ДЦ Генератор теорија

Diode Tutorial & How to build an AC to DC power supply (Може 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

ДЦ Генератор теорија

ДЦ струјни кругови


Питање 1

Генератори који се користе у системима за пуњење батерија морају се регулисати тако да не преоптерећују батерију (ие) на коју су прикључени. Овде је сирови регулатор напона базиран на релејима за ДЦ генератор:

Једноставни електромеханички релејни кругови као што је овај био су врло чести у аутомобилским електричним системима током педесетих, шездесетих и седамдесетих година. Основни принцип на коме се заснива њихова операција назива се негативна повратна информација : када систем предузима мере да се супротстави било којој промени одређене варијабле. У овом случају варијабла је излазни напон генератора. Објасните како реле ради на спречавању претварања батерије са претјераним напоном.

Открити одговор Сакриј одговор

Ако напон батерије постане прекомеран, реле се отвара и деактивира поље навијања. Када се напони спусте до прихватљивог нивоа, реле се поново затвара и поново напаја поље навијања тако да генератор може поново почети генерисати напон.

Питање изазова: шта би се морало промијенити у овом кругу да би се променило регулатор напона регулације напона ("циљни" напон на којем би требало да се регулише излаз генератора) "напомене скривене"> Напомене:

Овде је коло које је направљено врло слично стварним круговима регулатора генератора који се користе у америчким аутомобилима пре доласка јефтиних, поузданих полупроводничких кругова. Показујем га овде не само за историјску позадину, већ и да демонстрира како су релативно сирови кругови и даље у стању да оправдају одређене задатке разумно добро.

"Негативне повратне информације" један је од основних принципа електронике и електротехнике. Једноставан систем попут овога пружа добар начин да нежно упозна студенте са овим виталним концептом.

Питање 2

Механичар има идеју за надоградњу електричног система у аутомобилу који је првобитно дизајниран за операцију од 6 волти. Желе да надгради 6-волтне фарове, стартер мотор, батерију и слично, на 12 волти, али жели задржати оригинални 6-волтни генератор и регулатор. Приказани су овде оригинални 6-волтни електрични систем:

План механика је да замени сва 6-волтна оптерећења са оптерећењем од 12 волти и користе две 6-волтне батерије повезане серијско, са првобитним (6-волтним) регулационим регулатором који зазна напон преко једне од тих батерија:

Објасните како овај систем треба да ради. Да ли мислите да је план механичара практичан, или да ли постоје проблеми са њом "# 2"> Открити одговор Сакриј одговор

Док год је генератор способан излазити од 12 волти, овај систем ће радити!

Питање изазова: идентификујте факторе који могу спречити генератора да излази довољно напона са регулатором спојеним као што је приказано на последњем дијаграму.

Напомене:

У овом питању видимо предсказање теорије оп-амп-а, уз негативне повратне информације регулатора примијењене на оно што је у суштини напонско раздјелник (две једнаконапонске батерије напуњене од генератора). Регулаторски круг чује само 6 волти, али генератор генерише 12 волти.

У основи, фокус овог питања је негативна повратна информација и једна од многих практичних примена у електротехници. Дубина на коју разговарате о овом концепту ће се разликовати у зависности од спремности ученика, али то је нешто што би требало да поменете током разговора о овом питању.

Ова идеја заправо је дошла од једног од читатеља моје серије уџбеника

. Покушавао је да надогради возило од 12 волти до 24 волта, али принцип је исти. Важна разлика у његовом плану била је да је и даље планирао да у возилу има неких 12-волтних оптерећења (мерне инструменте, соленоид стартера итд.), Са пуним 24 волти снабдевањем само великим оптерећењима (као што је стартер мотор сам):

Питајте како добро мисле да ће овај систем функционисати као изазов за ваше студенте. То је мало сложенији од система приказаног у питању, због две различите банке оптерећења.

Питање 3

Ако се кроз ову жицу пролази електрична струја, у којем смеру ће жица бити гурнута (интеракцијом магнетних поља) "// ввв.беаутицрев.цом.ау//суб.аллабоутцирцуитс.цом/имагес/куиз/00382к01. пнг ">

Да ли је то пример електричног мотора или електричног генератора ?

