¿Qué es un generador de corriente continua: construcción y operación?

La primera electromagnético generador (disco de Faraday) fue inventado por un científico británico, a saber, Michael Faraday, en 1831. Un generador de corriente continua Es un dispositivo eléctrico utilizado para generar energía eléctrica. La función principal de este dispositivo es transformar la energía mecánica en energía eléctrica. Hay varios tipos de fuentes de energía mecánica tales como manivelas, motores de combustión interna, turbinas de agua, turbinas de gas y vapor. El generador alimenta todo redes electricas. La función inversa del generador puede ser proporcionada por un motor eléctrico. La función principal del motor es convertir la energía eléctrica en energía mecánica. Los motores, al igual que los generadores, tienen características similares. Este artículo presenta una descripción general de los generadores de corriente continua.

¿Qué es un generador de corriente continua?

Un generador de corriente continua o generador de corriente continua es un tipo de máquina eléctrica, y la función principal de esta máquina es convertir la energía mecánica en electricidad DC (corriente continua). El proceso de alteración energética utiliza el principio de la fuerza electromotriz inducida energéticamente. los diagrama del generador de corriente continua se muestra a continuación.

Cuando un conductor corta flujo magnéticoentonces se generará allí una fem inducida energéticamente basada en el principio de inducción electromagnética de Leyes de Faraday. Esta fuerza electromotriz puede hacer que fluya corriente cuando el circuito conductor no está abierto.

Construcción

También se utiliza un generador de corriente continua como médico del motor sin cambiar su construcción. Por lo tanto, un motor de CC, si no un generador de CC, generalmente se puede llamar un máquina de corriente continua. La construcción de un Generador de CC de 4 polos se muestra a continuación. Este generador incluye varias partes tales como yugo, polos y zapatas polares, devanado de campo, núcleo de inducido, devanado de inducido, conmutador y escobillas. Pero las dos partes esenciales de este dispositivo son el estator y el rotor..

estator

El estator es una parte esencial del generador de CC, y su función principal es proporcionar los campos magnéticos donde giran las bobinas. Esto incluye imanes estables, donde dos de ellos tienen polos invertidos uno frente al otro. Estos imanes están ubicados para encajar en la región del rotor.

Rotor o núcleo de armadura

rotor o núcleo de armadura es la segunda parte esencial del generador de CC e incluye láminas de hierro ranuradas con ranuras que se apilan para formar un núcleo de armadura cilíndrica. Generalmente, estas laminaciones se ofrecen para disminuir la pérdida debido a la corriente de Foucault.

Devanados de armadura

Las ranuras del núcleo del inducido se utilizan principalmente para sujetar los devanados del inducido. Estos están en forma de bobinado de circuito cerrado y están conectados en serie a paralelo para mejorar la suma de la corriente producida.

Yugo

La estructura externa del generador de CC es Yoke, y está hecha de hierro fundido si no de acero. Proporciona la potencia mecánica necesaria para transportar el flujo magnético dada por los polos.

polacos

Estos se utilizan principalmente para sujetar los devanados de campo. Por lo general, estos devanados están enrollados en los polos y están conectados en serie, si no en paralelo, por el bobinados de armadura. Además, los postes se unirán hacia el yugo con método de soldadura, de lo contrario, mediante tornillos.

Zapato polo

La zapata polar se utiliza principalmente para distribuir el flujo magnético y para evitar que la bobina de campo se caiga.

Cambiar

El funcionamiento del interruptor es como un rectificador para cambiar voltaje de corriente alterna a voltaje de CC en el devanado del inducido a través de las escobillas. Está diseñado con segmento de cobre, y cada segmento de cobre está protegido entre sí usando hojas de mica. Se encuentra en el eje de la máquina.

Función de interruptor del generador de CC

La función principal del interruptor en el generador de CC es cambiar de CA a CC. Actúa como un inversor y su papel en el generador se describe a continuación.

La fuerza electromotriz inducida en la bobina del inducido del generador es alterna. Por lo tanto, el flujo de corriente en la bobina del inducido también puede ser corriente alterna. Esta corriente se puede invertir a través del conmutador en el momento preciso una vez que la bobina del inducido cruza el eje magnético no polarizado. Así, la carga alcanza una corriente continua o unidireccional.

El interruptor asegura que el flujo de corriente del generador siempre fluirá en una dirección. Las escobillas harán conexiones eléctricas de alta calidad entre el generador y la carga a medida que se mueven por el interruptor.

Pinceles

Se pueden proporcionar conexiones eléctricas entre el cambiar así como el circuito de carga externo mediante escobillas.

Principio de funcionamiento

los Principio de funcionamiento del generador de CC se basa en las leyes de Faraday inducción electromagnética. Cuando un conductor está en un campo magnético inestable, se induce una fuerza electromotriz en el conductor. La magnitud de la fem inducida se puede medir a partir de la ecuación de la fuerza electromotriz de un generador.

