Qué es un generador de CC: construcción y su funcionamiento

Qué es un generador de CC: construcción y su funcionamiento

La inicial electromagnético generador (Disco de Faraday) fue inventado por el científico británico Michael Faraday en el año 1831. A Generador DC es un dispositivo eléctrico utilizado para generar energía eléctrica . La función principal de este dispositivo es convertir la energía mecánica en energía eléctrica. Hay varios tipos de fuentes de energía mecánica disponibles, como manivelas, motores de combustión interna, turbinas de agua, turbinas de gas y vapor. El generador proporciona energía a todos los redes de energía eléctrica . La función inversa del generador se puede realizar mediante un motor eléctrico. La función principal del motor es convertir la energía eléctrica en mecánica. Los motores, así como los generadores, tienen características similares. Este artículo analiza una descripción general de los generadores de CC.

¿Qué es un generador de CC?

Un generador de CC 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 de CC (corriente continua). El proceso de alteración de la energía utiliza el principio de fuerza electromotriz inducida energéticamente. los diagrama del generador dc se muestra a continuación.




Generador DC

Generador DC



Cuando un conductor corta flujo magnético , entonces la fuerza electromotriz inducida energéticamente se generará en él según el principio de inducción electromagnética de Leyes de Faraday . Esta fuerza electromotriz puede provocar un flujo de corriente cuando el circuito conductor no está abierto.

Construcción

Un generador de CC también se utiliza como DC motor sin cambiar su construcción. Por lo tanto, un motor de CC, de lo contrario, un generador de CC se puede llamar generalmente Máquina de CC. La construcción de un Generador de CC de 4 polos se muestra a continuación. Este generador se compone de varias partes como yugo, postes y zapatas de poste, bobinado de campo, núcleo de armadura, bobinado de armadura, 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 la función principal de este es proporcionar los campos magnéticos donde giran las bobinas. Esto incluye imanes estables, donde dos de ellos están con polos invertidos enfrentados. Estos imanes están ubicados para encajar en la región del rotor.

Núcleo de rotor o armadura

Rotor o núcleo de armadura es la segunda parte esencial del generador de CC, e incluye laminaciones de hierro ranurado con ranuras que se apilan para dar forma a un núcleo de armadura cilíndrico . Generalmente, estas laminaciones se ofrecen para disminuir la pérdida debido a la corriente de Foucault .


Bobinados de armadura

Las ranuras del núcleo del inducido se utilizan principalmente para sujetar los devanados del inducido. Estos están en forma de devanado 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 un yugo, y está hecha de hierro fundido, o de acero. Proporciona la potencia mecánica necesaria para llevar flujo magnético dado a través de los polos.

Polos

Se utilizan principalmente para sujetar los devanados de campo. Por lo general, estos devanados se enrollan en los polos y están conectados en serie, de lo contrario en paralelo por el bobinados de armadura . Además, los polos se unirán hacia el yugo con el método de soldadura, de lo contrario mediante el uso de tornillos.

Zapato de poste

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

Conmutador

El funcionamiento del conmutador es como un rectificador para cambiar voltaje de corriente alterna al Voltaje DC dentro del bobinado del inducido a través de las escobillas. Está diseñado con un segmento de cobre, y cada segmento de cobre está protegido entre sí con la ayuda de hojas de mica . Está ubicado en el eje de la máquina.

Conmutador en generador DC

Conmutador en generador DC

Función del conmutador del generador de CC

La función principal del conmutador en el generador de CC es cambiar la CA a CC. Actúa como un interruptor de inversión y su función en el generador se analiza a continuación.

La fem que se induce dentro de la bobina del inducido del generador es alterna. Entonces, el flujo de corriente dentro de la bobina del inducido también puede ser corriente alterna. Esta corriente se puede invertir a través del conmutador en el momento exacto una vez que la bobina del inducido cruza el eje magnético insesgado. Así, la carga alcanza una corriente continua o unidireccional.

El conmutador garantiza que el flujo de corriente del generador fluirá para siempre en una sola dirección. Las escobillas harán conexiones eléctricas de alta calidad entre el generador y la carga moviéndose sobre el conmutador.

Cepillos

Las conexiones eléctricas se pueden asegurar entre el conmutador así como el circuito de carga exterior con ayuda de cepillos.

Principio de funcionamiento

los principio de funcionamiento del generador de CC se basa en las leyes de Faraday de inducción electromagnética . Cuando un conductor se encuentra en un campo magnético inestable, se induce una fuerza electromotriz dentro del 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 un carril cerrado, la corriente inducida fluirá por el carril. En este generador, las bobinas de campo generarán un campo electromagnético y los conductores de la armadura se convertirán en el campo. Por lo tanto, se generará una fuerza electromotriz inducida electromagnéticamente (e.m.f) dentro de los conductores del inducido. El camino de la corriente inducida lo proporcionará la regla de la mano derecha de Fleming.