Открити одговор Сакриј одговор

Жица ће бити подигнута на овом примеру мотора .

Напомене:

Визуелна помоћ за разумевање интеракције два магнетна поља је дијаграм који показује линије флукса који потичу од трајних магнета, против кружних линија флукса око жице. Питајте оне ученике који су налазили сличне илустрације у њиховом истраживању да би направили слику о томе на табли испред класе, за оне који то нису видели.

Питање 4

Ако се ова жица (између полуга магнета) помера у правцу нагоре, који поларитет напона ће показати бројило?

Опишите факторе који утичу на величину напона индукованог кретањем и утврдите да ли је то примјер електричног мотора или електричног генератора .

Открити одговор Сакриј одговор

Волтметар ће показати негативан напон у овом примеру генератора .

Напомене:

Замолите ученике да објасне своје одговоре о факторима који утичу на величину напона. Одакле су добили своје информације "ворксхеет панел панел-дефаулт" итемсцопе>

Питање 5

Ако се ова жица (између магнетних стубова) помера у правцу нагоре, а крајеви жице су повезани са отпорним оптерећењем, на који начин ће струја проћи кроз жицу?

Знамо да ће струја која пролази кроз жицу стварати магнетно поље и да ће ово магнетско поље произвести реакциону силу против статичких магнетних поља која долазе из два трајна магнета. У ком смеру ова реакциона сила ће притиснути жицу која носи струју "# 5"> Открити одговор Сакриј одговор

Реакциона сила ће бити директно супротна правцу кретања, како је описано у Лензовом закону.

Питање о следећем питању: Шта ова појава нам указује о лакоћи покретања механизма генератора под оптерећењем, насупрот истовару? Какав утицај има стављање електричног оптерећења на излазне прикључке генератора на механички напор потребан за претварање генератора?

Напомене:

Ако имате у вашем учионом простору велики магнет ДЦ мотор са трајним магнетом, можете лако демонстрирати овај принцип за своје ученике. Само их окрените са осовином мотора (генератором) са рукама, док су отвори за напајање отворени и заједно са кратким спојем. Ваши ученици ће приметити огромну разлику у лакоћи окретања између ове двије државе.

Након што ваши ученици имају прилику да дискутују о овом феномену и / или да их сами искусе, питајте их зашто електромеханички произвођачи кретања бројила обично испоручују бројила са кратком жицом која повезује терминале два метра заједно. На који начин покретање ПММЦ мерача подсећа на електрични генератор? Како скраћивање терминала заједно помаже у заштити од оштећења од физичких вибрација током транспорта?

Питајте своје ученике да опишу који фактори утичу на величину ове реакционе силе.

Питање 6

Одредите поларитет индукованог напона између крајева ове жичне петље, јер се ротира између два магнета:

Открити одговор Сакриј одговор

Питање изазова: да ли је између крајева ове жичане петље повезан отпорник, да ли би то биле директне струје (ДЦ) или наизменичне струје (АЦ) "скривене белешке"> Напомене:

Имајте на уму да се два жична краја прекидају поларитетом док се петља окреће. Питајте своје ученике да објасне зашто су поларитети какви јесу.

Питање 7

Ако су крајеви жичане петље причвршћени за двије полукружне металне траке, постављене тако да две траке скоро формирају комплетан круг, а те траке контактирају две "четке" које се спајају са супротним половима батерије, који поларитет напона ће се измерити док се петља окреће супротно смеру казаљке на сату?

Открити одговор Сакриј одговор

Следеће питање: да ли поларитет мјерен на двије угљеничне четке икада уназад "белешке скривене"> Напомене:

Питајте своје ученике о томе како се зову два полукружна метална трака, у терминологији електромотора / генератора.

Питање 8

Како се Фарадаиов закон електромагнетне индукције односи на излазни напон генератор ДЦ? Према Фарадејевом закону, које факторе можемо промијенити да повећамо напон из ДЦ генератора?

Открити одговор Сакриј одговор

Повећајте стопу промјене ((дφ) / дт) или повећајте број окрета у намотају арматуре.

Напомене:

Замолите своје ученике да напишу једначину за Фарадаиов закон на табли, а затим га анализирају у квалитативном смислу (са варијаблама које се повећавају или смањују у вриједности) како би се валидирали одговори.

