Ban đầu điện từ máy phát điện (Đĩa Faraday) được phát minh bởi nhà khoa học người Anh tên là Michael Faraday vào năm 1831. A Máy phát điện một chiều là một thiết bị điện được sử dụng để tạo ra năng lượng điện . Chức năng chính của thiết bị này là biến đổi năng lượng cơ học thành năng lượng điện. Có một số loại nguồn năng lượng cơ học như tay quay, động cơ đốt trong, tua bin nước, tua bin khí và hơi nước. Máy phát điện cung cấp năng lượng cho tất cả các lưới điện . Chức năng đảo ngược của máy phát điện có thể được thực hiện bởi động cơ điện. Chức năng chính của động cơ là biến đổi năng lượng điện thành cơ năng. Động cơ, cũng như máy phát điện, có các tính năng tương tự. Bài viết này thảo luận tổng quan về máy phát điện một chiều.

Máy phát điện một chiều là gì?

Máy phát điện một chiều hoặc máy phát điện một chiều là một loại máy điện và chức năng chính của máy này là biến đổi cơ năng thành điện năng một chiều (dòng điện một chiều). Quá trình biến đổi năng lượng sử dụng nguyên lý suất điện động cảm ứng. Các sơ đồ máy phát điện một chiều được hiển thị bên dưới.

Máy phát điện DC

Khi một dây dẫn cắt từ thông , khi đó suất điện động cảm ứng sẽ được tạo ra trong nó dựa trên nguyên lý Cảm ứng điện từ của Luật Faraday . Suất điện động này có thể gây ra dòng điện khi mạch dẫn chưa mở.

Xây dựng

Máy phát điện một chiều cũng được sử dụng như một Động cơ DC mà không thay đổi cấu trúc của nó. Do đó, động cơ một chiều, nếu không, máy phát điện một chiều có thể được gọi chung là Máy điện một chiều. Việc xây dựng một Máy phát điện một chiều 4 cực được hiển thị bên dưới. Trình tạo này bao gồm một số phần như ách, cực & giày cực, cuộn dây trường, lõi phần ứng, cuộn dây phần ứng, cổ góp & bàn chải. Nhưng hai phần thiết yếu của thiết bị này là stato cũng như rôto .

Stator

Stato là một bộ phận thiết yếu của máy phát điện một chiều, và chức năng chính của nó là cung cấp từ trường nơi các cuộn dây quay. Điều này bao gồm các nam châm ổn định, trong đó hai trong số chúng có cực ngược đối mặt. Các nam châm này được đặt để phù hợp với vùng của rôto.

Rotor hoặc lõi phần ứng

Rotor hoặc lõi phần ứng là bộ phận thiết yếu thứ hai của máy phát điện một chiều và nó bao gồm các thanh sắt có rãnh với các rãnh được xếp chồng lên nhau để tạo hình lõi phần ứng hình trụ . Nói chung, những lớp cán mỏng này được cung cấp để giảm tổn thất do dòng xoáy .

Cuộn dây phần ứng

Các rãnh lõi phần ứng chủ yếu được sử dụng để giữ các cuộn dây phần ứng. Chúng ở dạng cuộn dây mạch kín và nó được mắc nối tiếp thành song song để tăng cường tổng dòng điện được tạo ra.

“mạch khởi động mềm cho động cơ xoay chiều ”

Ách

Cấu trúc bên ngoài của máy phát điện một chiều là Yoke, và nó được làm bằng gang, còn lại là thép. Nó cung cấp năng lượng cơ học cần thiết để mang từ thông cho qua các cực.

Ba Lan

Chúng chủ yếu được sử dụng để giữ các cuộn dây hiện trường. Thông thường, các cuộn dây này được quấn trên các cực và chúng được kết nối theo chuỗi nếu không thì song song cuộn dây phần ứng . Ngoài ra, các cực sẽ cho khớp về phía chạc bằng phương pháp hàn bằng cách sử dụng vít.

Giày cực

Giày cực chủ yếu được sử dụng để lan truyền từ thông cũng như để tránh cuộn dây từ trường rơi xuống.

Commutator

Hoạt động của cổ góp giống như một bộ chỉnh lưu để thay đổi điện xoay chiều đến điện áp DC trong cuộn dây phần ứng tới các chổi than. Nó được thiết kế với một đoạn đồng, và mỗi đoạn đồng được bảo vệ khỏi nhau với sự trợ giúp của tấm mica . Nó nằm trên trục của máy.

Cổ góp trong Máy phát điện một chiều

Chức năng Commutator của Máy phát điện DC

Chức năng chính của cổ góp trong máy phát điện một chiều là biến đổi điện xoay chiều thành điện một chiều. Nó hoạt động giống như một công tắc đảo chiều và vai trò của nó trong máy phát điện được thảo luận dưới đây.

