डीसी जनरेटर

डीसी जनरेटर के संचालन का सिद्धांत

जनरेटर के उपयोग पर आधारित है विद्युत चुम्बकीय प्रेरण का नियम, जिसके अनुसार एक चुंबकीय क्षेत्र में गतिमान चालक और चुंबकीय प्रवाह को पार करते हुए, एफई द्वारा प्रेरित है।

डीसी मशीन के मुख्य भागों में से एक चुंबकीय सर्किट है जिसके माध्यम से चुंबकीय प्रवाह बंद हो जाता है। डीसी मशीन (छवि 1) के चुंबकीय सर्किट में एक स्थिर भाग होता है - स्टेटर 1 और एक घूमने वाला हिस्सा - रोटर 4। स्टेटर एक स्टील का मामला होता है, जिसमें मशीन के अन्य हिस्से चुंबकीय ध्रुवों सहित जुड़े होते हैं। चुंबकीय ध्रुव 3, एक रोमांचक कुंडल रखा गया है, जो प्रत्यक्ष धारा द्वारा संचालित है और मुख्य चुंबकीय प्रवाह Ф0 बनाता है।

चावल। 1. चार-ध्रुव डीसी मशीन का चुंबकीय सर्किट

चावल। 2. चादरें जिनसे रोटर के चुंबकीय सर्किट को इकट्ठा किया जाता है: ए - खुले चैनलों के साथ, बी - अर्ध-बंद चैनलों के साथ

मशीन के रोटर को शाफ्ट और वेंटिलेशन (चित्र 2) के लिए परिधीय खांचे और छेद के साथ मुहर लगी स्टील शीट से इकट्ठा किया जाता है। रोटर के चैनलों (चित्र 1 में 5) में डीसी मशीन की कार्यशील वाइंडिंग रखी गई है, अर्थात वह वाइंडिंग जिसमें एम मुख्य चुंबकीय प्रवाह द्वारा प्रेरित होता है। वगैरह। साथइस वाइंडिंग को आर्मेचर वाइंडिंग कहा जाता है (इसलिए डीसी मशीन के रोटर को आमतौर पर आर्मेचर कहा जाता है)।

ई आदि का अर्थ सी. डीसी जनरेटर को स्विच किया जा सकता है लेकिन इसकी ध्रुवता स्थिर रहती है। डीसी जनरेटर का कार्य सिद्धांत अंजीर में दिखाया गया है। 3.

एक स्थायी चुंबक के ध्रुव एक चुंबकीय प्रवाह बनाते हैं। कल्पना करें कि आर्मेचर वाइंडिंग में एक मोड़ होता है, जिसके सिरे अलग-अलग आधे छल्ले से जुड़े होते हैं, जो एक दूसरे से अलग होते हैं। ये आधे छल्ले एक कलेक्टर बनाओ, जो आर्मेचर वाइंडिंग के घुमाव के साथ घूमता है। उसी समय, स्थिर ब्रश कलेक्टर के साथ स्लाइड करते हैं।

जब कुंडली किसी चुंबकीय क्षेत्र में घूमती है, तो उसमें एक विद्युत वाहक बल प्रेरित होता है

जहाँ B चुंबकीय प्रेरण है, l तार की लंबाई है, v इसका रैखिक वेग है।

जब कुंडली का तल ध्रुवों की केंद्र रेखा के तल के साथ मेल खाता है (कुंडली लंबवत स्थित है), तो तार अधिकतम चुंबकीय प्रवाह को पार करते हैं और उनमें ई का अधिकतम मान प्रेरित होता है। वगैरह। सी. जब समोच्च क्षैतिज है, उदा. वगैरह। वी। तारों में शून्य है।

ई।, आदि की दिशा। पी कंडक्टर में दाहिने हाथ के नियम द्वारा निर्धारित किया जाता है (चित्र 3 में तीरों द्वारा दिखाया गया है)। जब कुंडली के घूर्णन के दौरान तार दूसरे ध्रुव के नीचे से गुजरता है, तो ई की दिशा। वगैरह। v. वह परिवर्तित हो गया है। लेकिन चूंकि कलेक्टर कॉइल के साथ घूमता है और ब्रश स्थिर होते हैं, इसलिए उत्तरी ध्रुव के नीचे स्थित एक तार हमेशा ऊपरी ब्रश से जुड़ा होता है, उदा। वगैरह। v. जिसे ब्रश से दूर निर्देशित किया जाता है। नतीजतन, ब्रश की ध्रुवीयता अपरिवर्तित रहती है और इसलिए ई दिशा में अपरिवर्तित रहती है। वगैरह। ब्रश पर - egSCH (चित्र 4)।

