ડીસી જનરેટર

ડીસી જનરેટરના સંચાલનનો સિદ્ધાંત

જનરેટરના ઉપયોગ પર આધારિત છે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઇન્ડક્શનનો કાયદો, જે મુજબ ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં ફરતા અને ચુંબકીય પ્રવાહને પાર કરતા વાહકમાં, ef દ્વારા પ્રેરિત છે.

ડીસી મશીનના મુખ્ય ભાગોમાંનો એક ચુંબકીય સર્કિટ છે જેના દ્વારા ચુંબકીય પ્રવાહ બંધ થાય છે. ડીસી મશીન (ફિગ. 1) ના ચુંબકીય સર્કિટમાં સ્થિર ભાગ હોય છે — સ્ટેટર 1 અને ફરતો ભાગ — રોટર 4. સ્ટેટર એ સ્ટીલનો કેસ છે જેમાં ચુંબકીય ધ્રુવો 2 સહિત મશીનના અન્ય ભાગો જોડાયેલા હોય છે. ચુંબકીય ધ્રુવો 3, એક ઉત્તેજક કોઇલ મૂકવામાં આવે છે, જે પ્રત્યક્ષ પ્રવાહ દ્વારા સંચાલિત થાય છે અને મુખ્ય ચુંબકીય પ્રવાહ Ф0 બનાવે છે.

ચોખા. 1. ચાર-ધ્રુવ ડીસી મશીનનું મેગ્નેટિક સર્કિટ

ચોખા. 2. શીટ્સ કે જેમાંથી રોટરનું ચુંબકીય સર્કિટ એસેમ્બલ થાય છે: a — ખુલ્લી ચેનલો સાથે, b — અર્ધ-બંધ ચેનલો સાથે

મશીનના રોટરને સ્ટેમ્પ્ડ સ્ટીલ શીટ્સમાંથી પરિઘ ગ્રુવ્સ અને શાફ્ટ અને વેન્ટિલેશન માટે છિદ્રો સાથે એસેમ્બલ કરવામાં આવે છે (ફિગ. 2). રોટરની ચેનલોમાં (ફિગ. 1 માં 5) ડીસી મશીનનું કાર્યકારી વિન્ડિંગ નાખ્યું છે, એટલે કે, વિન્ડિંગ જેમાં એમ મુખ્ય ચુંબકીય પ્રવાહ દ્વારા પ્રેરિત છે. વગેરે સાથેઆ વિન્ડિંગને આર્મેચર વિન્ડિંગ કહેવામાં આવે છે (તેથી ડીસી મશીનના રોટરને સામાન્ય રીતે આર્મેચર કહેવામાં આવે છે).

ઇ. વગેરેનો અર્થ. c. ડીસી જનરેટરને સ્વિચ કરી શકાય છે પરંતુ તેની ધ્રુવીયતા સ્થિર રહે છે. ડીસી જનરેટરનું કાર્ય સિદ્ધાંત ફિગમાં બતાવવામાં આવ્યું છે. 3.

કાયમી ચુંબકના ધ્રુવો ચુંબકીય પ્રવાહ બનાવે છે. કલ્પના કરો કે આર્મેચર વિન્ડિંગમાં એક વળાંક હોય છે, જેનો છેડો અલગ-અલગ અર્ધ-રિંગ્સ સાથે જોડાયેલ હોય છે, એકબીજાથી અલગ હોય છે. આ અડધા રિંગ્સ કલેક્ટર બનાવો, જે આર્મેચર વિન્ડિંગના વળાંક સાથે ફરે છે. તે જ સમયે, સ્થિર પીંછીઓ કલેક્ટર સાથે સ્લાઇડ કરે છે.

જ્યારે કોઇલ ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં ફરે છે, ત્યારે તેમાં એક emf પ્રેરિત થાય છે

જ્યાં B એ ચુંબકીય ઇન્ડક્શન છે, l એ વાયરની લંબાઈ છે, v એ તેનો રેખીય વેગ છે.

