ژنراتور های توان الکتریکی / اساس کار ژنراتور DC

دو دسته متفاوت از ژنراتورها وجود دارد. یک دسته ژنراتور ac و دسته دیگر ژنراتور dc می باشد که در این

ژنراتورها صرف نظر از نوع آنها همیشه توان مکانیکی به توان الکتریکی تبدیل می شود. ژنراتور ac توان متناوبی

را تولید می کند و ژنراتور dc یک توان مستقیم را تولید می کند. هر دوی این ژنراتورها توان الکتریکی را بر اساس

قانون القای فارادی تولید می کنند.

طبق قانون القای فارادی، هنگامی که یک هادی در میدان مغناطیسی حرکت می کند، به علت میدان

مغناطیسی ( emf ) که در هادی القا شده است، خطوط میدان مغناطیسی را قطع می کند. دامنه این ( emf)

القا شده به تغییرات شار ایجاد شده توسط هادی ربط دارد. این emf القایی در صورتی که مدار هادی بسته

باشد باعث فلوی جریان خواهد شد.

بنابراین دو بخش مهم یک ژنراتور عبارتند از:

۱- میدان مغناطیسی

۲- هادی هایی که در میدان مغناطیسی حرکت می کنند.

در شکل بالا، یک هادی مستطیلی شکل تک حلقه ای در میان دو آهنربای با قطب هاب مختلف قرار گرفته

است. فرض کنیم که حلقه مستطیلی هادی ABCD باشد که در میان میدان مغناطیسی در امتداد محور AB خود

می چرخد. هنگامی که حلقه از وضعیت عمودی خود به وضعیت افقی می چرخد، خطوط شار میدان را قطع می

کند. در طول این حرکت ، دو ضلع AB و CD حلقه خطوط شار را قطع می کنند و در دو ضلع ( AB و BC) حلقه ،

emf القایی وجود خواهد داشت.

از آنجایی که حلقه بسته می باشد ، جریانی در میان حلقه گردش می کند که می توان مسیر جریان را با

استفاده از قانون دست راست فلمینگ تعیین کرد. اگر ما این قانون دست راست را به کار ببریم، خواهیم دید که

در این وضعیت افقی حلقه ، جریان از نقطه A به B و در ضلع دیگر حلقه، جریان از C به D جاری خواهد شد.

حال اگر اجازه دهیم که حلقه بیشتر حرکت کند، دوباره به وضعیت عمودی خود باز خواهد گشت ، اما حالا ضلع

بالای حلقه CD و ضلع پایینی AB خواهد بود( خلاف جهت وضعیت عمودی قبلی) .

در این وضعیت حرکت مماسی اضلاع حلقه با خطوط شار میدان موازی خواهد بود پس در نتیجه جریانی در حلقه

وجود نخواهد داشت. اگر حلقه بیشتر بچرخد دوباره به وضعیت افقی بر می گردد . اما اکنون ضلع AB حلقه در

جلوی قطب N و ضلع CD در جلوی قطب S قرار می گیرد.

در اینجا حرکت مماسی ضلع حلقه ، عمود بر خطوط شار است پس نسبت قطع شار طبق قانون دست راست

فلمینگ ماکزیمم است. در این وضعیت جریان از A به B و در ضلع دیگر از D به C جاری می شود.

اکنون حلقه باز شده است و به یک حلقه شکاف دار مطابق شکل نشان داده شده در زیر وصل شده است.

حلقه شکاف دار از یک هادی استوانه ای ساخته شده است که به دو بخش ایزوله تقسیم شده است. ترمینال

بار خارجی به دو جاروبک کربنی که ادامه بخش های حلقه شکاف دار هستند، وصل شده است.

به نظر می رسد که در اولین نیم دور، جریان همیشه در امتداد ABMLCD جاری می شود یعنی اینکه جاروبک

شماره ۱ به بخش a وصل شده است. در شکل ،در نیم دور بعدی ، مسیر جریان القایی در کویل معکوس شده

است. اما همزمان بخش های a و b معکوس شده است که باعث می شود جاروبک شماره ۱ در تماس با

بخش b باشد.

از این رو جریان در مقاومت بار دوباره از L به M جاری می شود. شکل موج مدار بار در شکل زیر نشان داده شده

است . این جریان غیر مستقیم می باشد. این اساس کار ژنراتور DC می باشد که با مدل ژنراتور تک حلقه ای

توضیح داده شد.