1. DC jeneratörün temel çalışma prensibi
DC jeneratörü ve DC motor, DC jeneratörünün elektrik üretmek için ana hareket ettirici (genellikle bir AC motor) tarafından çalıştırılması ve döndürülmesi dışında aynı yapıya sahiptir. Görüldüğü gibi mekanik enerjiyi elektrik enerjisine çeviren bir cihazdır. DC motor, DC güç kaynağına bağlanır ve çeşitli çalışan makineleri (makine aletleri, pompalar, tramvaylar, kablo ekipmanı vb.) çalışmaya yönlendirir. Elektrik enerjisini mekanik enerjiye çeviren bir cihazdır. Ancak, DC jeneratörlerin yerini alan silikon kontrollü doğrultucular zaten var. DC motorları herkesin daha iyi anlayabilmesi için aynı zamanda DC jeneratörlerin prensibinden de bahsetmek gerekir.
Önce DC jeneratörün nasıl çalıştığını gözlemleyelim.
Şekil 1'de gösterildiği gibi, A ve B fırçaları sırasıyla iki yarım daire halka ile temas halindedir. Bu anda, A ve B fırçaları arasındaki çıkış doğru akımdır.'s bu anda bobinin manyetik kutuplar arasındaki hareketine bir göz atalım. Şekil 1(a)'dan, bobinin ab tarafı N kutbu aralığında saat yönünün tersine hareket ettiğinde, jeneratörün sağ kuralının uygulandığı ve bu anda üretilen elektromotor kuvvetin b'den olduğu görülebilir. a. Bu anda, bobinin cd tarafı, S kutbu aralığında saat yönünün tersine hareket eder. Jeneratörün sağ kuralına göre, cd tarafında indüklenen elektromotor kuvvetin yönünün d'den c'ye olduğu yargısına varılabilir. Tüm bobin açısından bakıldığında, indüklenen elektromotor kuvvetin yönü dcba'dır. Bu nedenle bakır levha 1 ve bobin ucuna a bağlı fırça A pozitif potansiyeldedir; ve bobinin d ucuna bağlı bakır levha 2 ve fırça B negatif potansiyeldedir. Harici devre bağlıysa, akım A fırçasından yük üzerinden fırça B'ye akar ve bobin ile kapalı bir akım yolu oluşturur.
Bobinin ab tarafı S kutup aralığına döndüğünde, cd tarafı N kutup aralığına döner (Şekil 1,b). Sağ el kuralına göre, bobinin cd tarafında üretilen elektromotor kuvvetin yönünün c'den d'ye olduğunu ve ab tarafının elektromotor yönünün olduğu S kutbu aralığına döndüğünü bilebilirsiniz. kuvvet a'dan b'yedir. Fırça boşlukta hareket etmediği için bobin d'nin ucuna bağlı bakır levha 2 fırça A ile temas halindedir ve potansiyeli hala pozitiftir. Bobinin a ucuna bağlanan bakır levha 1, fırça B ile temas halindedir ve potansiyeli hala negatiftir. Harici devre açıldığında, akım hala yük boyunca A fırçasından B fırçasına akar ve bobin ile kapalı bir akım yolu oluşturur. Ancak bu sırada bobindeki akımın tersine döndüğünü belirtmek gerekir.
Bobin sürekli döndüğünde, bobinin iki fırça ile temas eden tarafı sürekli değişmesine rağmen, A fırçasının her zaman pozitif potansiyelde ve B fırçasının her zaman negatif potansiyelde olduğu görülebilir. Bu nedenle, iki fırça elektromotor kuvvetini sabit bir yönde çeker ve yük üzerinde sabit bir yönde voltaj ve akım elde edilir. Başka bir deyişle, abcd bobininde indüklenen elektromotor kuvvetin yönü sürekli değişmesine rağmen, A fırçası her zaman N kutbu aralığında bobinin kenarı ile temas halindedir ve B fırçası her zaman temas halindedir. bobinin S kutbu aralığındaki tarafı. Temas, polariteleri her zaman aynıdır. Sonuç olarak bobindeki alternatif akım, bakır levha ve fırça ile doğrultulduktan sonra dış devrede doğru akım olur. Bu iki yarım daire biçimli bakır levhaya komütatör levhaları ve birlikte komütatörleri denir.
2. DC motorun temel çalışma prensibi
DC jeneratörün çalışma prensibi yukarıda tartışıldı, şimdi's DC motorun nasıl çalıştığını tartışalım.