चावल। 3. सबसे सरल डीसी जनरेटर

चावल। 4. विद्युत वाहक बल के समय में परिवर्तन।सबसे सरल डीसी जनरेटर

हालांकि ई. आदि सी. सबसे सरल प्रत्यक्ष वर्तमान जनरेटर दिशा में स्थिर है, इसका मूल्य बदलता है, एक क्रांति में दो बार अधिकतम और दो बार शून्य मान घूमता है। इतने बड़े रिपल वाला डीसी अधिकांश डीसी रिसीवर के लिए अनुपयुक्त है और शब्द के सख्त अर्थों में इसे स्थिर नहीं कहा जा सकता है।

लहर को कम करने के लिए, डीसी जनरेटर की आर्मेचर वाइंडिंग बड़ी संख्या में घुमावों (कॉइल्स) से बनी होती है, और कलेक्टर बड़ी संख्या में कलेक्टर प्लेटों से बना होता है जो एक दूसरे से अलग होते हैं।

आइए एक राउंड आर्मेचर वाइंडिंग (चित्र 5) के उदाहरण का उपयोग करते हुए, चार वाइंडिंग (1, 2, 3, 4) से मिलकर, प्रत्येक में दो घुमावों को चौरसाई करने की प्रक्रिया पर विचार करें। आर्मेचर आवृत्ति n के साथ दक्षिणावर्त घूमता है और e आर्मेचर के बाहर स्थित आर्मेचर वाइंडिंग तारों में प्रेरित होता है। वगैरह। (दिशा तीरों द्वारा इंगित की गई है)।

आर्मेचर वाइंडिंग एक बंद सर्किट है जिसमें श्रृंखला से जुड़े घुमाव होते हैं। लेकिन ब्रश के संदर्भ में, आर्मेचर वाइंडिंग दो समानांतर शाखाएँ हैं। अंजीर में। 5, और एक समानांतर शाखा में कॉइल 2 होते हैं, दूसरे में कॉइल 4 होते हैं (कॉइल 1 और 3 में, ईएमएफ प्रेरित नहीं होता है और वे दोनों सिरों पर एक ब्रश से जुड़े होते हैं)। अंजीर में। 5बी, एंकर को उस स्थिति में दिखाया गया है जो एक मोड़ के 1/8 के बाद लेता है। इस स्थिति में, एक समानांतर आर्मेचर वाइंडिंग में श्रृंखला से जुड़े कॉइल 1 और 2 होते हैं, और श्रृंखला से जुड़े कॉइल 3 और 4 के दूसरे होते हैं।

चावल। 5. रिंग आर्मेचर के साथ सबसे सरल डीसी जनरेटर की योजना

प्रत्येक कॉइल, जब आर्मेचर ब्रश के संबंध में घूमता है, में एक निरंतर ध्रुवता होती है। पते का परिवर्तन, आदि। सी. आर्मेचर के रोटेशन के साथ समय में वाइंडिंग्स को अंजीर में दिखाया गया है। 6, ए। डी। डी।सी। ब्रश पर ई के बराबर है। वगैरह। वी। आर्मेचर वाइंडिंग की प्रत्येक समानांतर शाखा। अंजीर। 5 से पता चलता है कि ई। आदि। सी. समानांतर शाखा के बराबर या ई है। वगैरह। सी. एक कुंडल या मात्रा ई. वगैरह। सी. दो आसन्न घुमावदार:

ई के इस स्पंदन के परिणामस्वरूप। वगैरह। सी. आर्मेचर वाइंडिंग्स काफी कम हो गए हैं (चित्र 6, बी)। घुमावों और संग्राहक प्लेटों की संख्या बढ़ाकर लगभग स्थिर विकिरण प्राप्त किया जा सकता है। वगैरह। वी। आर्मेचर वाइंडिंग्स।

डीसी जनरेटर डिजाइन

इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग में तकनीकी प्रगति की प्रक्रिया में, डीसी मशीनों का डिज़ाइन बदल जाता है, हालांकि मूल विवरण वही रहता है।

