ژنراتورهای DC و انواع نمودارها و فرمول ها

انواع ژنراتورهای DC  شامل نمودارها

ژنراتورهای DC بر اساس چگونگی تحریک میدان هایشان طبقه‌بندی می‌شوند. سه روش تحریک وجود دارد و بنابراین سه‌نوع اصلی ژنراتورهای DC وجود دارد:

1- ژنراتور DC آهنربای دايم[1] – سیم‌پیچ های میدان توسط آهنرباهای دائمی تحریک می‌ شوند.

2- ژنراتورهای DC تحریک جداگانه [2]– سیم‌پیچ های میدان توسط منابع خارجی تحریک می‌ شوند.

3- ژنراتور DC خود تحریک – سیم‌پیچ های میدان توسط خود ژنراتور تحریک‌می‌شود.

ژنراتورهای DC خود تحریک بسته به موقعیت سیم‌پیچ‌های میدان‌شان، نیز می‌توانند طبقه‌بندی شوند. سه‌نوع ژنراتور DC خود تحریک عبارتند از:

1- ژنراتورهای سیم‌پیچ سری

2- ژنراتور سیم‌پیچ موازی

3- ژنراتورهای سیم‌پیچ ترکیبی

ژنراتور قابل حمل نمونه ای از کاربردهای عملی است که از چنین فناوری هایی استفاده می‌کند.

ژنراتور آهنربای دائم DC

هنگامی که شار در مدار مغناطیسی با استفاده از آهنرباهای دائمی تولیدمی‌شود ، آنگاه این نوع ژنراتور ها به عنوان ژنراتورآهنربای دايم DC شناخته می‌شود.

این مدل ژنراتور از یک آرمیچر و یک یا چند آهنربای دائمی که در اطراف آرمیچر قرار دارند تشکیل‌شده‌است. این‌نوع ژنراتورهای DC قدرت زیادی تولید نمی‌کنند.

به همین دلیل ، آنها به ندرت در کاربردهای صنعتی یافت می‌شوند. آنها معمولاً در کاربردهای کوچک استفاده می‌شوند – مانند دینام ها در موتور سیکلت ها.

ژنراتور DC تحریک جداگانه[3]

ژنراتورهایی هستندکه آهنربای میدان آنها بواسطه منابع خارجی DC مانند باتری انرژی می‌گیرد.

نمودار مدار ژنراتور DC تحریک جداگانه در شکل زیر نشان داده‌شده‌است. نمادهای زیر عبارتند از:

• I_a  = جریان آرمیچر
• I_L  = جریان بار
• V  = ولتاژ ترمینال
• =E_g  EMFتولید شده (نیروی الکترومغناطیسی)

افت ولتاژ در آرمیچر = I_a × R_a

R / sub> a)مقاومت آرمیچر است)

اجازه دهید،

سپس،

توان تولیدشده برابر است‌با:

و توان تحویل‌داده‌شده :

ژنراتورهای DC خود تحریک [4]

ژنراتورهای DC خودتحریک ژنراتورهایی هستند که آهنربای میدان آنها بواسطه جریان تأمین‌شده توسط خودشان تامین می‌شود.

در این مدل ماشین‌ها، سیم‌پیچ‌های میدان در داخل به به آرمیچر متصل هستند.

به دلیل پسماند مغناطیسی، مقداری شار همیشه در قطب‌ها وجود دارد. هنگامی که آرمیچر چرخانده شود، مقداری EMF القا می‌شود.

از این رو، مقداری جریان القایی تولیدمی‌شود. این جریان کوچک از طریق سیم پیچ میدان و همچنین بار جریان می یابد و از این طریق شار قطب را تقویت می‌کند.

با تقویت شار قطب، آرمیچر EMF بیشتری تولید می‌کند که باعث افزایش بیشتر جریان از طریق میدان می‌شود.

این جریان میدان افزایش یافته بیشتر EMF آرمیچر را بالا می‌برد و این پدیده تجمعی تا رسیدن تحریک به مقدار نامی ادامه می‌یابد.

با توجه به موقعیت سیم‌پیچ‌های میدان ، ژنراتورهای خودتحریک DC می‌توانند به صورت زیر طبقه‌بندی شوند:

• 1- ژنراتورهای سیم‌پیچی سری
• 2- ژنراتور سیم‌پیچ موازی
• 3- ژنراتورهای سیم‌پیچ ترکیبی

ژنراتور سیم‌پیچ سری

در این‌نوع ژنراتورها سیم‌پیچ‌های میدان به صورت سری با هادی‌های آرمیچر متصل می‌شوند، همانطور که در شکل زیر نشان داده‌شده‌است.

