DC stroj lze rozdělit do dvou typů, jmenovitě Stejnosměrné motory stejně jako DC generátory . Většina stejnosměrných strojů je ekvivalentní střídavým strojům, protože obsahují střídavé proudy i střídavé napětí. Výstupem stejnosměrného stroje je stejnosměrný výstup, protože převádějí střídavé napětí na stejnosměrné. Konverze tohoto mechanismu je známá jako komutátor, takže tyto stroje jsou také pojmenovány jako komutační stroje. DC motor se nejčastěji používá pro motor. Mezi hlavní výhody tohoto stroje patří regulace točivého momentu i snadná rychlost. The aplikace stejnosměrného stroje je omezeno na vlaky, mlýny a doly. Například vozy metra a vozíky mohou využívat stejnosměrné motory. V minulosti byly automobily konstruovány s DC dynamy pro nabíjení baterií.
Co je to DC stroj?
DC stroj je elektromechanické zařízení pro změnu energie. The pracovní princip DC stroj je, když elektrický proud protéká cívkou v magnetickém poli, a poté magnetická síla generuje točivý moment, který otáčí stejnosměrným motorem. Stejnosměrné stroje se dělí na dva typy, jako je stejnosměrný generátor a stejnosměrný motor.
DC stroj
Hlavní funkcí generátoru stejnosměrného proudu je přeměna mechanické energie na stejnosměrnou elektrickou energii, zatímco stejnosměrný motor převádí stejnosměrný výkon na mechanický výkon. The Střídavý motor se často používá v průmyslových aplikacích pro změnu elektrické energie na mechanickou energii. Stejnosměrný motor je však použitelný tam, kde je nutná dobrá regulace rychlosti a dostatečný rozsah rychlostí, jako je tomu u elektrických transakčních systémů.
Konstrukce stejnosměrného stroje
Konstrukci stejnosměrného stroje lze provést pomocí některých základních částí, jako jsou třmen, pólové jádro a pólové botky, pólové cívky a polní cívky, jádro armatury, vinutí kotvy, jinak vodič, komutátor, kartáče a ložiska. Některé z části stejnosměrného stroje je diskutováno níže.
Konstrukce stejnosměrného stroje
Jho
Jiným názvem třmenu je rám. Hlavní funkcí třmenu ve stroji je nabídnout mechanickou podporu určenou pro sloupy a chránit celý stroj před vlhkostí, prachem atd. Materiály použité ve třmenu jsou vyrobeny z litiny, lité oceli nebo jinak válcované oceli.
Pól a pólové jádro
Pól stejnosměrného stroje je elektromagnet a vinutí pole se vinutí mezi pólem. Kdykoli je vinutí pole pod napětím, pak pól dává magnetický tok. Použité materiály jsou litá ocel, litina, jinak pólové jádro. Může být vyroben z žíhaných ocelových lamel pro snížení poklesu výkonu kvůli vířivým proudům.
Pole Shoe
Patka na tyči u stejnosměrného stroje je rozsáhlou součástí i pro zvětšení oblasti tyče. Kvůli této oblasti může být tok rozprostřen ve vzduchové mezeře a další tok může být veden vzduchovým prostorem směrem k armatuře. Materiály použité k výrobě pólové botky jsou litina, jinak litá oř, a také se používala žíhaná ocelová laminace ke snížení ztráty energie v důsledku vířivých proudů.
Polní vinutí
V tomto případě jsou vinutí vinuta v oblasti pólového jádra a pojmenována jako polní cívka. Kdykoli je proud dodáván prostřednictvím vinutí pole, než to elektromagneticky, póly, které generují požadovaný tok. Materiál používaný pro vinutí pole je měď.
Jádro armatury
Jádro armatury obsahuje na svém okraji obrovské množství slotů. V těchto drážkách je umístěn vodič kotvy. Poskytuje cestu s nízkou reluktancí směrem k toku generovanému vinutím pole. Materiály použité v tomto jádru jsou propustnost, materiály s nízkou reluktancí, jako je železo, jinak odlévané. Laminace se používá ke snížení ztráty kvůli vířivému proudu.
Navíjení armatury
Vinutí kotvy může být vytvořeno propojením vodiče kotvy. Kdykoli se vinutí kotvy otočí pomocí hnacího ústrojí, dojde v něm k indukci napětí i magnetického toku. Toto vinutí je spojeno s vnějším obvodem. Materiály použité pro toto vinutí jsou vodivý materiál, jako je měď.
Komutátor
Hlavní funkcí komutátoru ve stejnosměrném stroji je sbírat proud z vodiče kotvy a dodávat proud do zátěže pomocí kartáčů. A také poskytuje jednosměrný točivý moment pro stejnosměrný motor. Komutátor může být vyroben z velkého počtu segmentů v podobě hrany z tvrdé tažené mědi. Segmenty v komutátoru jsou chráněny před tenkou vrstvou slídy.