Први одговор на ово питање (повећање ((дφ) / дт)) је остављено сврсисходно нејасан, како би ученици помислили. Шта, конкретно, мора бити промењено како би се временом повећала та стопа промјене? Које променљиве у стварном свету могу да се промене након производње генератора, а које нису?

Питање 9

ДЦ генератори ће деловати као ДЦ мотори ако су прикључени на извор напајања једносмерне струје и нису окретани уз довољну брзину. Ово је проблем у ДЦ напојним системима, јер ће генератор дјеловати као оптерећење, извлачење енергије из батерије, када мотор или други уређај "премјештања" престане да се креће. Овај једноставан генератор агрегата / акумулатора, на пример, не би био практичан из овог разлога:

У данима када су аутомобили користили ДЦ генераторе за пуњење својих батерија, неопходан је посебан релеј који се назива прекидач струје за повратну струју како би се спречило пражњење акумулатора кроз генератор кад год је мотор искључен:

Када се генератор довољно брзо окреће, он ствара довољан напон за напајање шунтног завојника са довољном струјом за затварање релејног контакта. Ово повезује генератор са батеријом, а струја пуњења пролази кроз серијску намотај, стварајући још магнетније привлачење да би контакт релеја био затворен. Ако батерија достигне пуну енергију и не извлачи више струје пуњења од генератора, реле ће и даље остати затворен, јер је шунтни намотај и даље напуњен.

Међутим, релејни контакт ће се отворити ако генератор икада почиње да делује као оптерећење за батерију, извлачећи струју из ње. Објасни зашто се ово деси.

Открити одговор Сакриј одговор

Ако повратна струја пролази кроз калем серије, произведено магнетско поље ће "заварити" магнетско поље произведено од стране шунтне свитке, чиме ће ослабити укупну снагу магнетног поља која се вуче на арматуру релеја.

Напомене:

Релеј "повратне струје" изузетно искориштава реверзибилне магнетске поларитете да би затворио или отворио контакт под одговарајућим условима. Иако се ДЦ генератори више не користе у већини електричних система аутомобила (уместо тога користе алтернатори АЦ који користе мостове за претварање АЦ-а у ДЦ, са исправљачким кругом који природно спречава обрнуту струју), ова апликација пружа одличну прилику да истражује апликацију релејна технологија у контексту контроле генератора.

Питање 10

Генератор са шунтом има електромагнетски "поље" намотаја који обезбеђује стационарно магнетно поље у којем се арматуре ротира:

Као и сви електромагнети, произведена јачина магнетног поља је у директној пропорцији са количином струје кроз жичани навој. Али када генератор седи мирно, његов излазни напон је нула, и стога неће доћи до струје преко поља навијања да би се енергизовала и произвела магнетско поље за окретање арматуре. Ово узрокује проблем, јер арматура неће имати никакав напон индукован у својим намотајима док се не ротира и има стационарно магнетско поље из поља навијања да би се окренуло.

Изгледа да имамо ситуацију ухваћен-22: генератор не може излазити напон све док се њено поље не покреће, али њено поље намотавање неће бити напуњено све док генератор (арматура) не излази на неки напон. Како овај генератор икада може започети излазни напон, с обзиром на ову ситуацију "# 10"> Открити одговор Сакриј одговор

Обично је остављено довољно остатка магнетизма у пољским половима да би покренуо акцију генератора када се окрене.

Питање изазова: шта можемо да урадимо ако су полови генератора икада потпуно изгубили свој преостали магнетизам? Како је генератор икад могао започети?

Напомене:

У данима када су генератори били уобичајени у аутомобилским електричним системима ово је био прилично чест проблем. Међутим, генератори могу бити "бљеснути" како би поново успоставили ово резидуално магнетско поље.

Питање 11

У једној ДЦ генератору, излазни напон се одређује брзином ротације арматуре и густином стационарног флукса магнетског поља. За одређену брзину арматуре, оно што спрјечава излазни напон од "бежања" до бесконаћних нивоа, с обзиром да излазни напон повећава напон у пољу, што доводи до веће струје поља, што доводи до већег излазног напона, што доводи до веће струје поља, што води до . . . ?

