Máy DC có thể được phân loại thành hai loại cụ thể là động cơ DC cũng như máy phát điện DC . Hầu hết các máy DC tương đương với máy AC vì chúng bao gồm cả dòng điện AC cũng như điện áp AC trong đó. Đầu ra của máy DC là đầu ra DC vì chúng chuyển đổi điện áp AC thành điện áp DC. Sự chuyển đổi của cơ chế này được gọi là bộ chuyển mạch, do đó những máy này cũng được gọi là máy chuyển mạch. Máy DC thường được sử dụng nhất cho động cơ. Những lợi ích chính của máy này bao gồm điều chỉnh mô-men xoắn cũng như tốc độ dễ dàng. Các ứng dụng của máy DC chỉ giới hạn ở tàu hỏa, nhà máy và mỏ. Ví dụ, toa tàu điện ngầm dưới lòng đất, cũng như xe điện, có thể sử dụng động cơ DC. Trước đây, ô tô được thiết kế với máy phát điện DC để sạc pin.
Máy DC là gì?
Máy DC là thiết bị biến đổi năng lượng cơ điện. Nguyên lý hoạt động của máy DC là khi dòng điện chạy qua cuộn dây trong từ trường, sau đó lực từ tạo ra mô men xoắn làm quay động cơ DC. Máy DC được phân loại thành hai loại như máy phát điện DC và động cơ DC.
Máy DC
Chức năng chính của máy phát điện DC là chuyển đổi năng lượng cơ học thành năng lượng điện DC, trong khi động cơ DC chuyển đổi năng lượng DC thành năng lượng cơ học. Động cơ AC thường được sử dụng trong các ứng dụng công nghiệp để biến đổi năng lượng điện thành năng lượng cơ học. Tuy nhiên, động cơ DC được áp dụng khi cần điều chỉnh tốc độ tốt và phạm vi tốc độ rộng như trong các hệ thống giao dịch điện.
Xây dựng máy DC
Việc xây dựng máy DC có thể được thực hiện bằng cách sử dụng một số bộ phận thiết yếu như Yoke, lõi cực & giày cực, cuộn cực & cuộn từ, lõi Armature, cuộn dây Armature hoặc dây dẫn, bộ chuyển mạch, chổi than & ổ trục. Một số bộ phận của máy DC được thảo luận dưới đây.
Xây dựng máy DC
Ách
Tên gọi khác của càng là khung. Chức năng chính của càng trong máy là cung cấp hỗ trợ cơ học dành cho các cực và bảo vệ toàn bộ máy khỏi độ ẩm, bụi, v.v. Các vật liệu được sử dụng trong càng được thiết kế bằng gang, thép đúc hoặc thép cán.
Cực và lõi cực
Cực của máy DC là một nam châm điện và cuộn dây trường được quấn giữa các cực. Bất cứ khi nào cuộn dây trường được cấp điện thì cực sẽ tạo ra từ thông. Các vật liệu được sử dụng cho việc này là thép đúc, gang hoặc lõi cực. Nó có thể được chế tạo bằng các lớp thép ủ để giảm sự sụt giảm công suất do dòng điện xoáy.
Giày Cột
Đế giày cực trong máy DC là một bộ phận rộng rãi cũng như để mở rộng vùng cực. Do vùng này, từ thông có thể được trải ra trong khe hở không khí cũng như từ thông bổ sung có thể được truyền qua không gian không khí về phía cốt thép. Vật liệu được sử dụng để chế tạo đế giày cực là gang hoặc thép đúc, và cũng sử dụng thép cán mỏng ủ để giảm tổn thất công suất do dòng điện xoáy.
Cuộn dây trường
Trong trường hợp này, các cuộn dây được quấn trong vùng lõi cực và được gọi là cuộn dây trường. Bất cứ khi nào dòng điện được cung cấp qua cuộn dây trường thì nó sẽ điện từ hóa các cực tạo ra từ thông cần thiết. Vật liệu được sử dụng cho cuộn dây trường là đồng.
Lõi cốt máy
Lõi cốt máy bao gồm một số lượng lớn các khe trong cạnh của nó. Dây dẫn cốt máy nằm trong các khe này. Nó cung cấp đường dẫn có từ trở thấp hướng đến từ thông được tạo ra với cuộn dây trường. Các vật liệu được sử dụng trong lõi này là các vật liệu có từ trở thấp như sắt nếu không thì được đúc. Lớp phủ được sử dụng để giảm tổn thất do dòng điện xoáy.