જ્યારે કોઇલનું પ્લેન ધ્રુવોની મધ્ય રેખાના પ્લેન સાથે મેળ ખાય છે (કોઇલ ઊભી રીતે સ્થિત છે), ત્યારે વાયર મહત્તમ ચુંબકીય પ્રવાહને પાર કરે છે અને e નું મહત્તમ મૂલ્ય તેમાં પ્રેરિત થાય છે. વગેરે c. જ્યારે સમોચ્ચ આડી હોય, દા.ત. વગેરે વી. વાયરમાં શૂન્ય છે.

ઇ.ની દિશા, વગેરે. કંડક્ટરમાં p એ જમણા હાથના નિયમ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે (ફિગ 3 માં તીર દ્વારા બતાવવામાં આવ્યું છે). જ્યારે કોઇલના પરિભ્રમણ દરમિયાન વાયર બીજા ધ્રુવની નીચેથી પસાર થાય છે, ત્યારે e ની દિશા. વગેરે v. તે રૂપાંતરિત છે. પરંતુ કલેક્ટર કોઇલ સાથે ફરે છે અને પીંછીઓ સ્થિર છે, તો ઉત્તર ધ્રુવની નીચે સ્થિત વાયર હંમેશા ઉપલા બ્રશ સાથે જોડાયેલ હોય છે, દા.ત. વગેરે v. જે બ્રશથી દૂર નિર્દેશિત છે. પરિણામે, પીંછીઓની ધ્રુવીયતા યથાવત રહે છે અને તેથી ઇ દિશામાં યથાવત રહે છે. વગેરે પીંછીઓ પર — egSCH (ફિગ. 4).

ચોખા. 3. સૌથી સરળ ડીસી જનરેટર

ચોખા. 4. ઇલેક્ટ્રોમોટિવ ફોર્સના સમયમાં ફેરફાર.સૌથી સરળ ડીસી જનરેટર

જોકે ઇ. વગેરે. c. સૌથી સરળ ડાયરેક્ટ કરંટ જનરેટર દિશામાં સતત હોય છે, તેનું મૂલ્ય બદલાય છે, એક ક્રાંતિમાં મહત્તમ બમણું અને શૂન્ય મૂલ્યો કરતાં બમણું ફરે છે. મોટા ભાગના ડીસી રીસીવરો માટે આટલી મોટી લહેરવાળું ડીસી અયોગ્ય છે અને શબ્દના કડક અર્થમાં તેને સ્થિર કહી શકાય નહીં.

લહેર ઘટાડવા માટે, ડીસી જનરેટરનું આર્મેચર વિન્ડિંગ મોટી સંખ્યામાં વળાંકો (કોઇલ્સ) થી બનેલું છે, અને કલેક્ટર એકબીજાથી અલગ પડેલી મોટી સંખ્યામાં કલેક્ટર પ્લેટોથી બનેલું છે.

ચાલો રાઉન્ડ આર્મેચર વિન્ડિંગ (ફિગ. 5) ના ઉદાહરણનો ઉપયોગ કરીને, ચાર વિન્ડિંગ્સ (1, 2, 3, 4), દરેકમાં બે વળાંકવાળા તરંગોને સરળ બનાવવાની પ્રક્રિયાને ધ્યાનમાં લઈએ. આર્મચર n અને e આવર્તન સાથે ઘડિયાળની દિશામાં ફરે છે અને આર્મચરની બહાર સ્થિત આર્મેચર વિન્ડિંગ વાયરમાં પ્રેરિત થાય છે. વગેરે (દિશા તીર દ્વારા સૂચવવામાં આવે છે).

આર્મચર વિન્ડિંગ એ બંધ સર્કિટ છે જેમાં શ્રેણી-જોડાયેલા વળાંકો હોય છે. પરંતુ પીંછીઓની દ્રષ્ટિએ, આર્મેચર વિન્ડિંગ બે સમાંતર શાખાઓ છે. અંજીરમાં. 5, અને એક સમાંતર શાખામાં કોઇલ 2 હોય છે, બીજામાં કોઇલ 4 હોય છે (કોઇલ 1 અને 3માં, EMF પ્રેરિત નથી અને તે બંને છેડે એક બ્રશ સાથે જોડાયેલા હોય છે). અંજીરમાં. 5b, એન્કર એ પોઝિશનમાં બતાવવામાં આવે છે જે તે વળાંકના 1/8 પછી લે છે. આ સ્થિતિમાં, એક સમાંતર આર્મેચર વિન્ડિંગમાં શ્રેણી-જોડાયેલ કોઇલ 1 અને 2 હોય છે, અને બીજામાં શ્રેણી-જોડાયેલ કોઇલ 3 અને 4 હોય છે.