Kartáče
Kartáče ve stejnosměrném stroji shromažďují proud z komutátoru a dodávají jej do vnější zátěže. Kartáče se časem pravidelně opotřebovávají. Materiály použité v kartáčích jsou grafit, jinak uhlík, který má obdélníkový tvar.
Typy stejnosměrných strojů
Buzení stejnosměrného stroje se dělí na dva typy, a to na samostatné buzení a také na vlastní buzení. V samostatném typu buzení stejnosměrného stroje jsou cívky pole aktivovány samostatným zdrojem stejnosměrného proudu. U typu s automatickým buzením stejnosměrného stroje je proud dodáván do budicího vinutí se strojem. Hlavní druhy stejnosměrných strojů jsou rozděleny do čtyř typů, které zahrnují následující.
- Samostatně vzrušený DC stroj
- Shunt-rána / bočník stroj.
- Sériová rána / sériový stroj.
- Stroj na skládání rán / sloučenin.
Samostatně nadšený
V odděleně vzrušeném stejnosměrném stroji se pro aktivaci polních cívek používá samostatný stejnosměrný zdroj.
Shunt Wound
U DC strojů s bočním vinutím jsou polní cívky spojeny paralelně armatura . Protože směšovací pole získává úplné o / p napětí generátoru, jinak napájecí napětí motoru, je obvykle vyrobeno z velkého počtu zákrutů jemného drátu s malým polním proudem.
Series Wound
V sériově vinutých DC strojích jsou polní cívky spojeny do série prostřednictvím armatury. Protože sériové polní vinutí získává proud kotvy, stejně jako proud kotvy je obrovský, díky tomu sériové polní vinutí obsahuje několik zkroucení drátu velké oblasti průřezu.
Sloučená rána
Složený stroj zahrnuje jak sériová, tak i bočnická pole. Dvě vinutí se provádějí s každým pólem stroje. Sériové vinutí stroje zahrnuje několik zákrutů velké oblasti průřezu, stejně jako zkratovací vinutí zahrnují několik jemných zkroucení drátu.
Připojení složeného stroje lze provést dvěma způsoby. Pokud je směšovací pole spojeno paralelně pouze s kotvou, pak lze stroj pojmenovat jako ‚stroj s krátkou směšovací sloučeninou '& je-li zkratovací pole spojeno paralelně jak s kotvou, tak i sériovým polem, pak stroj je pojmenován jako „stroj s dlouhým bočníkem“.
EMF rovnice stejnosměrného stroje
The DC stroj e.m.f lze definovat jako když se kotva ve stejnosměrném stroji otáčí, napětí může být generováno uvnitř cívek. V generátoru lze e.m.f rotace nazvat generovaným emf a Er = Např. V motoru lze emf otáčení nazvat jako čítač nebo zpětný emf a Er = Eb.
Nechť Φ je užitečný tok pro každý pól v rámci webových serverů
P je celkový počet pólů
z je celkový počet vodičů v kotvě
n je rychlost otáčení kotvy v otáčkách za každou sekundu
A je ne. paralelního pruhu v celé kotvě mezi kartáči s opačnou polaritou.
Z / A je číslo. vodiče kotvy v sérii pro každý paralelní pruh
Protože tok pro každý pól je „Φ“, každý vodič sekne tok „PΦ“ v rámci jedné revoluce.
Napětí produkované pro každý vodič = lomítko toku pro každou otáčku ve WB / čas potřebný pro jednu otáčku během několika sekund
Jelikož ‚n‘ revoluce jsou dokončeny během jedné sekundy a 1 revoluce bude dokončena během 1 / n sekundy. Čas pro jednu otáčku kotvy je tedy 1 / n s.
Standardní hodnota produkovaného napětí pro každý vodič
p Φ / 1 / n = np Φ voltů
O produkovaném napětí (E) lze rozhodnout pomocí počtu vodičů kotvy v řadě I v libovolném pruhu mezi kartáči, takže celé vyrobené napětí
E = standardní napětí pro každý vodič x počet vodičů v sérii pro každý pruh
E = n.P.Φ x Z / A
Výše uvedená rovnice je e.m.f. rovnice stejnosměrného stroje.
DC stroj vs AC stroj
Rozdíl mezi střídavým motorem a stejnosměrným motorem zahrnuje následující.