Quấn điện từ
Cuộn dây phần ứng có thể được hình thành bằng cách kết nối dây dẫn phần ứng. Bất cứ khi nào cuộn dây phần ứng được quay với sự trợ giúp của động cơ chính thì điện áp cũng như từ thông sẽ được tạo ra bên trong nó. Cuộn dây này được liên kết với một mạch bên ngoài. Các vật liệu được sử dụng cho cuộn dây này là vật liệu dẫn điện như đồng.
Bộ chuyển mạch
Chức năng chính của bộ chuyển mạch trong máy DC là thu thập dòng điện từ dây dẫn điện cũng như cung cấp dòng điện cho tải bằng chổi than. Và cũng cung cấp mô-men xoắn một chiều cho động cơ DC. Bộ chuyển mạch có thể được chế tạo với số lượng lớn các đoạn ở dạng cạnh bằng đồng kéo cứng. Các đoạn trong bộ chuyển mạch được bảo vệ khỏi lớp mica mỏng.
Bàn chải
Chổi than trong máy DC thu thập dòng điện từ bộ góp điện và cung cấp cho tải bên ngoài. Chổi than bị mòn theo thời gian nên cần kiểm tra thường xuyên. Vật liệu sử dụng trong chổi than là than chì hoặc cacbon có dạng hình chữ nhật.
Các loại máy DC
Sự kích thích của máy DC được phân loại thành hai loại, cụ thể là kích thích riêng biệt và tự kích thích. Trong loại máy DC kích thích riêng biệt, các cuộn dây từ trường được kích hoạt bằng một nguồn DC riêng biệt. Trong loại máy DC tự kích thích, dòng điện chạy qua cuộn dây từ trường được cung cấp cùng với máy. Các loại máy DC chính được phân loại thành bốn loại bao gồm các loại sau.
- Máy DC kích thích riêng biệt
- Máy shunt/swound.
- Máy quấn dây/máy quấn loạt.
- Máy quấn hỗn hợp/máy quấn hỗn hợp.
Kích thích riêng biệt
Trong Máy điện một chiều kích từ riêng biệt, một nguồn DC riêng biệt được sử dụng để kích hoạt các cuộn dây từ trường.
Vết thương shunt
Trong Máy DC có cuộn dây song song, các cuộn dây trường được liên kết song song qua phần ứng . Vì trường song song nhận được toàn bộ điện áp o/p của máy phát điện hoặc điện áp cung cấp của động cơ, nên nó thường được tạo thành từ một số lượng lớn các vòng xoắn dây mảnh có dòng điện trường nhỏ.
Dòng vết thương
Trong Máy điện một chiều cuộn dây nối tiếp, các cuộn dây trường được liên kết nối tiếp thông qua phần ứng. Vì cuộn dây trường nối tiếp nhận dòng điện phần ứng, cũng như dòng điện phần ứng rất lớn, do đó cuộn dây trường nối tiếp bao gồm một số vòng xoắn của dây có diện tích mặt cắt ngang lớn.
Vết thương phức tạp
Một máy ghép bao gồm cả trường nối tiếp cũng như trường phân luồng. Hai cuộn dây được thực hiện với mỗi cực máy. Cuộn dây nối tiếp của máy bao gồm một vài vòng xoắn của một vùng cắt ngang lớn, cũng như các cuộn dây phân luồng, bao gồm một số vòng xoắn dây nhỏ.
Kết nối máy ghép có thể được thực hiện theo hai cách. Nếu trường shunt được liên kết song song chỉ bằng phần ứng, thì máy có thể được gọi là 'máy ghép shunt ngắn' và nếu trường shunt được liên kết song song bằng cả phần ứng và trường nối tiếp, thì máy được gọi là 'máy ghép shunt dài'.
Phương trình EMF của máy DC
Suất điện động của máy điện một chiều có thể được định nghĩa là khi phần ứng trong máy điện một chiều quay, điện áp có thể được tạo ra trong các cuộn dây. Trong máy phát điện, suất điện động của vòng quay có thể được gọi là suất điện động được tạo ra và Er=Eg. Trong động cơ, suất điện động của vòng quay có thể được gọi là suất điện động ngược hoặc ngược lại và Er=Eb.
Cho Φ là thông lượng hữu ích cho mọi cực trong weber
P là tổng số cực
z là tổng số dây dẫn bên trong phần ứng
n là tốc độ quay của một cốt thép trong vòng quay mỗi giây
A là số làn song song trên toàn bộ cốt thép giữa các chổi than có cực tính ngược nhau.
