Definizione del Generatore in Serie
Un generatore DC con avvolgimenti in serie è definito come un generatore in cui gli avvolgimenti di campo, gli avvolgimenti dell'armatura e il circuito di carico esterno sono connessi in serie, causando lo stesso flusso di corrente attraverso ciascuna parte.
In questi tipi di generatori, gli avvolgimenti di campo, gli avvolgimenti dell'armatura e il circuito di carico esterno sono tutti connessi in serie, come mostrato nella figura sottostante.
Pertanto, la stessa corrente fluisce attraverso l'avvolgimento dell'armatura, l'avvolgimento di campo e il carico.
Sia, I = Ia = Isc = IL
Qui, Ia = corrente dell'armatura
Isc = corrente di campo in serie
IL = corrente di carico
Ci sono generalmente tre caratteristiche più importanti di un generatore DC con avvolgimenti in serie che mostrano la relazione tra varie quantità come la corrente di campo in serie o corrente di eccitazione, la tensione generata, la tensione ai terminali e la corrente di carico.
Curva Caratteristica Magnetica
La curva che mostra la relazione tra la tensione a vuoto e la corrente di eccitazione del campo è chiamata curva caratteristica magnetica o a circuito aperto. Poiché durante il funzionamento a vuoto, i terminali del carico sono a circuito aperto, non ci sarà corrente nel campo, poiché l'armatura, il campo e il carico sono connessi in serie e formano un circuito chiuso. Quindi, questa curva può essere ottenuta praticamente separando l'avvolgimento di campo ed eccitando il generatore DC con una sorgente esterna.
Nel diagramma, la curva AB mostra la caratteristica magnetica di un generatore DC con avvolgimenti in serie. La curva è lineare fino a quando i poli raggiungono la saturazione. Dopo questo punto, la tensione ai terminali non aumenta significativamente con correnti di campo aggiuntive. A causa del magnetismo residuo, c'è una tensione iniziale all'interno dell'armatura, quindi la curva inizia leggermente sopra l'origine al punto A.
Curva Caratteristica Interna
La curva caratteristica interna mostra la relazione tra la tensione generata nell'armatura e la corrente di carico. Questa curva tiene conto della caduta causata dall'effetto demagnetizzante della reazione dell'armatura, rendendo la tensione generata effettiva (Eg) inferiore alla tensione a vuoto (E0). Pertanto, la curva diminuisce leggermente rispetto alla curva caratteristica a circuito aperto. Nel diagramma, la curva OC rappresenta questa caratteristica interna.
Curva Caratteristica Esterna
La curva caratteristica esterna mostra la variazione della tensione ai terminali (V) con la corrente di carico (IL). La tensione ai terminali di questo tipo di generatore è ottenuta sottraendo la caduta ohmica dovuta alla resistenza dell'armatura (Ra) e alla resistenza del campo in serie (Rsc) dalla tensione realmente generata (Eg).
Tensione ai terminali V = Eg – I(Ra + Rsc)
La curva caratteristica esterna si trova sotto la curva caratteristica interna perché il valore della tensione ai terminali è inferiore alla tensione generata. Nella figura, la curva OD sta mostrando la caratteristica esterna del generatore DC con avvolgimenti in serie.
Dalle caratteristiche di un generatore DC con avvolgimenti in serie, possiamo vedere che, man mano che il carico aumenta (e quindi la corrente di carico), la tensione ai terminali inizialmente aumenta. Tuttavia, dopo aver raggiunto un picco, inizia a diminuire a causa dell'effetto demagnetizzante della reazione dell'armatura. La linea tratteggiata nella figura mostra questo fenomeno, indicando che la corrente rimane pressoché costante nonostante i cambiamenti nella resistenza del carico. Quando il carico aumenta, aumenta anche la corrente di campo, poiché il campo è connesso in serie con il carico. Analogamente, la corrente dell'armatura aumenta poiché è anch'essa connessa in serie. Tuttavia, a causa della saturazione, l'intensità del campo magnetico e la tensione indotta non aumentano significativamente. L'aumento della corrente dell'armatura porta a una maggiore reazione dell'armatura, causando una caduta della tensione di carico. Se la tensione di carico diminuisce, la corrente di carico diminuisce anch'essa, poiché la corrente è proporzionale alla tensione (legge di Ohm). Questi effetti simultanei significano che non c'è un cambiamento significativo nella corrente di carico nella porzione tratteggiata della curva caratteristica esterna. Questo comportamento fa del generatore DC in serie un generatore a corrente costante.
Generatore a Corrente Costante
Un generatore DC con avvolgimenti in serie è noto come generatore a corrente costante perché la corrente di carico rimane quasi costante nonostante le variazioni della resistenza del carico.
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