Bir DC motorun rotoru bir ana hareket ettirici tarafından çalıştırılmıyorsa ve A ve B fırçaları U voltajıyla (Şekil 2'de gösterildiği gibi) bir DC güç kaynağına bağlanırsa ne olur? Şekilden, A fırçasının pozitif bir potansiyel olduğu, B'nin bir negatif potansiyel olduğu, ab iletkenindeki akımın N kutbu aralığında a'dan b'ye aktığı ve iletken cd'deki akımın S kutbunda olduğu görülebilir. aralık c'den d'ye akar. Daha önce de belirtildiği gibi, akım taşıyan iletkenler bir manyetik alanda elektromanyetik kuvvete tabidir. Bu nedenle, hem ab hem de cd iletkenleri Fde elektromanyetik kuvvetine tabidir. Manyetik alanın yönüne ve iletkendeki akımın yönüne göre, yargılamak için motorun sol kuralı kullanılarak, ab tarafındaki kuvvetin yönü sola, cd tarafı ise doğru. Manyetik alan düzgün olduğundan ve iletkende aynı akım aktığından, ab ve cd tarafındaki elektromanyetik kuvvet aynıdır. Bu şekilde bobin elektromanyetik kuvvete maruz kalır ve saat yönünün tersine döner. Bobin manyetik kutbun nötr yüzeyine döndüğünde, bobindeki akım sıfıra eşittir ve elektromanyetik kuvvet sıfıra eşittir, ancak atalet etkisinden dolayı bobin dönmeye devam eder. Bobin yarıya kadar döndürüldükten sonra ab ve cd'nin konumları değişse de ab S kutup aralığına, cd N kutup aralığına döner, ancak komütatör ve fırçanın hareketinden dolayı N'ye döner. kutup cd'nin cd tarafındaki akımın yönü de d'den c'ye değişir ve S kutbunun altındaki ab tarafındaki akım b'den a'ya değişir. Bu nedenle, elektromanyetik kuvvet Fdc'nin yönü değişmeden kalır ve bobin hala saat yönünün tersine dönmeye zorlanır. İletkenlerde sırasıyla N ve S kutup aralıklarında akımın yönünün her zaman aynı olduğu görülebilir. Bu nedenle, bobinin iki tarafındaki kuvvet yönü de değişmez. Bu sayede bobin kuvvet yönüne göre sürekli dönebilmektedir. Ek olarak, dişlilerin veya kayışların ve diğer mekanizmaların iletimi yoluyla, diğer çalışan makineler çalıştırılabilir.
Yukarıdaki analizden, bobinin belirli bir yönde dönmesini sağlamak için temel problemin, iletken bir manyetik kutup aralığından başka bir zıt manyetik kutup aralığına değiştiğinde (yani iletken nötrden geçtikten sonra) olduğunu görebiliriz. yüzey), iletkendeki akım aynı zamanda yön değiştirilmelidir. Komütatörler ve fırçalar bu görevi yerine getiren cihazlardır. Bir DC jeneratöründe, komütatörün ve fırçaların görevi, bobindeki alternatif akımı harici çıkış için doğru akıma dönüştürmektir; DC motorda, giriş doğru akımını bobine dönüştürmek için komütatör ve fırçalar kullanılır. Alternatif akım. DC motorda komütatör ve fırçanın vazgeçilmez anahtar bileşenler olduğu görülebilir.
Tabii ki, gerçek DC motorda sadece bir bobin yoktur, birçok bobin rotor çekirdek yuvasına sıkıca gömülür. Akım iletkenden geçtiğinde ve manyetik alandaki kuvvet nedeniyle döndüğünde, tüm rotoru tahrik eder. Döndürmek. Bu, bir DC motorun temel çalışma prensibidir.
DC jeneratörler ve DC motorların çalışma prensipleri karşılaştırıldığında, giriş ve çıkış enerji formlarının farklı olduğu görülebilir. Daha önce bahsedildiği gibi, DC jeneratörü ana hareket ettirici tarafından çalıştırılır, giriş mekanik enerjidir ve çıkış elektrik enerjisidir; DC motor, DC güç kaynağından güç alır, giriş elektrik enerjisidir ve çıkış mekanik enerjidir.
İki yaygın AC motor türü vardır: senkron motorlar ve asenkron motorların daha yaygın olarak kullanıldığı asenkron motorlar
Örnek olarak sincap kafesli asenkron motoru alın: stator, dönen bir manyetik alan oluşturmak için üç fazlı alternatif akımla beslenir. Manyetik alan rotoru keser, sincap kafesli rotor bobininde bir akım indüklenir ve indüklenen akım tekrar bir manyetik alan oluşturur. Statorun dönen manyetik alanı ile rotor tarafından oluşturulan manyetik alan arasında karşılıklı bir kuvvet vardır, bu nedenle motor döner. Rotor dönüş hızı her zaman stator manyetik alanının senkron hızından daha düşüktür.
AC senkron motor: Dönen bir manyetik alan oluşturmak için statora üç fazlı alternatif akım uygulanır; bir manyetik alan oluşturmak için rotorda bir DC uyarımı gereklidir. Rotor manyetik alanı, stator senkron manyetik alanının etkisini alır ve senkron bir hızda döner.