初期電磁発生器（ファラデーディスク）は、英国の科学者、つまりマイケルファラデーによって1831年に発明されました。A DC発電機 を生成するために使用される電気機器です電気エネルギー。この装置の主な機能は、機械的エネルギーを電気的エネルギーに変えることです。ハンドクランク、内燃機関など、利用可能な機械的エネルギー源にはいくつかの種類があります。 水車、ガスおよび蒸気タービン。 発電機はすべてに電力を供給します 電力網 。発電機の逆機能は電気モーターで行うことができます。モーターの主な機能は、電気エネルギーを機械に変換することです。モーターと発電機は同様の機能を備えています。この記事では、DC発電機の概要について説明します。

DCジェネレーターとは何ですか？

DC発電機または 直流発電機 は電気機械の一種であり、この機械の主な機能は 機械的エネルギーをDC（直流）電気に変換します。 エネルギー変更プロセスは、エネルギー的に誘導される起電力の原理を使用します。ザ・ DC発電機図 以下に示します。

DCジェネレーター

指揮者が斬るとき磁束、次に、の電磁誘導原理に基づいて、エネルギー的に誘導された起電力がその中に生成されます。 ファラデーの法則 。この起電力は、導体回路が開かれていないときに電流を流す可能性があります。

建設

DC発電機は、 DCモーター その構造を変更せずに。したがって、DCモーター、それ以外の場合はDCジェネレーターは一般的に DCマシン。 の建設 4極DC発電機 以下に示します。このジェネレータは、 いくつかの部分 ヨーク、ポールとポールシュー、界磁巻線、電機子コア、電機子巻線、整流子とブラシなど。しかし、このデバイスの2つの重要な部分は、固定子と回転子です。。

固定子

固定子はDC発電機の重要な部分であり、これの主な機能はコイルが回転する磁場を提供することです。これには安定した磁石が含まれ、そのうちの2つは逆極に面しています。これらの磁石は、ローターの領域に合うように配置されています。

ローターまたはアーマチュアコア

ローターまたは アーマチュアコア はDCジェネレーターの2番目に重要な部分であり、スロットを積み重ねて形状を形成するスロット付き鉄ラミネートが含まれています。 円筒形アーマチュアコア 。一般に、これらのラミネーションは、次の理由により損失を減らすために提供されます。 渦電流 。

アーマチュア巻線

アーマチュアコアスロットは、主にアーマチュア巻線を保持するために使用されます。これらは閉回路巻線形式であり、生成された電流の合計を高めるために直列に並列に接続されています。

“カットオフ周波数方程式ハイパスフィルター ”

ヨーク

DC発電機の外部構造はヨークで、鋳鉄、それ以外は鋼で作られています。それは運ぶために必要な機械的な力を与えます磁束極を通して与えられます。

ポーランド人

これらは主に界磁巻線を保持するために使用されます。通常、これらの巻線は極に巻かれ、直列に接続されています。 電機子巻線 。さらに、ポールは、そうでなければネジを使用する溶接方法でヨークに向かってジョイントを与えます。

ポールシューズ

ポールシューは主に磁束を拡散し、界磁コイルの落下を防ぐために使用されます。

整流子

整流子の働きは、変化するための整流器のようなものです AC電圧 に DC電圧 電機子巻線内からブラシ全体に。それは銅セグメントで設計されており、各銅セグメントはの助けを借りて互いに保護されています マイカシート 。それは機械のシャフトにあります。

DC発電機の整流子

DC発電機整流子機能

DC発電機の整流子の主な機能は、ACをDCに変更することです。これは反転スイッチのように機能し、ジェネレーターでのその役割については以下で説明します。

発電機の電機子コイル内に誘導される起電力は交流しています。したがって、電機子コイル内の電流の流れも交流になる可能性があります。この電流は、電機子コイルが磁気不偏軸と交差すると、正確な瞬間に整流子を介して逆にすることができます。したがって、負荷はDCまたは一方向電流になります。

整流子は、発電機からの電流の流れが一方向に永久に流れることを保証します。ブラシは、整流子上を移動することにより、発電機と負荷の間で高品質の電気接続を行います。

ブラシ

電気接続は、 整流子 ブラシの助けを借りて外部負荷回路と同様に。

動作原理

ザ・ DC発電機の動作原理 ファラデーの法則に基づいています 電磁誘導 。導体が不安定な磁場内にある場合、起電力が導体内に誘導されます。誘導起電力の大きさは、次の式から測定できます。 発電機の起電力 。

導体が閉じたレーンに存在する場合、誘導された電流がレーンに流れます。この発電機では、界磁コイルが電磁界を生成し、電機子導体が電磁界に変わります。したがって、電磁誘導起電力（e.m.f）が電機子導体内に生成されます。誘導電流の経路は、フレミングの右手の法則によって提供されます。