Emf cảm ứng trong cuộn dây phần ứng của máy phát điện là xoay chiều. Vì vậy, dòng điện chạy trong cuộn dây phần ứng cũng có thể là dòng điện xoay chiều. Dòng điện này có thể được đảo chiều qua cổ góp tại thời điểm chính xác khi cuộn dây phần ứng vượt qua trục không thiên từ. Do đó, tải đạt được dòng điện một chiều hoặc một chiều.

Cổ góp đảm bảo rằng dòng điện từ máy phát điện sẽ chạy mãi mãi theo một hướng. Chổi sẽ tạo kết nối điện chất lượng cao giữa máy phát và tải bằng cách di chuyển trên cổ góp.

Bút vẽ

Các kết nối điện có thể được đảm bảo giữa cổ góp cũng như mạch tải bên ngoài với sự trợ giúp của chổi than.

Nguyên tắc làm việc

Các nguyên lý làm việc của máy phát điện một chiều dựa trên luật Faraday về cảm ứng điện từ . Khi một vật dẫn đặt trong từ trường không ổn định, một suất điện động sẽ xuất hiện trong vật dẫn. Độ lớn e.m.f cảm ứng có thể được đo từ phương trình của sức điện động của máy phát điện .

Nếu vật dẫn hiện diện với làn đường kín, dòng điện cảm ứng sẽ chạy trong làn đường. Trong máy phát điện này, các cuộn dây trường sẽ tạo ra một trường điện từ cũng như các dây dẫn phần ứng được chuyển thành trường. Do đó, một suất điện động cảm ứng điện từ (e.m.f) sẽ được tạo ra trong các dây dẫn phần ứng. Đường đi của dòng điện cảm ứng sẽ được cung cấp bởi quy tắc bên phải của Fleming.

Phương trình Máy phát điện DC E.M.F

Các phương trình emf của máy phát điện một chiều theo Định luật Faraday của Cảm ứng Điện từ là Vd = PØZN / 60 A

Ở đâu Phi Là

thông lượng hoặc cực trong Webber

‘Z’ là tổng số của dây dẫn phần ứng

‘P’ là một số cực trong máy phát điện

'A' là một số làn đường song song trong phần ứng

‘N’ là vòng quay của phần ứng tính bằng r.p.m (số vòng quay trên phút)

‘E’ là e.m.f cảm ứng trong bất kỳ làn song song nào trong phần ứng

‘Eg’ là e.m.f được tạo ở bất kỳ một trong các làn đường song song

‘N / 60’ là số lượt mỗi giây

Thời gian cho một lượt sẽ là dt = 60 / N giây

Các loại máy phát điện một chiều

Việc phân loại máy phát điện một chiều có thể được thực hiện theo hai loại quan trọng nhất là kích thích riêng và kích tự.

Các loại máy phát điện một chiều

Vui mừng riêng biệt

Trong loại kích thích riêng biệt, các cuộn dây trường được tăng cường từ nguồn DC bên ngoài tự trị.

Tự hào

Trong loại tự kích thích, các cuộn dây trường được tăng cường từ dòng điện tạo ra với máy phát. Sự tạo ra sức điện động đầu tiên sẽ xảy ra do từ tính vượt trội của nó trong các cực trường.

Sức điện động sinh ra sẽ gây ra một phần nhỏ dòng điện cung cấp trong các cuộn dây trường, do đó sẽ làm tăng từ thông trường cũng như sự sinh ra sức điện động. Hơn nữa, các loại máy phát điện một chiều này có thể được phân loại thành ba loại là cuộn dây nối tiếp, cuộn dây nối liền và dây quấn hỗn hợp.

Trong một cuộn dây nối tiếp, cả cuộn dây trường và cuộn dây phần ứng được mắc nối tiếp với nhau.
Trong cuộn dây shunt, cả cuộn dây trường và cuộn dây phần ứng được kết nối song song với nhau.
Cuộn dây phức hợp là sự kết hợp của cuộn dây nối tiếp và cuộn dây shunt.

