私たちの日常生活では、日常のニーズに合わせてDCマシンを使用することが一般的になっています。 DCマシンは エネルギー変換 を作るデバイス 電気機械変換 。 DCマシンには、DCモーターとDCモーターの2種類があります。 DC発電機 。 DCモーターはDC電力を機械的運動に変換しますが、DC発電機は機械的運動をDC電力に変換します。しかし、キャッチは、DC発電機で生成される電流はACですが、発電機の出力はDCです!!同様に、コイルの電流が交番するときにモーターの原理が適用されますが、DCモーターに適用される電力はDCです!!では、これらのマシンはどのように実行されていますか？この不思議への答えは、「整流子」という名前の小さなデバイスです。
転流とは何ですか？
DCマシンでの転流は、電流の反転が発生するプロセスです。 DC発電機では、このプロセスを使用して、導体に誘導されたACをDC出力に変換します。 DCモーターでは、転流はの方向を逆にするために使用されます DC電流 モーターのコイルに適用される前に。
転流プロセスはどのように行われますか？
整流子と呼ばれるデバイスは、このプロセスに役立ちます。転流プロセスを理解するために、DCモーターの機能を見てみましょう。モーターが機能する基本原理は電磁誘導です。電流が導体を通過すると、導体の周りに磁力線が生成されます。また、下の図に示すように、磁北と磁南が向かい合うと、磁線が北極磁石から南極磁石に移動することもわかっています。
磁力線
周囲に磁場が誘導された導体がこれらの磁力線の経路に配置されると、その経路が遮断されます。したがって、これらの磁力線は、電流の方向に応じて上または下に移動することにより、この障害物を取り除こうとします。 運転者 。これは運動効果を引き起こします。
コイルへのモーターの影響
いつ 電磁コイル を2つの磁石の間に配置し、北を別の磁石の南に向けると、磁力線は、電流が一方向の場合はコイルを上向きに、コイルの電流が逆方向の場合は下向きに移動します。これにより、コイルの回転運動が発生します。コイルの電流の方向を変えるために、整流子と呼ばれるコイルの両端に2つの半月形の金属が取り付けられています。金属製のブラシは、一端がバッテリーに接続され、他端が整流子に接続された状態で配置されます。
DCモーター
DCマシンでの転流
各電機子コイルには、その端に取り付けられた2つの整流子が含まれています。電流を変換するために、整流子セグメントとブラシは継続的に移動する接触を維持する必要があります。より大きな出力値を取得するために、DCマシンでは複数のコイルが使用されます。したがって、1つのペアの代わりに、整流子セグメントのペアがいくつかあります。
DC転流
コイルはブラシの助けを借りて非常に短時間短絡されます。この期間は転流期間として知られています。整流子バーの幅がブラシの幅と等しいDCモーターを考えてみましょう。導体を流れる電流をIaとします。 a、b、cをモーターの整流子セグメントとします。コイルの電流反転。転流プロセスは、以下の手順で理解できます。
位置-1
位置1
アーマチュアが回転を開始すると、ブラシが整流子セグメント上を移動します。上に示すように、ブラシ整流子接点の最初の位置をセグメントbにします。整流子の幅はブラシの幅と等しいので、上記の位置では、整流子とブラシの総面積が互いに接触しています。整流子セグメントがこの位置でブラシに流す合計電流は2Iaになります。
ポジション2
これで、アーマチュアが右に回転し、ブラシがバーに接触します。この位置では、総伝導電流は2Iaになりますが、コイルの電流は変化します。ここで、電流は2つのパスAとBを流れます。2Iaの3/4はコイルBから来て、残りの1/4はコイルAから来ます。 KCL がセグメントaとbに適用されると、コイルBを流れる電流はIa / 2に減少し、セグメントaを流れる電流はIa / 2になります。
ポジション2
ポジション3
ブラシの半分のこの位置で、サーフェスはセグメントaと接触し、残りの半分はセグメントbと接触します。トラフブラシの合計電流は2Iaであるため、電流IaはコイルAを介して引き込まれ、IaはコイルBを介して引き出されます。KCLを使用すると、コイルBの電流がゼロになることがわかります。