Очигледно, мора постојати нека инхерентна граница овог иначе зачараног циклуса. У супротном, излазни напон једносмерног ДЦ генератора би био потпуно нестабилан.

Открити одговор Сакриј одговор

Код одређене количине струјног поља намотаја поља поља генератора засићују, спречавајући даље повећање магнетског флукса.

Напомене:

Ово питање пружа изврсну прилику да размотри концепт магнетске "засићености", као и да уведе инжењерски концепт позитивних повратних информација .

Питање 12

Што се тиче ДЦ електричног генератора, шта је неутрална равнина "# 12"> Открити одговор Сакриј одговор

"Неутрална равнина" је та тачка ротације где ротација навоја арматуре нема индуковани напон у њему, јер је ((дφ) / дт) једнак нули. У једноставној, двополној машини, неутрална равнина је праволинијска према средишњој линији поља:

Напомене:

Питајте ученике зашто је "неутрална равнина" важан аспект ДЦ генератора или геометрије мотора. Који однос има неутрална равнина с обзиром на позиционирање четвртасте табле "воркхеетпанел панел панел-дефаулт" итемсцопе>

Питање 13

Претпоставимо да је генератор механички спојен са мотором са унутрашњим сагоревањем у аутомобилу, ради пуњења стартне батерије. Да би генератор не био прекомерно напуњен од стране генератора, мора постојати одређени начин контроле излазног напона генератора у широком опсегу брзина мотора.

Како се ова регулација излазног напона генератора типично постиже? Која варијабла унутар генератора може се најлакше прилагодити како би се задржао скоро константан излазни напон? Изразите свој одговор у вези са Фарадејевим Законом о електромагнетној индукцији.

Открити одговор Сакриј одговор

Најчешћи метод за регулацију напона генератора је подешавање експресије поља навијања.

Напомене:

Иако је подесива експлоатација поља навоја најпопуларнији облик контроле излазног напона генератора, то није једино средство. Изазовите својим ученицима измишљање других начина контроле напуњености батерије у овом аутомобилском електричном систему, поред контроле побуде на пољу навијања. Шта још можемо да урадимо са генератором, или са колом у којем се налазимо, како бисмо постигли контролу над пуњењем батерије?

Питање 14

Код већине високонапонских генератора и дизајнера мотора, жица која се користи за учвршћивање поља, је много тањи мерач него жица која се користи за намотавање арматуре. Ово указује на релативну величину струје кроз ове одговарајуће намотине, при чему се намотаји арматура проводе много више од пољака.

Да арматура проводи више струје од поља није мала ствар, јер се сви струји кроз арматуре морају проводити кроз четке и комутаторске шипке. Што је више ових компоненти потребно носити, краћи је њихов живот, а сви остали фактори су једнаки.

Да ли се генератор не може поново дизајнирати тако да поље врши већину струје, а арматуре само проводи малу количину? На тај начин, четке и комутаторске шипке би морале само носити дио своје нормалне струје, чинећи их јефтинијим и дуготрајнијим. Објасни зашто то није могуће учинити.

Напомена: узмите у обзир дизајн сталног магнетног генератора.

Открити одговор Сакриј одговор

Немогуће је да намотање поља врши више струје од арматура у функционалном ДЦ генератору, јер арматура мора бити извор електричне енергије, док је поље само оптерећење .

Напомене:

Због тога што је трошење четкице и комутатора главни разлог због којег мотори мотора и генератори фаворизују преко ДЦ-а, вреди размислити о било којој идеји која може потенцијално смањити "хабање" на ДЦ мотор или четкице генератора. Међутим, идеја предложена у овом питању никада неће радити. Ово није нужно лако питање за одговор, јер испитује разумевање студената о теорији генератора. Намир који је дат у питању ("размишљати о генератору трајног магнета") има за циљ да приморава ученике да поједноставе проблем, узимајући у обзир дизајн радног генератора који има само један намотај (арматуре). Једноставним проблемом на овај начин, ученици треба да виде да намотавање арматуре мора носити највећи део струје у ДЦ генератору.

  • ← Претходни радни лист

  • Индек листова

  • Следећи радни лист →