1 DG GENERATORS notes in hindi and english EE3004

  Hello Everyone,

Garima Kanwar This Side. These Notes are short notes for revision purpose only. Please Refer Your college study material & Reference Book for Complete Study.

For Further Notes 📄 & Videos 🎥 Subscribe BTER Polytechnic Classes 🎥 YouTube Channel & Join WhatsApp Group & Whatsapp Group.

📍YouTube Channel - https://www.youtube.com/@Polytechnicbter

📌Instagram Account - https://www.instagram.com/bterpolytechnicclasses

📍Telegram Channel - https://t.me/polytechnicbter

📍WhatsApp Channel - https://whatsapp.com/channel/0029Vb3ggEG7dmedl2pJd30p

📌WhatsApp Group - https://chat.whatsapp.com/DWpN7vYqSutBNXY9R5Q2Te 

1 DG GENERATORS

1.1 Construction, Parts, Materials, and their Functions

English: A DC (Direct Current) Generator is a device that converts mechanical energy into electrical energy by rotating the armature within a magnetic field. The main components include:

• Armature: The rotating part made of copper or aluminum windings mounted on a core. It produces electrical current when moved through a magnetic field.
• Field Windings: Coils of wire that generate the magnetic field needed for operation.
• Commutator: A split ring that reverses the current direction in the armature windings to convert AC to DC.
• Brushes: Typically made of carbon, these are in contact with the commutator to transfer current to the external circuit.
• Yoke (Frame): The outer frame that supports all parts and provides a path for the magnetic field.
• Shaft: Connected to a mechanical source (like a turbine or engine), it rotates the armature.
• Bearings: Support rotating parts (shaft and armature) and reduce friction.

Hindi: DC (डायरेक्ट करंट) जनरेटर एक यांत्रिक ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में बदलने वाली मशीन है, जो आर्मेचर को चुंबकीय क्षेत्र में घुमाकर काम करती है। इसके मुख्य घटक हैं:

• आर्मेचर (Armature): यह घूर्णनशील हिस्सा होता है, जो तांबे या एल्युमीनियम के तारों से बना होता है। जब यह चुंबकीय क्षेत्र में घूर्णन करता है, तो विद्युत धारा उत्पन्न होती है।
• फील्ड विंडिंग्स (Field Windings): ये तारों के कुंडल होते हैं, जो चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करते हैं।
• कम्यूटेटर (Commutator): यह एक विभाजित रिंग होती है, जो आर्मेचर में उत्पन्न एसी धारा को डीसी में बदलती है।
• ब्रशेस (Brushes): ये सामान्यत: कार्बन से बने होते हैं और कम्यूटेटर के संपर्क में होते हैं, जिससे धारा बाहरी सर्किट में स्थानांतरित होती है।
• योक (Yoke): यह बाहरी ढांचा होता है, जो सभी हिस्सों को सहारा देता है और चुंबकीय क्षेत्र का मार्ग प्रदान करता है।
• शाफ्ट (Shaft): यह यांत्रिक ऊर्जा के स्रोत (जैसे टर्बाइन या इंजन) से जुड़ा होता है और आर्मेचर को घुमाता है।
• बेयरिंग्स (Bearings): ये घूर्णनशील हिस्सों (शाफ्ट और आर्मेचर) को सहारा देते हैं और घर्षण को कम करते हैं।

---

1.2 Principle of Operation of DC Generator: Fleming’s Right-Hand Rule

English: A DC generator works on the principle of electromagnetic induction, which states that when a conductor moves through a magnetic field, an electromotive force (e.m.f.) is induced in the conductor.

• Fleming’s Right-Hand Rule: It helps to determine the direction of the induced current.
  • Thumb: Direction of motion of the conductor (or armature).
  • Forefinger: Direction of the magnetic field (from North to South).
  • Middle finger: Direction of the induced current (electricity).

When the armature moves through the magnetic field, it cuts the magnetic lines, inducing current in the armature windings.

Hindi: DC जनरेटर का कार्य इलेक्ट्रोमैग्नेटिक इंडक्शन के सिद्धांत पर आधारित है, जिसका अर्थ है कि जब एक चालक (तार) चुंबकीय क्षेत्र में गति करता है, तो उस चालक में विद्युत प्रेरित होती है।

• फ्लेमिंग का दाहिना हाथ नियम: यह प्रेरित धारा की दिशा का निर्धारण करने में मदद करता है।
  • अंगूठा: चालक की गति की दिशा (या आर्मेचर)।
  • तर्जनी: चुंबकीय क्षेत्र की दिशा (उत्तर से दक्षिण)।
  • मध्यमा अंग: प्रेरित धारा की दिशा (विद्युत धारा)।

जब आर्मेचर चुंबकीय क्षेत्र में गति करता है, तो यह चुंबकीय रेखाओं को काटता है, जिससे आर्मेचर की कंडक्टरों में धारा उत्पन्न होती है।

---

1.3 Schematic Diagrams

English: A typical DC generator schematic diagram includes:

1. A mechanical power source (such as a turbine or engine) connected to the shaft to rotate the armature.
2. The rotating armature.
3. Commutator that reverses current flow.
4. Brushes in contact with the commutator to transfer the current.
5. Field windings that create a magnetic field.
6. External circuit connected to the brushes.

This diagram shows how mechanical energy is converted into electrical energy in the form of DC.