Třífázový motor | Stejnosměrný motor |
| Střídavý motor je elektrické zařízení, které je poháněno střídavým proudem | DC motor je jeden druh rotačního motoru používaného ke změně energie z DC na mechanickou. |
| Ty jsou rozděleny do dvou typů, jako jsou synchronní a indukční motory. | Tyto motory jsou k dispozici ve dvou typech, jako jsou kartáče a motory kartáčů. |
| Vstupní napájení střídavého motoru je střídavý proud | Vstupní napájení stejnosměrného motoru je stejnosměrný proud |
| V tomto motoru nejsou štětce a komutátory. | V tomto motoru jsou uhlíkové kartáče a komutátory. |
| Vstupní napájecí fáze střídavých motorů jsou jednofázové i třífázové | Vstupní napájecí fáze stejnosměrných motorů jsou jednofázové |
| Charakteristiky armatury střídavých motorů jsou, že kotva je neaktivní, zatímco magnetické pole se otáčí. | Charakteristiky kotvy stejnosměrných motorů jsou, kotva se otáčí, zatímco magnetické pole zůstává neaktivní. |
| Má tři vstupní svorky jako RYB. | Má dva vstupní terminály jako kladný a záporný |
| Řízení otáček střídavého motoru lze provést změnou frekvence. | Řízení otáček stejnosměrného motoru lze provést změnou proudu vinutí kotvy |
| Účinnost střídavého motoru je menší z důvodu ztráty indukčního proudu a prokluzu motoru. | Účinnost stejnosměrného motoru je vysoká, protože zde není indukční proud ani prokluz |
| Nevyžaduje žádnou údržbu | Vyžaduje údržbu |
| Třífázové motory se používají všude tam, kde je požadována vysoká rychlost a proměnný točivý moment. | Stejnosměrné motory se používají všude tam, kde jsou požadovány proměnné otáčky a vysoký točivý moment. |
| V praxi se používají ve velkých průmyslových odvětvích | V praxi se používají v zařízeních |
Ztráty v DC stroji
Víme, že hlavní funkce stejnosměrného stroje je přeměnit mechanickou energii na elektrická energie . V průběhu této metody převodu nelze celý vstupní výkon změnit na výstupní z důvodu ztráty energie v různých formách. Typ ztráty se může u jednotlivých zařízení měnit. Tyto ztráty sníží účinnost zařízení a zvýší se i teplota. Ztráty energie stejnosměrného stroje lze rozdělit na elektrické, jinak ztráty mědi, ztráty jádra, jinak ztráty železa, mechanické ztráty, ztráty kartáčem a ztráty rozptýleného zatížení.
Výhody DC stroje
Mezi výhody tohoto stroje patří následující.
- Stejnosměrné stroje, jako jsou stejnosměrné motory, mají různé výhody, jako je vysoký točivý moment, reverzace, rychlé spuštění a zastavení, měnitelné rychlosti prostřednictvím napěťového vstupu
- Jsou velmi snadno ovladatelné a levnější ve srovnání s AC
- Regulace rychlosti je dobrá
- Točivý moment je vysoký
- Provoz je bezproblémový
- Bez harmonických
- Instalace a údržba je snadná
Aplikace DC stroje
V současné době lze generovat elektrickou energii hromadně ve formě střídavého proudu (střídavého proudu). Proto je použití stejnosměrných strojů, jako jsou motory a generátory, stejnosměrné generátory extrémně omezené, protože se používají hlavně k zajištění buzení malého a středního rozsahu alternátorů. V průmyslových odvětvích se DC stroje používají pro různé procesy, jako je svařování, elektrolytické atd.
Obecně se generuje AC a poté se pomocí usměrňovačů mění na DC. Proto je generátor stejnosměrného proudu potlačen prostřednictvím zdroje střídavého proudu, který je usměrňován pro použití v několika aplikacích. Stejnosměrné motory se často používají jako pohony s proměnnými otáčkami a tam, kde dochází ke změnám silného točivého momentu.
Použití stejnosměrného stroje jako motoru se používá rozdělením do tří typů, jako je Series, Shunt & Compound, zatímco použití stejnosměrného stroje jako generátoru se dělí na samostatně vzrušené, sériové a zkratové generátory.
Jedná se tedy o DC stroje. Z výše uvedených informací nakonec můžeme usoudit, že stejnosměrné stroje jsou stejnosměrný generátor a stejnosměrný motor . Generátor stejnosměrného proudu je užitečný hlavně pro napájení stejnosměrných zdrojů do stejnosměrného stroje v elektrárnách. Zatímco stejnosměrný motor pohání některá zařízení, jako jsou soustruhy, ventilátory, odstředivá čerpadla, tiskařské lisy, elektrické lokomotivy, kladkostroje, jeřáby, dopravníky, válcovací tratě, auto-rikši, stroje na výrobu ledu atd. Zde je otázka, co je komutace v DC stroji?