Ecuación E.M.F del generador de CC

los ecuación de fem del generador de cd de acuerdo con las leyes de inducción electromagnética de Faraday es Por ejemplo = PØZN / 60 A

Dónde Fi es

flujo o polo dentro de Webber

'Z' es un número total de conductores de armadura

'P' es un número de polos en un generador

'A' es una serie de carriles paralelos dentro de la armadura

'N' es la rotación de la armadura en r.p.m (revoluciones por minuto)

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

'Eg' es la fem generada en cualquiera de los carriles paralelos

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

El tiempo para un turno será dt = 60 / N seg.

Tipos de generador de CC

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

Tipos de generadores de CC

Tipos de generadores de CC

Emocionado por separado

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

Auto emocionado

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

La fuerza electromotriz producida hará que se suministre una fracción de la corriente en las bobinas de campo, lo que aumentará 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, bobinado en serie, bobinado en derivación y bobinado compuesto.

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

La eficiencia del generador de CC

Los generadores de CC son muy confiables con índices de eficiencia del 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 mayor eficiencia d / dt (Ira / V + wc / VI) = 0 en caso contrario I2ra = wc

Por lo tanto, la eficiencia es más alta una vez que la pérdida variable es equivalente a la pérdida constante

La corriente de carga equivalente a la mayor eficiencia es I2ra = wc de lo contrario I = √wc / ra

Pérdidas en generador DC

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

Pérdida de cobre

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

Pérdida de núcleo o hierro o magnética

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

Pérdida de histéresis

Esta pérdida se produce principalmente debido a la inversión del núcleo del inducido. Cada parte del núcleo del rotor pasó por debajo de los dos polos como el norte y el sur alternativamente y logra la polaridad S & N correspondientemente. Siempre que el núcleo se suministre por debajo de un conjunto de polos, el núcleo terminará una serie de inversión de frecuencia. Consulte este enlace para obtener más información sobre ¿Qué es la pérdida por histéresis: factores y sus aplicaciones?

Pérdida por corrientes de Foucault

El núcleo de la armadura corta el flujo magnético a lo largo de su revolución y la fem puede inducirse dentro del exterior del núcleo, según las leyes de inducción electromagnética, esta fem es extremadamente pequeña, sin embargo, crea una gran corriente en la superficie del núcleo. Esta enorme corriente se conoce como corriente de Foucault, mientras que la pérdida se denomina 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 efecto del viento La pérdida por fricción ocurre principalmente del 10% al 20% de las pérdidas a plena carga en los cojinetes y el conmutador.

Pérdida perdida

Las pérdidas perdidas se producen principalmente al combinar las pérdidas como núcleo y mecánicas. Estas pérdidas también se denominan pérdidas por rotación.

Diferencia entre generador de CA y CC

Antes de que podamos discutir la diferencia entre el generador de CA y CC, tenemos que conocer el concepto de generadores. Generalmente, 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 una corriente alterna, mientras que el generador de CC genera energía directa.

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

Las principales diferencias entre los generadores de CA y CC son 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 en cada detalle para que las diferencias sean muy simples de entender. Consulte este enlace para obtener más información sobre el Diferencia entre generador de CA y CC.

Caracteristicas

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

Características de magnetización

Las características de magnetización proporcionan la diferencia de producir voltaje, de lo contrario, voltaje sin carga a través de la corriente de campo a una velocidad estable. Este tipo de característica también se conoce como circuito abierto, de lo contrario, característica sin carga.

Características internas

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

Características externas o de carga

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

Ventajas

La A ventajas de un generador de corriente continua Incluya lo siguiente.

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

Desventajas

Las desventajas de un generador de CC incluyen 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, remolinos, etc.
  • Puede producirse una caída de voltaje en distancias largas
  • Utiliza un conmutador de anillo partido por lo que complicará el diseño de la máquina
  • Caro
  • Alto mantenimiento
  • Las chispas se generarán mientras se genera energía.
  • Se perderá más energía durante la transmisión.

Aplicaciones de los generadores de CC

Las aplicaciones de diferentes tipos de generadores de CC incluyen las siguientes.

  • El generador de CC de tipo excitado por separado se utiliza tanto para impulsar como para galvanoplastia . Se utiliza para fines de energía e iluminación utilizando un regulador de campo
  • El generador de CC autoexcitado o el generador de CC en derivación se utiliza tanto para la alimentación como para la iluminación ordinaria mediante el regulador. Se puede utilizar para iluminación de batería.
  • El generador de CC de la serie se utiliza en lámparas de arco para iluminación, generador de corriente estable y amplificador.
  • Se utiliza un generador de CC compuesto para proporcionar fuente de alimentación para máquinas de soldadura de CC.
  • Nivel compuesto DC generador se utiliza para suministrar energía a hostales, albergues, oficinas, etc.
  • Sobre el compuesto, el generador de CC se utiliza para reembolsar la caída de voltaje dentro de los alimentadores.

Por lo tanto, se trata de el generador de CC . 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 de los alternadores. Aquí hay una pregunta para usted, ¿cuáles son las desventajas de los generadores de CC?