ポジション3
ポジション4
この位置では、ブラシ表面の4分の1がセグメントbと接触し、4分の3がセグメントaと接触します。ここで、コイルBを流れる電流は– Ia / 2です。ここでは、コイルBの電流が逆になっていることがわかります。
ポジション4
ポジション-5
この位置では、ブラシはセグメントaと完全に接触しており、コイルBからの電流はIaですが、位置1の現在の方向とは逆方向です。これにより、セグメントbの転流プロセスが完了します。
ポジション5
転流の影響
転流期間の終わりまでに電流の反転が完了すると、この計算は理想転流と呼ばれます。整流期間中に電流反転が完了すると、ブラシの接触でスパークが発生し、過熱が発生して整流子の表面に損傷を与えます。この欠陥は、転流不良機械と呼ばれます。
このタイプの欠陥を防ぐために、転流を改善するための3つのタイプの方法があります。
- 抵抗転流。
- EMF転流。
- 補償巻線。
抵抗転流
転流不良の問題に取り組むために抵抗転流法が適用されます。この方法では、抵抗の低い銅製ブラシが抵抗率の高いカーボンブラシに置き換えられます。断面積が小さくなると抵抗が大きくなります。したがって、ブラシが先行セグメントに向かって移動すると、後続の整流子セグメントの抵抗が増加します。したがって、先行セグメントは電流経路に最も好まれ、大電流は先行セグメントによって提供される経路をたどってブラシに到達します。これは、下の図を見るとよく理解できます。
上の図では、コイル3からの電流は2つの経路をたどることができます。コイル3からコイル2およびセグメントbへのパス1。短絡したコイル2からのパス2、次にコイル1とセグメントa。銅ブラシを使用する場合、パスによって提供される抵抗が低いため、電流はパス1を通ります。ただし、カーボンブラシを使用する場合、ブラシとセグメント間の接触面積が減少すると抵抗が増加するため、電流はパス2を優先します。これにより、電流の早期反転が停止し、DCマシンでのスパークが防止されます。
EMF転流
コイルの誘導特性は、転流プロセス中に電流がゆっくりと反転する理由の1つです。この問題は、転流期間中に短絡コイルに逆起電力を生成することによってコイルによって生成されるリアクタンス電圧を中和することによって対処できます。このEMF転流は、電圧転流としても知られています。
これは2つの方法で行うことができます。
- ブラシシフト法による。
- 整流ポールを使用する。
ブラシシフト方式では、DC発電機ではブラシを前方にシフトし、DCモーターでは後方にシフトします。これにより、ニュートラルゾーンにフラックスが確立されます。整流コイルが磁束を切断しているときに、小さな電圧が誘導されます。負荷が変化するたびにブラシの位置をシフトする必要があるため、この方法が推奨されることはめったにありません。
“ソーラーストーブの作り方 ”
2番目の方法では、転流極が使用されます。これらは、機械の固定子に取り付けられた主極の間に配置された小さな磁極です。これらはアーマチュアと直列に接続されています。負荷電流が逆起電力を引き起こすので、これらの整流極は磁場の位置を中和します。
これらの整流極がないと、磁場の位置が逆起電力によって変化するため、整流子スロットは磁場の理想的な部分と整列したままになりません。転流期間中、これらの転流極は、リアクタンス電圧に対抗してスパークのない転流を与える短絡コイルに起電力を誘導します。
転流極の極性は、発電機の隣にある主極と同じですが、転流極の極性は、モーターの主極と反対です。
について勉強している 整流子 この小さなデバイスは、DCマシンの適切な動作に重要な役割を果たしていることがわかりました。整流子は、電流変換器としてだけでなく、火花による損傷のない機械の安全な機能のためにも非常に便利なデバイスです。しかし、技術の発展に伴い、整流子は新しい技術に置き換えられています。最近の交換子に取って代わった新しい技術を挙げていただけますか？
