ژنراتور dc چیست؟ | انواع ژنراتورهای dc، مزایا، معایب و کاربردها

چکیده مطلب

ژنراتورهای الکتریکی ماشین‌های مستقلی هستند که وقتی برق از شبکه محلی در دسترس نیست، برق را برای مشاغل، صنایع و خانه‌ها تامین میکنند.
باید بدانید که ژنراتورها به خودی خود انرژی الکتریکی تولید نمی‌کنند، بلکه سبب تبدیل انرژی مکانیکی و یا شیمیایی به الکتریکی می‌شوند.
بر اساس خروجی، ژنراتورها به دو نوع ژنراتور AC و ژنراتور DC طبقه بندی می‌شوند. در این مقاله به طور مفصل درباره ژنراتورهای DC بحث خواهیم کرد، پس با دشت نور همراه باشید تا این نوع دستگاه‌ها را به خوبی بشناسید.

ژنراتور DC چیست؟

 ژنراتور DC (ژنراتور دی سی)،  نوعی دستگاه الکتریکی می‌باشد که انرژی مکانیکی را به الکتریسیته تبدیل می‌کند. این دستگاه‌ها برای مصارف متعددی کاربرد دارند که در ادامه مطلب به بیان آنها نیز خواهیم پرداخت.

مزایای ژنراتورهای DC

از مزایای مولد dc می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

1. این دستگاه‌ها خروجی زیاد و قابل اعتمادی تولید می‌کنند.
2. بار ترمینال این ژنراتورها زیاد است.
3. طراحی بسیار ساده ای دارند.
4. برای تولید توان خروجی نابرابر استفاده می‌شوند.
5. سبک وزن و همچنین جمع و جور هستند.

کاربردهای ژنراتورهای DC

چند کاربرد ژنراتورهای DC عبارت‌اند از:

1. برای مقاصد برق و روشنایی
2. استفاده در لامپ‌های قوس الکتریکی برای روشنایی
3. برای جبران افت ولتاژ در فیدرها
4. برای تامین برق ادارات، اقامتگاه‌ها و ....
5. برای تامین برق دستگاه‌های جوش
6. و ...

قطعات یک ژنراتور DC

در ادامه به معرفی قطعات اصلی این دستگاه‌ها می‌پردازیم:

1. استاتور

   وظیفه اصلی استاتور ایجاد میدان‌های مغناطیسی در محل چرخش سیم پیچ است. یک استاتور شامل دو آهنربا با قطبیت مخالف در مقابل یکدیگر است. این آهنرباها به گونه ای هستند که در ناحیه روتور قرار می‌گیرند.

2. روتور

   روتور در ماشین DC شامل لایه‌های آهنی با شکاف‌هایی است که برای شکل دادن به یک هسته آرمیچر استوانه‌ای روی هم چیده شده‌اند.

3. سیم پیچ آرمیچر

   سیم‌پیچ‌های آرمیچر به صورت مدار بسته هستند و به صورت سری به موازی برای افزایش مجموع جریان تولیدی متصل می‌شوند.

4. یوغ (Yoke)

   به ساختار خارجی این نوع ژنراتورها Yoke گفته می‌شود که از چدن یا فولاد ساخته شده است. قدرت مکانیکی لازم برای حمل شار مغناطیسی داده شده از طریق قطب‌ها را فراهم می‌کند.

5. کموتاتور

   یک کموتاتور مانند یک یکسو کننده عمل می‌کند که ولتاژ AC را به ولتاژ DC در سیم پیچ آرمیچر تغییر می‌دهد. طراحی آن با استفاده از یک قطعه مسی بوده و هر بخش آن به کمک ورقه‌های میکا تحت حفاظت قرار دارند و جایگاه آنها روی شفت دستگاه می‌باشد.

6. برس ها

   اتصالات الکتریکی را می‌توان بین کموتاتور و همچنین مدار بار خارجی با کمک برس‌ها تضمین کرد.

طرز کار ژنراتور DC

طبق قانون القای الکترومغناطیسی فارادی، می‌دانیم که وقتی یک هادی حامل جریان در یک میدان مغناطیسی متغیر قرار می‌گیرد، یک emf در رسانا القا می‌شود.
طبق قانون دست راست فلمینگ، هر زمان که جهت حرکت هادی تغییر کند، جهت جریان القایی تغییر می‌کند.
اجازه دهید یک آرمیچر را در نظر بگیریم که در جهت عقربه‌های ساعت می‌چرخد و یک هادی در سمت چپ که به سمت بالا حرکت می‌کند. هنگامی که آرمیچر نیم چرخش را کامل می کند، جهت حرکت هادی به سمت پایین معکوس می‌شود. از این رو، جهت جریان در هر آرمیچر متناوب خواهد بود.
اما با یک کموتاتور حلقه شکاف، اتصال هادی‌های آرمیچر زمانی که یک معکوس جریان رخ می‌دهد، معکوس می‌شوند. بنابراین، جریان یک طرفه را در پایانه‌ها دریافت می‌کنیم.