جریان عبوری از بار از سیم‌پیچ‌های میدان نیز عبور می‌کند. همانطور که سیم‌پیچ سری دارای جریان کامل باراست،

با دورهای نسبتاً کم و با سیم ضخیم طراحی می‌شود. مقاومت الکتریکی سیم پیچ میدان سری بسیار کم‌است (تقریباً 0.5 اهم)

اینجا:

• R_sc = مقاومت سیم‌پیچ سری
• I_sc = جریان عبوری از میدان سری یا همان سیم‌پیچ سری
• R_a = مقاومت آرمیچر
• I_a = جریان آرمیچر
• I_L = جریان بار
• V = ولتاژ ترمینال
• E_g =EMFتولید شده

سپس،

ولتاژ در بار :

توان تولید‌شده :

توان تحویل‌شده به بار :

ژنراتورهای DC سیم‌پیچ موازی

در این نوع ژنراتورهای DC، سیم‌پیچ‌های میدان به طورموازی با هادی‌های آرمیچر متصل می‌شوند، همانطور که در شکل زیر نشان داده‌شده‌است.

در ژنراتورهای سیم‌پیچ موازی ولتاژ در سیم‌پیچ میدان همان ولتاژ در ترمینال‌است.

اینجا:

• R_sh = مقاومت سیم پیچ موازی
• I_sh = جریان جاری در قسمت شنت(موازی)
• R_a = مقاومت آرمیچر
• I_a = جریان آرمیچر
• I_L = جریان بار
• V = ولتاژ ترمینال
• =E_g EMFتولید شده

در اینجا جریان آرمیچر I_a به دو بخش تقسیم‌می‌شود : یکی جریان میدان شنتI_sh  و دیگری I_L جریان بار .

بنابراین،

توان مؤثر در بار، زمانی حداکثر خواهد بود که I_L  ماکسیمم باشد. بنابراین، لازم‌است که میدان‌موازی را تا حد ممکن کوچک نگه دارید.

بدین منظور مقاومت سیم‌پیچ میدان شنت به طور کلی بالا نگه داشته‌می‌شود (100 اهم ) و از تعداد دور زیاد سیم‌پیچ برای تولید EMF مورد نظر استفاده‌می‌شود.

جریان میدان‌موازی یا شنت برابراست،

ولتاژ بار :

توان تولیدشده :

توان تحویل‌شده به بار:

ژنراتور سیم‌پیچی مرکب DC (ژنراتور کمپوند DC )

در ژنراتورهای سر ، ولتاژ خروجی به‌طور مستقیم با جریان بار متناسب‌است.

در ژنراتورهای سیم‌پیچ موازی، ولتاژ خروجی به صورت معکوس با جریان بار متناسب‌است.

ترکیبی از این دونوع ژنراتور می‌تواند بر معایب هر دو غلبه کند. به این ترکیب سیم‌پیچ‌ها ، مولدDC  سیم پیچی مرکب یا کمپوند گفته‌می‌شود.

ژنراتورهای سیم‌پیچ مرکب دارای سیم‌پیچ میدان سری و سیم‌پیچ میدان موازی هستند.

یک سیم‌پیچ به صورت سری با آرمیچر قرار می‌گیرد و دیگری به صورت‌موازی با آرمیچر قرار می‌گیرد. این نوع ژنراتورهای DC ممکن است از دونوع باشند.

ژنراتور کمپوند موازی کوتاه و ژنراتور کمپوند موازی بلند

ژنراتور DC کمپوند موازی کوتاه

وژنراتور DC کمپوند موازی کوتاه ژنراتورهایی هستند که تنها سیم‌پیچ میدان شنت بصورت موازی با سیم‌پیچ آرمیچر است، همانطور که در شکل زیر نشان داده‌شده‌است.

جریان میدان سری برابر است‌با،

جریان میدان Shunt:

همچنین، جریان آرمیچر:

ولتاژ بار :

توان تولیدشده:

توان تحویل‌شده به بار :

ژنراتور DC کمپوند موازی بلند.

ژنراتور کمپوندموازی بلند ژنراتورهایی هستند که سیم‌پیچ میدان موازی بصورت موازی با میدان سری و سیم‌پیچ آرمیچر است، همانطور که در شکل زیر نشان داده‌شده‌است.

جریان میدان شنت برابر است‌با،

جریان آرمیچر ، Ia  = جریان میدان سری:

ولتاژ بار:

توان تولید شده:

توان تحویل شده به بار:

در یک مولد کمپوند، میدان شنت از قسمت سری قوی‌تر می‌باشد. وقتی قسمت سری به قسمت موازی کمک کند، ژنراتور کمپوند اضافی [5]می‌گویند.

از طرف دیگر ، اگر قسمت سری با میدان شنت مخالفت کند، این نوع ژنراتور را ژنراتور کمپوند نقصانی[6] می‌گوییم.

 

مقالات مرتبط:

ویژگی ژنراتور DCسیم پیچ موازی (ژنراتور شانت دی سی)

مجموعه ژنراتور موتور | مجموعه M G (موتور ژنراتور)

کاربرد های ژنراتور DC

ویژگی ژنراتور DC تحریک جداگانه

لینک زبان اصلی مقاله :

Types of DC Generators (Diagrams Included)

[1] Permanent Magnet DC Generators

[2] Separately Excited DC Generators

[3] Separately Excited DC Generator

[4] Self Excited DC Generators

[5] commutatively compound wound

[6] differentially compound wound