उद्योग द्वारा उत्पादित डीसी मशीनों में से एक के एक उपकरण पर विचार करें। जैसा कि कहा गया है, मशीन के मुख्य भाग स्टेटर और आर्मेचर हैं। स्टेटर 6 (चित्र। 7), एक स्टील सिलेंडर के रूप में बनाया गया है, जो अन्य भागों को जकड़ने और यांत्रिक क्षति से बचाने के लिए कार्य करता है और चुंबकीय सर्किट का एक स्थिर हिस्सा है।

चुंबकीय ध्रुव 4 स्टेटर से जुड़े होते हैं, जो हो सकते हैं स्थायी मैग्नेट (कम शक्ति वाली मशीनों के लिए) या विद्युत चुम्बक। बाद के मामले में, एक रोमांचक कॉइल 5 को ध्रुवों पर रखा जाता है, जो प्रत्यक्ष धारा के साथ आपूर्ति करता है और स्टेटर के सापेक्ष एक स्थिर चुंबकीय प्रवाह बनाता है।

बड़ी संख्या में ध्रुवों के साथ, उनकी वाइंडिंग समानांतर या श्रृंखला में जुड़ी हुई हैं, लेकिन ताकि उत्तर और दक्षिण ध्रुव वैकल्पिक हों (चित्र 1 देखें)। अपनी स्वयं की वाइंडिंग वाले अतिरिक्त खंभे मुख्य खंभों के बीच स्थित हैं। एंड शील्ड्स 7 स्टेटर (चित्र 7) से जुड़ी हैं।

एडी धाराओं से बिजली के नुकसान को कम करने के लिए डीसी मशीन के आर्मेचर 3 को शीट स्टील (चित्र 2 देखें) से इकट्ठा किया गया है। चादरें एक दूसरे से अछूती हैं।आर्मेचर मशीन के चुंबकीय सर्किट का एक जंगम (घूर्णन) हिस्सा है। आर्मेचर कॉइल या वर्किंग कॉइल 9 को आर्मेचर चैनलों में रखा गया है।

चावल। 6. रिंग आर्मेचर की वाइंडिंग और वाइंडिंग से EMF का समय परिवर्तन

मशीनें वर्तमान में एक आर्मेचर और ड्रम प्रकार की वाइंडिंग के साथ निर्मित होती हैं। पहले मानी जाने वाली रिंग आर्मेचर वाइंडिंग का नुकसान यह है कि ई। वगैरह। सी. केवल आर्मेचर की बाहरी सतह पर स्थित कंडक्टरों में प्रेरित होता है। इसलिए, आधे तार ही सक्रिय हैं। ड्रम की आर्मेचर वाइंडिंग में, सभी तार सक्रिय होते हैं, अर्थात समान ई बनाने के लिए। जैसा कि रिंग-आर्मेचर मशीन के साथ लगभग आधा प्रवाहकीय सामग्री की आवश्यकता होती है।

खांचे में स्थित आर्मेचर वाइंडिंग के कंडक्टर, घुमावों के सामने के हिस्सों से जुड़े होते हैं। प्रत्येक स्लॉट में आमतौर पर कई तार होते हैं। एक स्लॉट के कंडक्टर दूसरे स्लॉट के कंडक्टर से एक श्रृंखला कनेक्शन बनाने के लिए जुड़े होते हैं जिसे कॉइल या सेक्शन कहा जाता है। अनुभाग श्रृंखला में जुड़े हुए हैं और एक बंद सर्किट बनाते हैं। बॉन्डिंग सीक्वेंस ऐसा होना चाहिए कि ई। वगैरह। वी। एक समानांतर शाखा में शामिल तारों में एक ही दिशा थी।

अंजीर में। 8 दो-पोल मशीन की सबसे सरल ड्रम आर्मेचर वाइंडिंग दिखाता है। ठोस रेखाएँ संग्राहक पक्ष पर एक दूसरे से खंडों का कनेक्शन दिखाती हैं, और धराशायी रेखाएँ विपरीत दिशा में तारों के अंत कनेक्शन दिखाती हैं। वर्गों के कनेक्शन बिंदुओं से कलेक्टर प्लेटों तक स्ट्रिप्स बनाई जाती हैं। ई।, आदि की दिशा। पी. कुंडली के तारों में चित्र में दिखाया गया है: «+» — पाठक से दिशा, «•» — पाठक को दिशा.

