直流発電機の種類

DC発電機の種類

• 永久磁石DC発電機 – 永久磁石によって励磁されるフィールドコイル

• 外部励磁DC発電機 – 外部電源によって励磁されるフィールドコイル

• 自己励磁DC発電機 – 発電機自身によって励磁されるフィールドコイル

自己励磁発電機

自己励磁DC発電機は、自身の出力でフィールドコイルを電源としており、シリーズ巻線、シャント巻線、または複合巻線のいずれかの方式で配置することができます。

自己励磁DC発電機には以下の3つのタイプがあります：

• シリーズ巻線発電機

• シャント巻線発電機

• 複合巻線発電機

永久磁石DC発電機 

磁気回路の磁束が永久磁石を使用して生成される場合、これを永久磁石DC発電機と呼びます。

これはアーマチュアと、その周りに配置された1つまたは複数の永久磁石から構成されています。このタイプのDC発電機はあまり大きな電力を生成しません。そのため、工業用途ではほとんど見られません。通常は小さなアプリケーション、例えばオートバイのダイナモなどに使用されます。

外部励磁DC発電機

これらの発電機のフィールド磁石は、バッテリーなどの外部DC電源によって励磁されます。

以下に示すのは外部励磁DC発電機の回路図です。以下の記号は：

Ia = アーマチュア電流

IL = 負荷電流

V = 端子電圧

Eg = 生成された電動力（EMF）

自己励磁DC発電機

自己励磁DC発電機：これらの発電機は、自身が生成する電流でフィールド磁石を励磁します。これらの機械のフィールドコイルは直接アーマチュアに接続されています。

残磁により、極には常に一部の磁束が存在します。アーマチュアが回転すると、誘導される電動力があり、それにより誘導電流が生成されます。この小さな電流はフィールドコイルと負荷を通過し、極の磁束を強化します。

極の磁束が強化されると、さらにアーマチュアの電動力が増加し、フィールドを通る電流も増加します。このフィールド電流の増加によりアーマチュアの電動力がさらに上昇し、この累積現象は励磁が定格値に達するまで続きます。

フィールドコイルの位置に基づいて、自己励磁DC発電機は以下のようになります：

• シリーズ巻線発電機

• シャント巻線発電機

• 複合巻線発電機

シリーズ巻線発電機

この構成では、フィールド巻線がアーマチュア導体と直列に接続され、発電機全体での電流の流れが強化されます。

全電流がフィールドコイルと負荷を通過します。シリーズフィールド巻線は全負荷電流を流すため、太い線で少数の巻き数で設計されています。したがって、シリーズフィールド巻線の電気抵抗は非常に低い（約0.5Ω）です。

ここで：

Rsc = シリーズ巻線抵抗

Isc = シリーズフィールドを流れる電流

Ra = アーマチュア抵抗

Ia = アーマチュア電流

IL = 負荷電流

V = 端子電圧

Eg = 生成された電動力

ロングシャント複合巻線DC発電機

ロングシャント複合巻線DC発電機は、シャントフィールド巻線がシリーズフィールドとアーマチュア巻線の両方と並列に接続されている発電機です。

複合巻線ダイナミクス

 これらの発電機では、主なシャントフィールドがシリーズフィールドによって補完され、これが累積複合構成と呼ばれます。

 一方、シリーズフィールドがシャントフィールドに反対する場合、発電機は差動複合巻線であると言えます。