voordat we het werkingsprincipe van een gelijkstroomgenerator kunnen uitleggen, moeten we de basisprincipes van generatoren behandelen.
er zijn twee soorten generatoren: GELIJKSTROOMGENERATOREN en WISSELSTROOMGENERATOREN. Zowel DC-als AC-Generatoren zetten mechanisch vermogen om in elektrisch vermogen. Een gelijkstroomgenerator produceert direct vermogen, terwijl een wisselstroomgenerator afwisselend vermogen produceert.
beide generatoren produceren elektrische energie op basis van het principe van Faraday ‘ s wet van elektromagnetische inductie. Deze wet stelt dat wanneer een geleider in een magnetisch veld beweegt hij magnetische krachtlijnen snijdt, die een elektromagnetische kracht (EMF) in de geleider induceert. De grootte van deze geïnduceerde EMF hangt af van de snelheid van verandering van flux (magnetische lijnkracht) koppeling met de geleider. Deze EMF zal een stroom laten stromen als het geleidercircuit gesloten is.
vandaar dat de twee meest basale essentiële onderdelen van een generator:
- de geleiders van het magnetische veld
- die zich in dat magnetische veld bewegen.
nu we de basis begrijpen, kunnen we het werkingsprincipe van een DC-generator bespreken. U kunt het ook nuttig vinden om te leren over de soorten DC-generatoren.
gelijkstroomgenerator met één lus
in de bovenstaande figuur wordt een enkele lus van geleider van rechthoekige vorm geplaatst tussen twee tegenoverliggende polen van de magneet.
laten we eens kijken, de rechthoekige lus van de geleider is ABCD die binnen het magnetische veld rond zijn as ab draait. Wanneer de lus van zijn verticale positie naar zijn horizontale positie draait, snijdt hij de flux lijnen van het veld. Aangezien tijdens deze beweging twee zijden, d.w.z. AB en CD van de lus de flux lijnen doorsnijden, zal er een EMF geïnduceerd worden in deze beide zijden (AB en BC) van de lus.
als de lus wordt gesloten zal er een stroom door de lus circuleren. De richting van de stroom kan worden bepaald door Flemming ‘ s rechterhand regel. Deze regel zegt dat als u stretch duim, wijsvinger en middelvinger van uw rechterhand loodrecht op elkaar, dan duimen geeft de richting van de beweging van de geleider, wijsvinger geeft de richting van het magnetisch veld, dat wil zeggen, N-pool naar S – Pool, en middelvinger geeft de richting van stroom door de geleider.
als we nu deze rechter regel toepassen, zien we op deze horizontale positie van de lus, stroom zal stromen van punt A naar B en aan de andere kant van de lus stroom zal stromen van punt C naar D.
als we nu toestaan dat de lus verder gaat, komt hij weer in zijn verticale positie, maar nu zal de bovenkant van de lus CD zijn, en de onderkant zal AB zijn (tegenovergesteld aan de vorige verticale positie). In deze positie is de tangentiële beweging van de zijkanten van de lus evenwijdig aan de fluxlijnen van het veld. Er zal dus geen sprake zijn van flux snijden, en bijgevolg zal er geen stroom in de lus.
als de lus verder roteert, komt deze weer in een horizontale positie. Maar nu, zei AB kant van de lus komt voor de n pool, en CD komt voor de S Pool, dat wil zeggen, net tegenover de vorige horizontale positie zoals weergegeven in de figuur naast.
hier is de tangentiële beweging van de zijde van de lus loodrecht op de flux lijnen; vandaar dat de snelheid van flux snijden is hier maximaal, en volgens Flemming ‘ s rechter regel, in deze positie stroom stroomt van B naar A en aan een andere kant van D naar C.
nu als de lus blijft draaien om zijn as. Elke keer dat de zijde AB voor de S-Pool komt, stroomt de stroom van A naar B. opnieuw, als deze voor de n-pool komt, stroomt de stroom van B naar A. evenzo, elke keer dat de zijde CD voor de S-Pool komt, stroomt de stroom van C naar D., Als de zijde CD voor de N-pool komt, stroomt de stroom van D naar C.
als we dit fenomeen anders waarnemen, kunnen we concluderen dat elke zijde van de lus voor de N-pool komt, zal de stroom door die zijde in dezelfde richting stromen, d.w.z. naar beneden naar de referentie.vliegtuig. Op dezelfde manier komt elke zijde van de lus voor de S-Pool, de stroom erdoor stroomt in dezelfde richting, dat wil zeggen, omhoog vanaf het referentievlak. Van deze, zullen we komen tot het onderwerp van het principe van DC generator.
nu wordt de lus geopend en verbonden met een gesplitste ring zoals weergegeven in onderstaande figuur. Gespleten ringen, gemaakt van een geleidende cilinder, wordt gesneden in twee helften of segmenten geïsoleerd van elkaar. We verbinden de externe laadklemmen met twee koolborstels die op deze split slip ringsegmenten rusten.
werkingsprincipe van DC-Generator
We kunnen zien dat in de eerste helft van de omwenteling stroom altijd langs ABLMCD stroomt, dat wil zeggen, penseel nr. 1 in contact met segment a. In de volgende halve omwenteling, in de figuur, wordt de richting van de geïnduceerde stroom in de spoel omgekeerd. Maar tegelijkertijd worden ook de positie van de segmenten a en b omgekeerd, waardoor penseel nr. 1 in aanraking komt met segment b. De stroom in de belastingsweerstand stroomt dus weer van L naar M. De golfvorm van de stroom door het belastingcircuit is zoals aangegeven in de figuur. Deze stroom is unidirectioneel.
de bovenstaande inhoud is het fundamentele werkingsprincipe van DC-generator, verklaard door single loop generator model. De posities van de borstels van DC generator zijn zo dat de overgang van de segmenten a en b van de ene borstel naar de andere plaatsvindt wanneer het vlak van de roterende spoel een rechte hoek ten opzichte van het vlak van de krachtlijnen. Het moet in die positie komen, de geïnduceerde EMF in de spoel is nul.