DC発電機のE.M.F方程式

ザ・ DC発電機の起電力方程式 ファラデーの電磁誘導の法則によると、 例=PØZN/ 60A

どこ ファイ です

ウェバー内の磁束または極

「Z」は電機子導体の総数です

「P」は発電機の極の数です

「A」は、アーマチュア内の多数の平行レーンです。

「N」は、アーマチュアの回転数（r.p.m）（1分あたりの回転数）です。

「E」は、電機子内の任意の平行レーンで誘導される起電力です。

「eg」は、並列レーンのいずれかで生成されたe.m.fです。

「N / 60」は1秒あたりの回転数です

1ターンの時間はdt = 60 / N秒になります

DC発電機の種類

DC発電機の分類は、2つの最も重要なカテゴリ、つまり個別に励起されるカテゴリと自己励起されるカテゴリで行うことができます。

DC発電機の種類

別途興奮

個別励起タイプでは、界磁コイルは自律外部DC電源から強化されます。

自発的

自励式では、発電機で発生した電流から界磁コイルを強化します。最初の起電力の生成は、界極内でのその卓越した磁気のために発生します。

生成された起電力により、フィールドコイルに電流の一部が供給されるため、フィールドフラックスと起電力が増加します。さらに、これらのタイプの直流発電機は、直列巻線、シャント巻線、および複合巻線の3つのタイプに分類できます。

直列巻線では、界磁巻線と電機子巻線の両方が互いに直列に接続されています。
シャント巻線では、界磁巻線と電機子巻線の両方が互いに並列に接続されています。
複合巻線は、直列巻線とシャント巻線を組み合わせたものです。

DC発電機の効率

DC発電機は、85〜95％の効率定格で非常に信頼性があります

ジェネレータの出力がVIであると考えてください

ジェネレータの入力はVI +損失です

入力= VI + I2aRa + Wc

シャントフィールド電流が重要でない場合、Ia = I（約）

“トルクコンバータはどのように機能しますか ”

その後、n = VI /（VI + Ia2Ra + wc）= 1 /（1 + Ira / V + wc / VI）

最高効率の場合d / dt（Ira / V + wc / VI）= 0、それ以外の場合I2ra = wc

したがって、可変損失が一定損失と同等になると、効率が最も高くなります。

最高効率に相当する負荷電流はI2ra = wc、それ以外の場合はI =√wc/ raです。

DC発電機の損失

市場にはさまざまな種類の機械があり、入力エネルギーの損失のために総入力エネルギーを出力に変更することはできません。したがって、このタイプの発電機ではさまざまな損失が発生する可能性があります。

銅損

電機子銅損（Ia2Ra）では、電機子電流は「Ia」、電機子抵抗は「Ra」です。シャントワインドのような発電機の場合、フィールドの銅損はほぼ安定しているIsh2Rshと同等です。直列巻線のような発電機の場合、現場の銅損はIse2 Rseと同等であり、これもほぼ安定しています。複合巻線のような発電機の場合、銅損はIcomp2 Rcompと同様であり、これもほぼ安定しています。全負荷損失では、ブラシの接触により銅損が20〜30％発生します。

コアまたは鉄または磁気損失

コア損失の分類は、ヒステリシスと渦電流のような2つのタイプに行うことができます。

ヒステリシス損失

この損失は主に、電機子コアの反転が原因で発生します。ローターコアのすべての部分が北と南のように交互に2つの極の下を通過し、それに応じてSとNの極性を実現します。コアが1セットの極より下に給電するときはいつでも、コアは一連の周波数反転を終了します。詳細については、このリンクを参照してくださいヒステリシス損失とは：要因とその応用

渦電流損失

アーマチュアコアは、その回転全体にわたって磁束を大幅に削減します。電磁誘導の法則に基づいて、コアの外側に起電力を誘導できます。この起電力は非常に小さいですが、コアの表面に大きな電流を発生させます。この巨大な電流は渦電流と呼ばれ、損失は渦電流損失と呼ばれます。

複合発電機とシャント発電機の界磁電流はほぼ安定しているため、コア損失は安定しています。この損失は、主に全負荷損失で20％から30％発生します。

機械的損失

機械的損失は、回転電機子の空気摩擦または風損として定義できます。摩擦損失は、主にベアリングと整流子での全負荷損失の10％から20％で発生します。

ストレイロス

漂遊損失は主に、コアと機械のような損失を組み合わせることによって発生します。これらの損失は回転損失とも呼ばれます。

AC発電機とDC発電機の違い

AC発電機とDC発電機の違いについて説明する前に、発電機の概念を知っておく必要があります。一般的に、発電機はACとDCの2つのタイプに分類されます。これらの発電機の主な機能は、電力を機械式から電気式に変更することです。 AC発電機は交流を生成しますが、DC発電機は直流を生成します。

どちらの発電機もファラデーの法則を使用して電力を生成します。この法則は、導体が磁場内でシフトすると、磁力線を切断して、導体内のEMFまたは電磁力を刺激することを示しています。この誘導起電力の大きさは、主に導体を介した磁力線の接続に依存します。導体の回路が閉じられると、起電力によって電流が流れる可能性があります。直流発電機の主要部分は、磁場と磁場内を移動する導体です。

AC発電機とDC発電機の主な違いは、最も重要な電気的トピックの1つです。これらの違いは、学生がこのトピックについて学習するのに役立ちますが、その前に、ACジェネレーターとDCジェネレーターについて詳細に知っておく必要があります。これにより、違いを非常に簡単に理解できます。 Theについて詳しくは、このリンクを参照してください。 AC発電機とDC発電機の違い。