Hindi: DC जनरेटर का सामान्य रेखाचित्र इस प्रकार होता है:

1. एक यांत्रिक ऊर्जा स्रोत (जैसे टर्बाइन या इंजन) जो शाफ्ट से जुड़ा होता है और आर्मेचर को घुमाता है।
2. आर्मेचर जो घूर्णन करता है।
3. कम्यूटेटर जो धारा की दिशा को बदलता है।
4. ब्रशेस जो कम्यूटेटर के संपर्क में होते हैं और धारा को स्थानांतरित करते हैं।
5. फील्ड विंडिंग्स जो चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करती हैं।
6. बाहरी सर्किट जो ब्रशेस से जुड़ा होता है।

यह रेखाचित्र यह दिखाता है कि यांत्रिक ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा (डीसी के रूप में) में कैसे बदला जाता है।

---

1.4 E.m.f. Equation of DC Generators

English: The E.m.f. equation for a DC generator is derived using Faraday’s law of induction:

$$E = \frac{P \cdot N \cdot \Phi \cdot Z}{60 \cdot A}$$

Where:

• $E$ = Induced e.m.f. (in volts)
• $P$ = Number of poles
• $N$ = Speed of the armature (in rpm)
• $\Phi$ = Flux per pole (in Weber)
• $Z$ = Total number of armature conductors
• $A$ = Number of parallel paths in the armature

Hindi: DC जनरेटर का E.m.f. समीकरण फैराडे के इंडक्शन नियम का उपयोग करके निकाला जाता है:

$$E = \frac{P \cdot N \cdot \Phi \cdot Z}{60 \cdot A}$$

जहां:

• $E$ = उत्पन्न E.m.f. (वोल्ट में)
• $P$ = पोल की संख्या
• $N$ = आर्मेचर की गति (rpm में)
• $\Phi$ = एक पोल से जुड़ी चुंबकीय फ्लक्स (वेबर में)
• $Z$ = आर्मेचर कंडक्टरों की कुल संख्या
• $A$ = आर्मेचर में समानांतर पथों की संख्या

---

1.5 Armature Reaction

English: Armature reaction is the effect of armature current on the magnetic field. The armature current creates its own magnetic field that disturbs the main magnetic field produced by the field windings.

• Demagnetizing effect: This reduces the strength of the magnetic field.
• Cross-magnetizing effect: It distorts the magnetic field lines, leading to a decrease in the generator’s output.
• Mitigation: The effects of armature reaction are minimized using compensating windings and inter-poles.

Hindi: आर्मेचर रिएक्शन वह प्रभाव है जो आर्मेचर की धारा मुख्य चुंबकीय क्षेत्र पर डालती है। आर्मेचर की धारा अपना चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करती है, जो फील्ड विंडिंग्स द्वारा उत्पन्न मुख्य चुंबकीय क्षेत्र को विकृत करती है।

• डीमैग्नेटाइजिंग प्रभाव: इससे चुंबकीय क्षेत्र की ताकत घट जाती है।
• क्रॉस-मैग्नेटाइजिंग प्रभाव: यह चुंबकीय रेखाओं को विकृत करता है, जिससे जनरेटर के आउटपुट में कमी होती है।
• नियंत्रण: आर्मेचर रिएक्शन के प्रभाव को कंपेन्सेटिंग विंडिंग्स और इंटर-पोल्स से कम किया जाता है।

---

1.6 Commutation

English: Commutation is the process of converting alternating current (AC) generated in the armature windings to direct current (DC) via the commutator. It ensures that current always flows in the same direction in the external circuit.

• Problem: Poor commutation can lead to sparking at the brushes.
• Solution: Using inter-poles and proper maintenance of the commutator can prevent sparking and improve performance.

Hindi: कम्यूटेशन वह प्रक्रिया है जिसके द्वारा आर्मेचर विंडिंग्स में उत्पन्न होने वाली एसी (AC) धारा को कम्यूटेटर के द्वारा डीसी (DC) में बदल दिया जाता है। यह यह सुनिश्चित करता है कि बाहरी सर्किट में धारा हमेशा एक ही दिशा में प्रवाहित हो।

• समस्या: खराब कम्यूटेशन ब्रशेस पर स्पार्किंग का कारण बन सकती है।
• समाधान: इंटर-पोल्स का उपयोग और कम्यूटेटर का सही रखरखाव स्पार्किंग को रोक सकता है और प्रदर्शन को सुधार सकता है।

---

1.7 Applications of DC Generators

English: DC generators are still used in some specific applications, such as:

• Battery Charging: Used to charge batteries in remote or off-grid locations.
• Electroplating: For processes where a metal is coated on another surface using electric current.
• Small-Scale Power Generation: In small industries or locations without access to a larger grid.
• Communication Equipment: Used in specific telecommunication systems.
• Arc Welding: Provides the steady current required for welding.

Hindi: DC जनरेटर का उपयोग कुछ विशिष्ट क्षेत्रों में अभी भी किया जाता है, जैसे:

• बैटरी चार्जिंग: दूरस्थ स्थानों या ऑफ-ग्रिड क्षेत्रों में बैटरियों को चार्ज करने के लिए।
• इलेक्ट्रोप्लेटिंग: उन प्रक्रियाओं के लिए, जिनमें किसी धातु को किसी अन्य सतह पर विद्युत धारा का उपयोग करके चढ़ाया जाता है।
• छोटे पैमाने पर पावर जनरेशन: छोटे उद्योगों या उन स्थानों पर जहां बड़े ग्रिड तक पहुंच नहीं है।
• दूरसंचार उपकरण: विशेष दूरसंचार प्रणालियों में उपयोग होता है।
• आर्क वेल्डिंग: वेल्डिंग के लिए आवश्यक स्थिर धारा प्रदान करने के लिए।