Hiệu quả của Máy phát điện một chiều

Máy phát điện một chiều rất đáng tin cậy với xếp hạng hiệu suất 85-95%

Coi sản lượng của một máy phát điện là VI

Đầu vào của máy phát điện là VI + Tổn thất

Đầu vào = VI + I2aRa + Wc

Nếu dòng trường shunt không đáng kể, thì Ia = I (xấp xỉ)

“chất bán dẫn được sử dụng trong những gì ”

Sau đó, n = VI / (VI + Ia2Ra + wc) = 1 / (1 + Ira / V + wc / VI)

Để có hiệu suất cao nhất thì d / dt (Ira / V + wc / VI) = 0 nếu không thì I2ra = wc

Do đó, hiệu quả là cao nhất khi tổn thất biến đổi tương đương với tổn thất không đổi

Dòng tải tương đương với hiệu suất cao nhất là I2ra = wc nếu không thì I = √wc / ra

Tổn thất trong Máy phát điện một chiều

Có nhiều loại máy khác nhau có sẵn trên thị trường mà tổng năng lượng đầu vào không thể thay đổi thành đầu ra do thất thoát năng lượng đầu vào. Vì vậy các tổn thất khác nhau có thể xảy ra trong loại máy phát điện này.

“công thức điện áp gợn sóng chỉnh lưu đầy đủ ”

Mất đồng

Trong tổn hao đồng phần ứng (Ia2Ra), trong đó dòng điện phần ứng là ‘Ia’ và điện trở phần ứng là ‘Ra’. Đối với máy phát điện như shunt-quấn, tổn thất đồng trường tương đương với Ish2Rsh, gần như ổn định. Đối với máy phát điện như một cuộn dây nối tiếp, tổn thất đồng trường tương đương với Ise2 Rse cũng gần như ổn định. Đối với các máy phát điện như cuộn dây phức hợp, lượng đồng hao hụt tương tự như Icomp2 Rcomp cũng gần như ổn định. Trong trường hợp tổn thất đầy tải, tổn thất đồng xảy ra 20-30% do tiếp xúc chổi than.

Lõi hoặc Sắt hoặc Mất từ tính

Việc phân loại tổn thất cốt lõi có thể được thực hiện thành hai loại như từ trễ và dòng điện xoáy

Mất trễ

Tổn thất này chủ yếu xảy ra do sự đảo chiều của lõi phần ứng. Mỗi phần của lõi rôto đi qua bên dưới hai cực như bắc và nam luân phiên và đạt được cực S & N tương ứng. Bất cứ khi nào lõi cung cấp dưới một bộ cực, thì lõi sẽ kết thúc một chuỗi đảo tần. Vui lòng tham khảo liên kết này để biết thêm về Mất trễ là gì: Các yếu tố và ứng dụng của nó

Mất mát dòng điện xoáy

Lõi phần ứng cắt đứt từ thông trong suốt vòng quay của nó & e.m.f có thể được cảm ứng bên ngoài lõi, dựa trên định luật cảm ứng điện từ, emf này cực kỳ nhỏ, tuy nhiên, nó tạo ra một dòng điện lớn trong bề mặt lõi. Dòng điện cực lớn này được gọi là dòng điện xoáy trong khi tổn thất được gọi là tổn thất dòng điện xoáy.

Tổn hao lõi ổn định đối với máy phát điện hỗn hợp & shunt vì dòng điện trường của chúng gần như ổn định. Tổn thất này chủ yếu xảy ra từ 20% đến 30% đối với tổn thất toàn tải.

Tổn thất cơ học

Tổn thất cơ học có thể được định nghĩa là tổn thất do ma sát không khí của phần ứng quay hoặc tổn thất do gió Mất mát do ma sát chủ yếu xảy ra từ 10% đến 20% tổn thất toàn tải ở ổ trục và cổ góp.

Mất mát

Tổn thất lạc hướng chủ yếu xảy ra bằng cách kết hợp các tổn thất như lõi cũng như cơ. Những tổn thất này còn được gọi là tổn thất luân chuyển.

Sự khác biệt giữa Máy phát điện AC và DC

Trước khi thảo luận về sự khác biệt giữa máy phát điện AC và DC, chúng ta phải biết khái niệm về máy phát điện. Nói chung, máy phát điện được phân thành hai loại như AC và DC. Chức năng chính của các máy phát điện này là biến đổi công suất từ cơ năng sang điện năng. Máy phát điện xoay chiều tạo ra dòng điện xoay chiều trong khi máy phát điện một chiều tạo ra nguồn điện một chiều.

Cả hai máy phát điện đều sử dụng định luật Faraday để tạo ra năng lượng điện. Định luật này cho biết rằng khi một vật dẫn dịch chuyển trong từ trường thì nó sẽ cắt các đường sức từ để kích thích EMF hoặc lực điện từ trong vật dẫn. Độ lớn emf cảm ứng này chủ yếu phụ thuộc vào kết nối lực đường sức từ qua vật dẫn. Khi mạch của vật dẫn được đóng lại thì emf có thể gây ra dòng điện. Các bộ phận chính của máy phát điện một chiều là từ trường và các dây dẫn chuyển động trong từ trường.

