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Grundaufbau und Arbeitsweise eines Gleichstromgenerators.

Gleichstromgenerator

Ein Gleichstromgenerator ist eine elektrische Maschine, in die mechanische Energie umgewandelt wird Gleichstrom. Diese Energieumwandlung basiert auf dem Prinzip der Erzeugung dynamisch induzierter EMK. Dieser Artikel beschreibt Grundaufbau und Funktionsweise eines Gleichstromgenerators.

Bau einer Gleichstrommaschine:

Hinweis: Ein Gleichstromgenerator kann ohne konstruktive Änderungen als Gleichstrommotor verwendet werden und umgekehrt ist auch möglich. Daher kann ein Gleichstromgenerator oder ein Gleichstrommotor allgemein als a bezeichnet werden Gleichstrommaschine. Diese grundlegenden Konstruktionsdetails gelten auch für das Bau eines Gleichstrommotors. Nennen wir diesen Punkt daher als Bau einer Gleichstrommaschine statt nur "Aufbau eines Gleichstromgenerators".
Bau einer Gleichstrommaschine (Gleichstromgenerator und Gleichstrommotor)

Die obige Abbildung zeigt konstruktive Details eines einfachen 4-polige Gleichstrommaschine. Eine Gleichstrommaschine besteht aus zwei Grundteilen; Stator und Rotor. Nachfolgend werden grundlegende Bauteile einer Gleichstrommaschine beschrieben.
  1. Joch: Der äußere Rahmen einer Gleichstrommaschine wird als Joch bezeichnet. Es besteht aus Gusseisen oder Stahl. Es verleiht der gesamten Anordnung nicht nur mechanische Festigkeit, sondern trägt auch den von der Feldwicklung erzeugten magnetischen Fluss.
  2. Stöcke und Polschuhe: Mit Hilfe von werden Polen mit dem Joch verbundenSchrauben oder Schweißen. Sie tragen Feldwicklung und an ihnen sind Polschuhe befestigt. Pole Schuhe dienen zwei Zwecken; (i) sie unterstützen Feldspulen und (ii) verteilen den Fluss im Luftspalt gleichmäßig.
  3. Feldwicklung: Sie bestehen normalerweise aus Kupfer. Feldspulen werden auf jeden Pol gelegt und in Reihe geschaltet. Sie sind so gewickelt, dass sie, wenn sie mit Energie versorgt werden, abwechselnd Nord- und Südpole bilden.
  4. Ankerkern eines Gleichstromgenerators
    Ankerkern (Rotor)
  5. Ankerkern: Der Ankerkern ist der Rotor einer Gleichstrommaschine. Es hat eine zylindrische Form mit Schlitzen zum Tragen der Ankerwicklung. Der Anker ist aus dünnen, laminierten kreisförmigen Stahlscheiben aufgebaut, um Wirbelstromverluste zu reduzieren. Es kann mit Luftkanälen für den axialen Luftstrom zu Kühlzwecken versehen sein. Der Anker ist auf der Welle verkeilt.
  6. Ankerwicklung: Es ist meist eine ehemalige gewickelte Kupferspule welcheruht in Ankerschlitzen. Die Ankerleiter sind voneinander und auch vom Ankerkern isoliert. Die Ankerwicklung kann nach einer der beiden Methoden gewickelt werden; Wickelwicklung oder Wellenwicklung. Im Allgemeinen werden Doppelschichtwickel- oder Wellenwicklungen verwendet. Eine Doppelschichtwicklung bedeutet, dass jeder Ankerschlitz zwei verschiedene Spulen trägt.
  7. Kommutator und Bürsten: Physikalische Verbindung zur Ankerwicklung bestehthergestellt durch eine Kommutator-Bürstenanordnung. Die Funktion eines Kommutators in einem Gleichstromgenerator besteht darin, den in Ankerleitern erzeugten Strom zu sammeln. Im Falle eines Gleichstrommotors hilft der Kommutator dabei, die Ankerleiter mit Strom zu versorgen. Ein Kommutator besteht aus einem Satz von Kupfersegmenten, die voneinander isoliert sind. Die Anzahl der Segmente ist gleich der Anzahl der Ankerspulen. Jedes Segment ist mit einer Ankerspule verbunden und der Kommutator ist auf der Welle verkeilt. Bürsten werden normalerweise aus Kohlenstoff oder Graphit hergestellt. Sie ruhen auf Kommutatorsegmenten und gleiten auf den Segmenten, wenn sich der Kommutator dreht und den physischen Kontakt hält, um den Strom zu sammeln oder zu liefern.