ચોખા. 5. રીંગ આર્મેચર સાથેના સૌથી સરળ ડીસી જનરેટરની યોજના

દરેક કોઇલ, જ્યારે આર્મેચર બ્રશના સંદર્ભમાં ફરે છે, ત્યારે તેની સતત ધ્રુવીયતા હોય છે. સરનામામાં ફેરફાર, વગેરે. c. આર્મેચરના પરિભ્રમણ સાથે સમયસર વિન્ડિંગ્સ ફિગમાં બતાવવામાં આવે છે. 6, એ. ડી. ડી.C. પીંછીઓ પર e બરાબર છે. વગેરે v. આર્મેચર વિન્ડિંગની દરેક સમાંતર શાખા. ફિગ. 5 બતાવે છે કે ઇ. વગેરે. c. સમાંતર શાખા બરાબર અથવા e. વગેરે c. એક કોઇલ અથવા જથ્થો ઇ. વગેરે c. બે અડીને વિન્ડિંગ્સ:

ઇ ના આ પલ્સેશનના પરિણામે. વગેરે c. આર્મેચર વિન્ડિંગ્સમાં નોંધપાત્ર ઘટાડો થયો છે (ફિગ. 6, b). વળાંક અને કલેક્ટર પ્લેટોની સંખ્યામાં વધારો કરીને, લગભગ સતત રેડિયેશન મેળવી શકાય છે. વગેરે v. આર્મેચર વિન્ડિંગ્સ.

ડીસી જનરેટર ડિઝાઇન

વિદ્યુત ઇજનેરીમાં તકનીકી પ્રગતિની પ્રક્રિયામાં, ડીસી મશીનોની ડિઝાઇન બદલાય છે, જો કે મૂળભૂત વિગતો સમાન રહે છે.

ઉદ્યોગ દ્વારા ઉત્પાદિત ડીસી મશીનોના એક પ્રકારનું ઉપકરણ ધ્યાનમાં લો. જણાવ્યા મુજબ, મશીનના મુખ્ય ભાગો સ્ટેટર અને આર્મેચર છે. સ્ટેટર 6 (ફિગ. 7), સ્ટીલ સિલિન્ડરના રૂપમાં બનાવવામાં આવે છે, તે અન્ય ભાગોને બાંધવા અને યાંત્રિક નુકસાન સામે રક્ષણ આપવા માટે બંને સેવા આપે છે અને તે ચુંબકીય સર્કિટનો સ્થિર ભાગ છે.

ચુંબકીય ધ્રુવો 4 સ્ટેટર સાથે જોડાયેલા છે, જે હોઈ શકે છે કાયમી ચુંબક (ઓછી પાવર મશીનો માટે) અથવા ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટ. પછીના કિસ્સામાં, એક ઉત્તેજક કોઇલ 5 ધ્રુવો પર મૂકવામાં આવે છે, જે સીધો પ્રવાહ પૂરો પાડે છે અને સ્ટેટરને સંબંધિત સ્થિર ચુંબકીય પ્રવાહ બનાવે છે.

મોટી સંખ્યામાં ધ્રુવો સાથે, તેમના વિન્ડિંગ્સ સમાંતર અથવા શ્રેણીમાં જોડાયેલા હોય છે, પરંતુ જેથી ઉત્તર અને દક્ષિણ ધ્રુવો વૈકલ્પિક હોય (ફિગ. 1 જુઓ). તેમના પોતાના વિન્ડિંગ્સ સાથે વધારાના ધ્રુવો મુખ્ય ધ્રુવો વચ્ચે સ્થિત છે. એન્ડ શિલ્ડ્સ 7 સ્ટેટર સાથે જોડાયેલ છે (ફિગ. 7).