Sự khác biệt chính giữa máy phát điện xoay chiều và một chiều là một trong những chủ đề điện quan trọng nhất. Những khác biệt này có thể hỗ trợ sinh viên nghiên cứu về chủ đề này, nhưng trước đó, bạn nên biết về máy phát điện xoay chiều cũng như máy phát điện một chiều từng chi tiết để sự khác biệt là rất đơn giản để hiểu. Vui lòng tham khảo liên kết này để biết thêm về The Sự khác biệt giữa Máy phát điện AC và DC.

Nét đặc trưng

Đặc tính của máy phát điện một chiều có thể được định nghĩa là biểu diễn đồ họa giữa hai đại lượng riêng biệt. Biểu đồ này sẽ hiển thị các đặc tính trạng thái ổn định giải thích mối quan hệ chính giữa điện áp đầu cuối, tải và kích thích thông qua biểu đồ này. Các đặc điểm cơ bản nhất của máy phát điện này được thảo luận dưới đây.

Đặc điểm từ hóa

Các đặc tính từ hóa cung cấp sự khác biệt của việc tạo ra điện áp khác điện áp không tải thông qua dòng điện trường ở tốc độ ổn định. Loại đặc tính này còn được gọi là đặc tính hở mạch hay còn gọi là đặc tính không tải.

Đặc điểm bên trong

Các đặc tính bên trong của máy phát điện một chiều có thể được vẽ biểu đồ giữa dòng tải cũng như điện áp được tạo ra.

Đặc điểm bên ngoài hoặc tải trọng

Đặc tính của tải hoặc kiểu bên ngoài cung cấp các mối quan hệ chính giữa dòng tải cũng như điện áp đầu cuối ở tốc độ ổn định.

Ưu điểm

Các a dvantages của máy phát điện một chiều bao gồm những điều sau đây.

Máy phát điện một chiều tạo ra công suất lớn.
Tải đầu cuối của các máy phát điện này cao.
Việc thiết kế máy phát điện một chiều rất đơn giản
Chúng được sử dụng để tạo ra công suất đầu ra không đồng đều.
Chúng cực kỳ phù hợp với xếp hạng hiệu quả 85-95% .of
Họ cung cấp một đầu ra đáng tin cậy.
Chúng nhẹ cũng như nhỏ gọn.

Nhược điểm

Những nhược điểm của máy phát điện một chiều bao gồm những điều sau đây.

Máy phát điện một chiều không được sử dụng với máy biến áp
Hiệu suất của máy phát điện này thấp do nhiều tổn thất như đồng, cơ, xoáy, v.v.
Sự sụt giảm điện áp có thể xảy ra trong khoảng cách dài
Nó sử dụng một cổ góp vòng chia nên sẽ làm phức tạp thiết kế máy
Đắt
Bảo dưỡng cao
Các tia lửa sẽ được tạo ra trong khi tạo ra năng lượng
Nhiều năng lượng hơn sẽ bị mất trong khi truyền

Các ứng dụng của máy phát điện một chiều

Các ứng dụng của các loại máy phát điện một chiều bao gồm những điều sau đây.

Máy phát điện một chiều loại kích thích riêng biệt được sử dụng để tăng cường cũng như mạ điện . Nó được sử dụng cho mục đích cấp điện và chiếu sáng bằng cách sử dụng cơ quan quản lý hiện trường
Máy phát điện một chiều tự kích thích hoặc máy phát điện một chiều shunt được sử dụng cho nguồn điện cũng như chiếu sáng thông thường bằng bộ điều chỉnh. Nó có thể được sử dụng để chiếu sáng bằng pin.
Máy phát điện một chiều loạt được sử dụng trong đèn hồ quang để chiếu sáng, máy phát điện ổn định và máy tăng áp.
Máy phát điện một chiều hỗn hợp được sử dụng để cung cấp Nguồn cấp dùng cho máy hàn DC.
Hợp chất cấp DC máy phát điện được sử dụng để cung cấp nguồn điện cho ký túc xá, nhà nghỉ, văn phòng, v.v.
Trên hợp chất, máy phát điện một chiều được sử dụng để bù lại sự sụt giảm điện áp trong Bộ cấp nguồn.

Vì vậy, đây là tất cả về máy phát điện một chiều . Cuối cùng, từ những thông tin trên, chúng ta có thể kết luận rằng những ưu điểm chính của máy phát điện một chiều bao gồm cấu tạo và thiết kế đơn giản, vận hành song song dễ dàng, và các vấn đề về ổn định hệ thống ít hơn như máy phát điện xoay chiều. Đây là một câu hỏi dành cho bạn, nhược điểm của máy phát điện một chiều là gì?