Kommutator einer Gleichstrommaschine
Kommutator

Arbeitsprinzip eines Gleichstromgenerators:

Nach Faradays elektromagnetischen GesetzenInduktion: Immer wenn sich ein Leiter in einem variierenden Magnetfeld befindet (ODER ein Leiter wird in einem Magnetfeld bewegt), wird eine EMK (elektromotorische Kraft) im Leiter induziert. Die Größe der induzierten EMK kann aus der EMK-Gleichung des Gleichstromgenerators berechnet werden. Wenn der Leiter mit einem geschlossenen Pfad versehen ist, wird der induzierte Strom im Pfad zirkulieren. In einem Gleichstromgenerator erzeugen Feldspulen ein elektromagnetisches Feld, und die Ankerleiter werden in das Feld gedreht. Somit wird in den Ankerleitern eine elektromagnetisch induzierte EMK erzeugt. Die Richtung des induzierten Stroms wird durch die Rechtshandregel von Fleming bestimmt.

Bedarf eines Split-Ring-Kommutators:
Arbeiten des Gleichstromgenerators

Nach der rechten Hand von Fleming, dieDie Richtung des induzierten Stroms ändert sich, wenn sich die Bewegungsrichtung des Leiters ändert. Betrachten wir einen Anker, der sich im Uhrzeigersinn dreht, und ein Leiter links bewegt sich nach oben. Wenn der Anker eine halbe Drehung vollführt, kehrt sich die Bewegungsrichtung dieses bestimmten Leiters nach unten um. Daher ändert sich die Stromrichtung in jedem Ankerleiter. Wenn Sie die obige Abbildung betrachten, wissen Sie, wie sich die Richtung des induzierten Stroms in einem Ankerleiter ändert. Bei einem Split-Ring-Kommutator werden die Verbindungen der Ankerleiter jedoch auch umgekehrt, wenn die Stromumkehr erfolgt. Und deshalb bekommen wir an den Terminals unidirektionalen Strom.

Typen eines Gleichstromgenerators:

Gleichstromgeneratoren können in zwei Hauptkategorien klassifiziert werden, nämlich; (i) Separat angeregt und (ii) Selbsterregung.
(ich) Separat aufgeregt: Bei diesem Typ werden Feldspulen von einer unabhängigen externen Gleichstromquelle erregt.
(ii) Selbstaufgeregt: Bei diesem Typ werden Feldspulen mit Energie versorgtder vom Generator selbst erzeugte Strom. Die anfängliche EMF-Erzeugung beruht auf dem Restmagnetismus in den Feldpolen. Die erzeugte EMK bewirkt, dass ein Teil des Stroms in den Feldspulen fließt, wodurch der Feldfluss verstärkt wird und dadurch die EMK-Erzeugung erhöht wird. Selbsterregte Gleichstromgeneratoren können weiter in drei Typen unterteilt werden:
a) Serienaufwicklung der Wickelfeldwicklung mit Ankerwicklung
(b) Parallelwicklungsfeldwicklung parallel zur Ankerwicklung
(c) Verbundwicklung - Kombination aus Serien- und Shuntwicklung

Hier erfahren Sie mehr über Typen von Gleichstromgeneratoren / -maschinen.

Bemerkungen