इस तरह के आर्मेचर की वाइंडिंग में भी दो समानांतर शाखाएं होती हैं: पहला स्लॉट 1, 6, 3, 8 के तारों से बनता है, दूसरा - स्लॉट 4, 7, 2, 5 के तारों से। जब आर्मेचर घूमता है , स्लॉट्स का संयोजन जिसके तार एक समानांतर शाखा बनाते हैं, हर समय बदलते रहते हैं, लेकिन हमेशा समानांतर शाखा चार चैनलों के तारों से बनती है, जो अंतरिक्ष में एक स्थिर स्थिति पर कब्जा कर लेती है।

चावल। 7. ड्रम-टाइप आर्मेचर डीसी मशीन की व्यवस्था

चावल। 8. सबसे सरल वाइंडिंग

कारखानों द्वारा उत्पादित मशीनों में ड्रम के आर्मेचर की परिधि के साथ दसियों या सैकड़ों खांचे होते हैं और कलेक्टर प्लेटों की संख्या आर्मेचर वाइंडिंग के वर्गों की संख्या के बराबर होती है।

कलेक्टर 1 (अंजीर देखें। 7) में तांबे की प्लेटें होती हैं, जो एक दूसरे से अलग होती हैं, जो आर्मेचर वाइंडिंग के वर्गों के कनेक्शन बिंदुओं से जुड़ी होती हैं और चर ई को परिवर्तित करने के लिए कार्य करती हैं। वगैरह। वी। निरंतर ई में आर्मेचर वाइंडिंग के तारों में। वगैरह। सी. जनरेटर के ब्रश 2 पर या मोटर के आर्मेचर वाइंडिंग के तारों में प्रत्यावर्ती धारा में नेटवर्क से मोटर के ब्रश को आपूर्ति की गई प्रत्यक्ष धारा का रूपांतरण। कलेक्टर आर्मेचर के साथ घूमता है।

जब आर्मेचर घूमता है, फिक्स्ड ब्रश 2 कलेक्टर के साथ स्लाइड करते हैं।ब्रश ग्रेफाइट और कॉपर-ग्रेफाइट हैं। वे ब्रश धारकों में लगे होते हैं जिन्हें एक निश्चित कोण पर घुमाया जा सकता है। वेंटिलेशन के लिए प्ररित करनेवाला 8 एंकर से जुड़ा हुआ है।

डीसी जनरेटर का वर्गीकरण और पैरामीटर

डीसी जनरेटर का वर्गीकरण उत्तेजना कॉइल के शक्ति स्रोत के प्रकार पर आधारित है। अंतर करना:

1.स्व-उत्तेजित जनरेटर, जिसकी उत्तेजना का तार एक बाहरी स्रोत (बैटरी या अन्य प्रत्यक्ष वर्तमान स्रोत) द्वारा संचालित होता है। कम-शक्ति जनरेटर (दसियों वाट) में, मुख्य चुंबकीय प्रवाह स्थायी चुंबक द्वारा बनाया जा सकता है,

2. स्व-उत्तेजित जनरेटर, जिसकी उत्तेजना का तार जनरेटर द्वारा ही संचालित होता है। बाहरी सर्किट के संबंध में आर्मेचर और उत्तेजना वाइंडिंग्स की कनेक्शन योजना के अनुसार, हैं: समानांतर उत्तेजना जनरेटर, जिसमें उत्तेजना वाइंडिंग आर्मेचर वाइंडिंग (शंट जनरेटर), श्रृंखला उत्तेजना जनरेटर के साथ समानांतर में जुड़ा हुआ है, जिसमें ये वाइंडिंग्स श्रृंखला (श्रृंखला जनरेटर), मिश्रित उत्तेजना वाले जनरेटर से जुड़े होते हैं, जिसमें एक रोमांचक वाइंडिंग आर्मेचर वाइंडिंग के साथ समानांतर में जुड़ा होता है, और दूसरा श्रृंखला (संयुक्त जनरेटर) में जुड़ा होता है।

डीसी जनरेटर का रेटेड मोड रेटेड पावर द्वारा निर्धारित किया जाता है - जनरेटर रिसीवर को जो शक्ति देता है, आर्मेचर वाइंडिंग के टर्मिनलों पर रेटेड वोल्टेज, आर्मेचर का रेटेड करंट, एक्साइटमेंट करंट, रेटेड फ्रीक्वेंसी आर्मेचर का घूर्णन। ये मान आमतौर पर जनरेटर के पासपोर्ट में दर्शाए जाते हैं।