ડીસી મશીનનું આર્મેચર 3 શીટ સ્ટીલમાંથી એસેમ્બલ કરવામાં આવે છે (ફિગ 2 જુઓ). શીટ્સ એકબીજાથી અવાહક છે.આર્મેચર એ મશીનના ચુંબકીય સર્કિટનો જંગમ (ફરતો) ભાગ છે. આર્મેચર કોઇલ અથવા વર્કિંગ કોઇલ 9 આર્મેચર ચેનલોમાં મૂકવામાં આવે છે.

ચોખા. 6. વિન્ડિંગ્સ અને રિંગ આર્મેચરના વિન્ડિંગમાંથી EMF ની સમયની વિવિધતા

મશીનો હાલમાં આર્મેચર અને ડ્રમ પ્રકારના વિન્ડિંગ સાથે બનાવવામાં આવે છે. અગાઉ ધ્યાનમાં લેવાયેલ રીંગ આર્મેચર વિન્ડિંગનો ગેરલાભ એ છે કે ઇ. વગેરે c. માત્ર આર્મેચરની બાહ્ય સપાટી પર સ્થિત વાહકમાં પ્રેરિત થાય છે. તેથી, માત્ર અડધા વાયર સક્રિય છે. ડ્રમના આર્મેચર વિન્ડિંગમાં, બધા વાયર સક્રિય છે, એટલે કે, સમાન ઇ બનાવવા માટે. જેમ કે રીંગ-આર્મચર મશીન માટે લગભગ અડધી વાહક સામગ્રી જરૂરી છે.

ગ્રુવ્સમાં સ્થિત આર્મેચર વિન્ડિંગના વાહક, વળાંકના આગળના ભાગો દ્વારા એકબીજા સાથે જોડાયેલા હોય છે. દરેક સ્લોટમાં સામાન્ય રીતે અનેક વાયર હોય છે. એક સ્લોટના વાહક અન્ય સ્લોટના વાહક સાથે જોડાયેલા હોય છે જેથી કોઇલ અથવા વિભાગ કહેવાય શ્રેણી જોડાણ રચાય. વિભાગો શ્રેણીમાં જોડાયેલા હોય છે અને બંધ સર્કિટ બનાવે છે. બંધન ક્રમ એવો હોવો જોઈએ કે e. વગેરે v. એક સમાંતર શાખામાં સમાવિષ્ટ વાયરની દિશા સમાન હતી.

અંજીરમાં. 8 એ બે-પોલ મશીનનું સૌથી સરળ ડ્રમ આર્મેચર વિન્ડિંગ બતાવે છે. નક્કર રેખાઓ કલેક્ટરની બાજુએ એકબીજા સાથેના વિભાગોનું જોડાણ દર્શાવે છે, અને ડેશવાળી રેખાઓ વિરુદ્ધ બાજુના વાયરના અંતિમ જોડાણો દર્શાવે છે. વિભાગોના કનેક્શન પોઇન્ટથી કલેક્ટર પ્લેટો સુધી સ્ટ્રીપ્સ બનાવવામાં આવે છે. ઇ.ની દિશા, વગેરે. p. કોઇલના વાયરમાં આકૃતિમાં બતાવેલ છે: «+» — રીડર તરફથી દિશા, «•» — રીડર તરફની દિશા.

આવા આર્મચરના વિન્ડિંગમાં પણ બે સમાંતર શાખાઓ હોય છે: પ્રથમ સ્લોટ 1, 6, 3, 8 ના વાયરો દ્વારા રચાય છે, બીજી - સ્લોટ 4, 7, 2, 5 ના વાયરો દ્વારા. જ્યારે આર્મેચર ફરે છે , સ્લોટ્સનું સંયોજન જેના વાયરો સમાંતર શાખા બનાવે છે, તે દરેક સમયે બદલાય છે, પરંતુ હંમેશા સમાંતર શાખા ચાર ચેનલોના વાયર દ્વારા રચાય છે, જે અવકાશમાં સતત સ્થાન ધરાવે છે.

ચોખા. 7. ડ્રમ-ટાઈપ આર્મેચર ડીસી મશીનની વ્યવસ્થા

ચોખા. 8. સૌથી સરળ વિન્ડિંગ

ફેક્ટરીઓ દ્વારા ઉત્પાદિત મશીનોમાં ડ્રમના આર્મેચરના પરિઘ સાથે દસ અથવા સેંકડો ગ્રુવ્સ હોય છે અને આર્મેચર વિન્ડિંગના વિભાગોની સંખ્યા જેટલી કલેક્ટર પ્લેટની સંખ્યા હોય છે.