انواع ژنراتورهای DC

این نوع دستگاه‌ها را می‌توان در دسته بندی‌های زیر در نظر داشت:

1. برانگیخته

   در یک ژنراتور نوع تحریک شده جداگانه، سیم پیچ های میدان از یک منبع DC خارجی مستقل انرژی می‌گیرند.

2. خودبرانگیخته

   در نوع خود برانگیخته، سیم پیچ‌های میدان از جریان تولید شده در ژنراتور انرژی می‌گیرند. نیروی الکتروموتور تولید شده باعث می‌شود کسری از جریان به سیم پیچ میدان وارد شود، بنابراین شار میدان و همچنین تولید نیروی الکتروموتور را افزایش می‌دهد.

3. مغناطیس دائمی

   این نوع ژنراتور که از آهنرباهای دائمی برای ایجاد شار در مدار مغناطیسی استفاده می‌کند، به عنوان ژنراتورهای DC آهنربای دائم شناخته می‌شود و اساسی‌ترین نوع ژنراتور است. یک آرمیچر و یک یا چند آهنربا دائمی در اطراف آرمیچر قرار داده شده است.
   طراحی این نوع ژنراتور به گونه ای است که نمی‌تواند برق زیادی تامین کند و در صنعت کاربرد ندارد و معمولا برای مصارف کوچک‌تر مورد استفاده قرار می‌گیرند.

معایب ژنراتورهای DC

موارد زیر را می‌توان به عنوان معایب این نوع دستگاه‌ها در نظر گرفت:

1. این دستگاه‌ها قابل استفاده با ترانسفورماتور نیستند.
2. راندمان این ژنراتور به دلیل تلفاتی که دارد، کاهش پیدا می‌کند.
3. افت ولتاژ ممکن است در فواصل طولانی رخ دهد.
4. از یک کموتاتور حلقه تقسیم شده استفاده می‌کند که این موضوع سبب طراحی پیچیده دستگاه می‌گردد.
5. می‌توان بیان کرد که هزینه نگهداری بالایی دارند.
6. انرژی بیشتری در حین انتقال از دست خواهد رفت.

تلفات در ژنراتورهای DC

در یک ماشین DC، توان ورودی به طور کامل به توان خروجی تبدیل نشده و بخشی از آن به اشکال مختلف تلف می‌شود. این تلفات عبارت‌اند از:

1. از دست دادن مس

   از دست دادن مس زمانی رخ می‌دهد که جریان از سیم پیچ عبور کند. این تلفات به دلیل مقاومت در سیم پیچ رخ می‌دهد. تلفات مس به سه شکل از دست دادن آرمیچر، از دست دادن سیم پیچ میدان و افت مقاومت تماس برس طبقه بندی می‌شود.

2. تلفات هسته ای یا تلفات آهن

   هنگامی که آرمیچر در میدان مغناطیسی می‌چرخد، مقداری تلفات در هسته آهنی رخ می‌دهد. این تلفات به عنوان زیان اصلی شناخته می‌شوند.

3. تلفات مکانیکی

   تلفات مکانیکی را می‌توان به عنوان اصطکاک هوا یا تلفات باد بیان کرد که سبب مشکل در یاتاقان‌ها و کموتاتور می‌شود.

تفاوت بین ژنراتور AC و DC

در ابتدا باید بدانید که وظیفه اصلی این ژنراتورها تغییر توان از مکانیکی به الکتریکی است. ژنراتورهای AC، جریان متناوب و ژنراتور های DC، برق مستقیم تولید می‌کنند.
هر دو ژنراتور از قانون فارادی برای تولید برق استفاده می‌کنند. این قانون می‌گوید هنگامی که هادی در یک میدان مغناطیسی جابجا می‌شود، خطوط مغناطیسی نیرو را کاهش می‌دهند تا یک EMF یا نیروی الکترومغناطیسی را در هادی تحریک کند.
این بزرگی emf القایی عمدتاً به اتصال نیروی خط مغناطیسی از طریق هادی بستگی دارد. هنگامی که مدار هادی بسته شود، emf می‌تواند باعث ایجاد جریان شود.

فروش ژنراتور DC

برای خرید و دریافت اطلاعات بیشتر در رابطه با این نوع ژنراتورها و نیز اطلاع از قیمت ژنراتور، می‌توانید با دشت نور تماس بگیرید و راهنماییهای لازم را از متخصصان و کارشناسان مجرب و کاردان ما به دست آورید.

سوالات متداول

1. ژنراتور DC دارای چه مشخصاتی می‌باشد؟

   مهمترین ویژگی‌های این ژنراتور شامل موارد زیر می‌شوند:

   • ویژگی‌های مغناطیسی

     ویژگی‌های مغناطیسی تفاوت ولتاژ تولیدی را فراهم می‌کنند.

   • خصوصیات داخلی

     مشخصات داخلی ژنراتور dc را می‌توان بین جریان بار و همچنین ولتاژ تولیدی رسم کرد.

   • ویژگی‌های خارجی یا بار

     ویژگی‌های بار یا نوع خارجی، روابط اصلی بین جریان بار و همچنین ولتاژ پایانه را با سرعت پایدار فراهم می‌کنند.