرف‌AB جلوی قطب S می رود، جریان از A به B حرکت‌می‌کند.

هنگامی که جلوی قطب N قرار می گیرد ، جریان از B به A جریان‌می‌یابد.

به همین ترتیب، هر بار که CD سمت مقابل جلوی قطب S جریان از C به D، هنگامی که CD جانبی در مقابل قطب N قرار می گیرد جریان از D به C جریان‌می‌یابد.

اگر این پدیده را متفاوت مشاهده کنیم، می‌توان نتیجه گرفت که هرطرف حلقه در مقابل قطب N قرار می‌گیرد، جریان از طریق آن طرف در همان جهت، یعنی‌به سمت پایین به سمت صفحه مرجع گردش‌می‌یابد.

به طور مشابه، هرطرف حلقه در مقابل قطب S‌قرار می‌گیرد، جریان از طریق آن در همان جهت، یعنی به سمت بالا از صفحه مرجع گردش‌می‌یابد.

از این رو به موضوع‌اصول ژنراتور DC خواهیم رسید.

اکنون حلقه باز شده و آن را با یک حلقه لغزان با شکاف همانطور که درشکل ‌زیر نشان‌داده‌شده‌است وصل کنید.

حلقه‌های، ساخته شده از رسانا، به دو نیم یا بخش‌های عایق بندی شده از یکدیگر بریده می‌شوند.

ما پایانه‌های بار خارجی را با دو جاروبک کربن که در این بخش‌های حلقه دارند متصل می‌کنیم.

اصول کار ژنراتور DC

ما می‌توانیم ببینیم که در نیمه اول چرخش همیشه جریان در امتداد ABLMCD ، یعنی‌جاروبک شماره 1 در تماس با بخش الف.

در نیمه دوم چرخش، درشکل، جهت جریان القایی در سیم پیچ برعکس می‌شود. اما در همان زمان، وضعیت قسمت‌های a و b نیز برعکس می‌شود که نتیجه آن جاروبک شماره 1 با بخش b در تماس‌است.

از این‌رو جریان در مقاومت بار دوباره از L به M جریان می‌یابد. شکل موج جریان از طریق مدار بار همانطور که در شکل نشان‌داده‌شده‌است می باشد. این جریان یک طرفه‌است.