Si el conductor está presente con una pista cerrada, la corriente que se induce fluirá en la pista. En este generador, las bobinas de campo generan un campo electromagnético y los conductores del inducido se transforman en un campo. Por lo tanto, se generará una fem inducida electromagnéticamente (emf) en los conductores del inducido. La ruta de la corriente inducida será proporcionada por la regla de la mano derecha de Fleming.

Ecuación EMF del generador de CC

los Ecuación de fem del generador de CC de acuerdo con las leyes de inducción electromagnética de Faraday es Ej= PØZN/60 A

Dónde Φ es

corriente o poste dentro de Webber

'Z' es un número total de conductores de armadura

'P' es un número de polos en un generador

'A' es un número de pistas paralelas en la armadura

'N' es la rotación de la armadura en rpm (revoluciones por minuto)

'E' es la fem inducida en cualquier camino paralelo dentro de la armadura

'Eg' es la fuerza electromotriz generada en uno de los caminos paralelos

'N/60' es el número de revoluciones por segundo

El tiempo de una vuelta será dt = 60/N seg

Tipos de generadores de CC

La clasificación de los generadores de CC se puede hacer en dos categorías más importantes, a saber, excitados por separado y autoexcitados.

emocionado por separado

En el tipo excitado por separado, las bobinas de campo se impulsan desde una fuente de CC externa autónoma.

auto-excitado

En el tipo autoexcitado, las bobinas de campo se fortalecen a partir de la corriente generada con el generador. La generación de la primera fuerza electromotriz ocurrirá debido a su excepcional magnetismo en los polos del campo.

La fuerza electromotriz producida provocará el suministro de un fracción de corriente en las bobinas de campo, lo que incrementará el flujo de campo así como la generación de fuerza electromotriz. Además, estos tipos de generadores de CC se pueden clasificar en tres tipos, a saber, devanados en serie, devanados en derivación y devanados compuestos.

• En un devanado en serie, el devanado de campo y el devanado del inducido están conectados en serie entre sí.
• En el devanado en derivación, el devanado de campo y el devanado de armadura están conectados en paralelo entre sí.
• El devanado compuesto es la mezcla de un devanado en serie y un devanado en derivación.

Eficiencia del generador de CC

Los generadores de CC son muy confiables con clasificaciones de eficiencia de 85-95%

Considere que la salida de un generador es VI

La entrada de un generador es VI + Pérdidas

Entrada = VI + I2aRa + Wc

Si la corriente del campo de derivación es insignificante, entonces Ia = I (aproximadamente)

Después de eso, n = VI/ (VI+Ia2Ra+wc) = 1/(1+Ira/V+wc/VI)

Para eficiencia máxima d/dt (Ira/V+wc/VI) = 0 en caso contrario I2ra = wc

Por lo tanto, la eficiencia es máxima cuando la pérdida variable es equivalente a la pérdida constante

La corriente de carga equivalente a la eficiencia más alta es I2ra = wc; de lo contrario, I = √wc/ra

Pérdidas en el generador DC

Hay diferentes tipos de máquinas disponibles en el mercado donde la energía de entrada total no se puede transformar en salida debido a la pérdida de energía de entrada. Así pueden ocurrir diferentes pérdidas en este tipo de generador.

pérdida de cobre

En la pérdida de cobre del inducido (Ia2Ra), donde la corriente del inducido es 'Ia' y la resistencia del inducido es 'Ra'. Para generadores de tipo bobinado en derivación, la pérdida de cobre de campo es equivalente a Ish2Rsh, que es casi estable. Para generadores como un devanado en serie, la pérdida de cobre de campo es equivalente a Ise2 Rse, que también es casi estable. Para generadores de bobinado compuesto, la pérdida de cobre depositada es similar a Icomp2 Rcomp, que también es casi estable. En pérdidas a plena carga, las pérdidas de cobre ocurren en un 20-30% debido al contacto de las escobillas.

Núcleo o hierro o pérdida magnética

La clasificación de las pérdidas del núcleo se puede hacer en dos tipos, como histéresis y corrientes de Foucault

Pérdida de histéresis

Esta pérdida se produce principalmente debido a la inversión del núcleo del inducido. Cada parte del núcleo del rotor pasa alternativamente por debajo de ambos polos, como el norte y el sur, y alcanza la polaridad S&N en consecuencia. Cada vez que el núcleo entrega por debajo de un conjunto de polos, el núcleo completará una serie de inversiones de frecuencia. Consulte este enlace para obtener más información sobre qué es la pérdida por histéresis: factores y sus aplicaciones.

Pérdida de corrientes de Foucault

El núcleo de la armadura reduce el flujo magnético a lo largo de su revolución y la fem puede inducirse fuera del núcleo, según las leyes de la inducción electromagnética, esta fem es extremadamente pequeña, sin embargo, crea una gran corriente en la superficie del núcleo. Esta enorme corriente se llama corriente de Foucault, mientras que la pérdida se llama pérdida de corriente de Foucault.

Las pérdidas en el núcleo son estables para los generadores compuestos y en derivación porque sus corrientes de campo son casi estables. Esta pérdida ocurre principalmente del 20% al 30% en pérdidas a plena carga.