કલેક્ટર 1 (જુઓ. ફિગ. 7) કોપર પ્લેટ્સ ધરાવે છે, જે એકબીજાથી અલગ છે, જે આર્મેચર વિન્ડિંગના વિભાગોના જોડાણ બિંદુઓ સાથે જોડાયેલ છે અને ચલ e ને કન્વર્ટ કરવા માટે સેવા આપે છે. વગેરે v. આર્મેચરના વાયરમાં સતત ઇ. વગેરે c. જનરેટરના પીંછીઓ 2 પર અથવા મોટરના આર્મેચર વિન્ડિંગના વાયરમાં નેટવર્કમાંથી મોટરના બ્રશને પૂરા પાડવામાં આવતા સીધા પ્રવાહનું વૈકલ્પિક પ્રવાહમાં રૂપાંતર. કલેક્ટર આર્મેચર સાથે ફરે છે.

જ્યારે આર્મેચર ફરે છે, ત્યારે નિશ્ચિત બ્રશ કલેક્ટર સાથે 2 સ્લાઇડ કરે છે. બ્રશ ગ્રેફાઇટ અને કોપર-ગ્રેફાઇટ છે. તેઓ બ્રશ ધારકોમાં માઉન્ટ થયેલ છે જે ચોક્કસ ખૂણા પર ફેરવી શકાય છે. વેન્ટિલેશન માટે ઇમ્પેલર 8 એન્કર સાથે જોડાયેલ છે.

ડીસી જનરેટર્સનું વર્ગીકરણ અને પરિમાણો

ડીસી જનરેટરનું વર્ગીકરણ ઉત્તેજના કોઇલના પાવર સ્ત્રોતના પ્રકાર પર આધારિત છે. તફાવત:

1.સ્વ-ઉત્તેજિત જનરેટર, જેમાંથી ઉત્તેજના કોઇલ બાહ્ય સ્ત્રોત (બેટરી અથવા અન્ય સીધા વર્તમાન સ્ત્રોત) દ્વારા સંચાલિત થાય છે. લો-પાવર જનરેટર (દસ વોટ) માં, મુખ્ય ચુંબકીય પ્રવાહ કાયમી ચુંબક દ્વારા બનાવી શકાય છે,

2. સ્વ-ઉત્તેજિત જનરેટર, જેમાંથી ઉત્તેજના કોઇલ જનરેટર દ્વારા જ સંચાલિત થાય છે. બાહ્ય સર્કિટના સંબંધમાં આર્મેચર અને ઉત્તેજના વિન્ડિંગ્સની કનેક્શન સ્કીમ અનુસાર, ત્યાં છે: સમાંતર ઉત્તેજના જનરેટર, જેમાં ઉત્તેજના વિન્ડિંગ આર્મેચર વિન્ડિંગ (શન્ટ જનરેટર), શ્રેણી ઉત્તેજના જનરેટર સાથે સમાંતર રીતે જોડાયેલા હોય છે, જેમાં આ વિન્ડિંગ્સ શ્રેણી (શ્રેણી જનરેટર), મિશ્ર ઉત્તેજનાવાળા જનરેટર સાથે જોડાયેલા હોય છે, જેમાં એક ઉત્તેજક વિન્ડિંગ આર્મેચર વિન્ડિંગ સાથે સમાંતર રીતે જોડાયેલ હોય છે અને બીજી શ્રેણીમાં (સંયુક્ત જનરેટર) હોય છે.

ડીસી જનરેટરનો રેટ કરેલ મોડ રેટ કરેલ પાવર દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે - જનરેટર રીસીવરને જે પાવર આપે છે, આર્મેચર વિન્ડીંગના ટર્મિનલ્સ પર રેટ કરેલ વોલ્ટેજ, આર્મેચરનો રેટ કરેલ વર્તમાન, ઉત્તેજના પ્રવાહ, રેટ કરેલ આવર્તન આર્મેચરનું પરિભ્રમણ. આ મૂલ્યો સામાન્ય રીતે જનરેટરના પાસપોર્ટમાં સૂચવવામાં આવે છે.