Z/A là số lượng dây dẫn phần ứng trong phạm vi nối tiếp cho mỗi làn song song
Vì từ thông cho mỗi cực là 'Φ' nên mỗi dây dẫn đều cắt một từ thông 'PΦ' trong một vòng quay duy nhất.
Điện áp tạo ra cho mỗi dây dẫn = từ thông cắt cho mỗi vòng quay trong WB / Thời gian thực hiện một vòng quay duy nhất trong vài giây
Vì 'n' vòng quay được hoàn thành trong một giây và 1 vòng quay sẽ được hoàn thành trong 1/n giây. Do đó, thời gian cho một vòng quay của rôto là 1/n giây.
Giá trị chuẩn của điện áp sản xuất cho mỗi dây dẫn
p Φ/1/n = np Φ vôn
Điện áp được tạo ra (E) có thể được quyết định bằng số lượng dây dẫn điện ứng suất trong chuỗi I bất kỳ làn đơn nào giữa các chổi than, do đó, toàn bộ điện áp được tạo ra
E = điện áp chuẩn cho mỗi dây dẫn x số lượng dây dẫn trong chuỗi cho mỗi làn
E = nPΦ x Z/A
Phương trình trên là phương trình suất điện động của động cơ DC.
Máy DC so với máy AC
Sự khác biệt giữa động cơ AC và động cơ DC bao gồm những điểm sau.
Tổn thất trong máy DC
Chúng ta biết rằng chức năng chính của máy DC là chuyển đổi năng lượng cơ học thành năng lượng điện . Trong suốt phương pháp chuyển đổi này, toàn bộ công suất đầu vào không thể chuyển thành công suất đầu ra do tổn thất công suất ở các dạng khác nhau. Loại tổn thất có thể thay đổi từ thiết bị này sang thiết bị khác. Những tổn thất này sẽ làm giảm hiệu suất của thiết bị cũng như nhiệt độ sẽ tăng lên. Tổn thất năng lượng của máy DC có thể được phân loại thành tổn thất Điện nếu không phải là tổn thất Đồng, tổn thất Lõi nếu không phải là tổn thất Sắt, tổn thất Cơ học, tổn thất Chổi than và tổn thất Tải tản.
Ưu điểm của máy DC
Những ưu điểm của máy này bao gồm:
- Máy DC như động cơ DC có nhiều ưu điểm như mô-men xoắn khởi động cao, đảo chiều, khởi động và dừng nhanh, tốc độ có thể thay đổi thông qua đầu vào điện áp
- Những thứ này rất dễ kiểm soát cũng như rẻ hơn khi so sánh với AC
- Kiểm soát tốc độ tốt
- Mô-men xoắn cao
- Hoạt động liền mạch
- Không có sóng hài
- Cài đặt và bảo trì dễ dàng
Ứng dụng của máy DC
Hiện nay, việc tạo ra năng lượng điện có thể được thực hiện hàng loạt dưới dạng AC (dòng điện xoay chiều). Do đó, việc sử dụng các máy DC như động cơ và máy phát điện Máy phát điện DC cực kỳ hạn chế vì chúng chủ yếu được sử dụng để cung cấp sự kích thích cho các máy phát điện xoay chiều có phạm vi nhỏ và trung bình. Trong các ngành công nghiệp, máy DC được sử dụng cho các quy trình khác nhau như hàn, điện phân, v.v.
Nói chung, AC được tạo ra và sau đó, nó được chuyển thành DC với sự trợ giúp của bộ chỉnh lưu. Do đó, máy phát điện DC bị ức chế thông qua nguồn cung cấp AC được chỉnh lưu để sử dụng trong một số ứng dụng. Động cơ DC thường được sử dụng như ổ đĩa tốc độ thay đổi & nơi xảy ra sự thay đổi mô-men xoắn nghiêm trọng.
Ứng dụng của máy điện DC làm động cơ được chia thành ba loại như nối tiếp, song song và ghép trong khi ứng dụng của máy điện DC làm máy phát điện được phân loại thành máy phát điện kích thích riêng biệt, nối tiếp và song song.
Như vậy, đây là tất cả về máy DC. Từ thông tin trên, cuối cùng, chúng ta có thể kết luận rằng máy DC là máy phát điện DC & động cơ DC . Máy phát điện DC chủ yếu hữu ích để cung cấp nguồn DC cho máy DC trong các nhà máy điện. Trong khi đó, động cơ DC điều khiển một số thiết bị như máy tiện, quạt, máy bơm ly tâm, máy in, đầu máy điện, tời, cần cẩu, băng tải, máy cán, xe lam, máy làm đá, v.v.