Pérdida mecánica

La pérdida mecánica se puede definir como la fricción del aire de la armadura giratoria o las pérdidas por el viento. La pérdida por fricción se produce principalmente entre el 10 % y el 20 % de las pérdidas a plena carga en los cojinetes y el conmutador.

Pérdida parasitaria

Las pérdidas parásitas ocurren principalmente al combinar pérdidas como el núcleo y las pérdidas mecánicas. Estas pérdidas también se denominan pérdidas rotacionales.

Diferencia entre generador de CA y CC

Antes de que podamos discutir la diferencia entre los generadores de CA y CC, necesitamos conocer el concepto de generadores. En general, los generadores se clasifican en dos tipos como CA y CC. La función principal de estos generadores es cambiar la potencia de mecánica a eléctrica. Un generador de CA genera corriente alterna mientras que el generador de CC genera energía de CC.

Ambos generadores utilizan la ley de Faraday para generar energía eléctrica. Esta ley establece que una vez que un conductor se mueve a través de un campo magnético, reduce las líneas de fuerza magnéticas para estimular una fuerza electromagnética o electromagnética en el conductor. La magnitud de esta fem inducida depende principalmente de la conexión de la fuerza de la línea magnética a través del conductor. Una vez que el circuito conductor está cerrado, la fuerza electromotriz puede hacer que fluya la corriente. Las partes principales de un generador de CC son el campo magnético y los conductores que se mueven en el campo magnético.

Las principales diferencias entre los generadores de CA y CC es uno de los temas eléctricos más importantes. Estas diferencias pueden ayudar a los estudiantes a estudiar este tema, pero antes de eso, uno debe conocer los generadores de CA y los generadores de CC con gran detalle para que las diferencias sean muy fáciles de entender. Consulte este enlace para obtener más información sobre la diferencia entre el generador de CA y el de CC.

Las características

La característica del generador de CC se puede definir como la representación gráfica entre las dos cantidades distintas. Este gráfico mostrará las características de estado estable que explican la principal relación entre el voltaje terminal, las cargas y la excitación a través de este gráfico. Las características más esenciales de este generador se describen a continuación.

Características de magnetización

Las características de magnetización proporcionan la diferencia en la producción de voltaje, si no el voltaje sin carga a través de la corriente de campo a una tasa constante. Este tipo de característica también se denomina circuito abierto, de lo contrario, característica sin carga.

Características internas

Las características internas del generador de CC se pueden rastrear entre la corriente de carga y el voltaje generado.

Características externas o de carga

Las características de carga o de tipo externo proporcionan las principales relaciones entre la corriente de carga y el voltaje terminal a una velocidad estable.

Ventajas

La Aventajas de un generador de corriente continua Incluya lo siguiente.

• Los generadores de CC generan una gran salida.
• La carga terminal de estos generadores es alta.
• El diseño de generadores de corriente continua es muy simple.
• Estos se utilizan para generar una salida de potencia desigual.
• Estos son extremadamente consistentes con índices de eficiencia del 85-95 %
• Dan una salida fiable.
• Son ligeros y compactos.

Desventajas

Las desventajas de un generador de corriente continua son las siguientes.

• El generador de CC no se puede utilizar con un transformador.
• La eficiencia de este generador es baja debido a muchas pérdidas como cobre, mecánicas, vórtice, etc.
• La caída de voltaje puede ocurrir en largas distancias
• Utiliza un colector de anillo dividido, lo que complicará el diseño de la máquina.
• Querida
• Alto mantenimiento
• Se generarán chispas mientras se genera energía.
• Se perderá más energía durante la transmisión.

Aplicaciones de los generadores de CC

Las aplicaciones de los diferentes tipos de generadores de CC son las siguientes.

• El generador de CC de tipo excitado por separado se utiliza para impulsar, así como para galvanoplastia. Se utiliza con fines de energía e iluminación mediante un regulador de campo
• El generador de CC autoexcitado o el generador de CC de derivación se utiliza para la fuente de alimentación, así como para la iluminación ordinaria mediante el regulador. Se puede utilizar para iluminación alimentada por batería.
• El generador de CC de la serie se utiliza en lámparas de arco para iluminación, generador de corriente estable y el refuerzo.
• Se utiliza un generador de CC compuesto para proporcionar la Fuente de alimentación para máquinas de soldadura DC.
• Nivel compuesto de CC Generador se utiliza para suministrar energía a hostales, albergues, oficinas, etc.
• Por encima del compuesto, el generador de CC se utiliza para compensar la caída de tensión en los alimentadores.

Así, se trata de el generador de corriente continua. Finalmente, a partir de la información anterior, podemos concluir que las principales ventajas de los generadores de CC incluyen una construcción y un diseño simples, la operación en paralelo es fácil y los problemas de estabilidad del sistema no son como los alternadores. Aquí hay una pregunta para usted, ¿cuáles son las desventajas de los generadores de CC?