Какви са самовъзбудителните DC генератори?

Какво са самоозабавящите DC генератори?

Самоозабавящ DC генератор

Съвременният DC генератор с озабавяваща бобина е самоозабавящ генератор, който започва с началния ток в озабавяващата бобина. Когато генераторът е изключен, в желязната част на ротора се генерира малко магнитно поле, което индуцира електромотивна сила в арматура и следователно генерира ток в полевите обмотки. Най-начално слабото магнитно поле произвежда малък ток в бобината, но за да се поддържа самоозабавяването, допълнителната магнитна индукция увеличава електромотивната сила в ротора, така че напрежението постоянно се увеличава, докато машината не е напълно натоварена.

Механизъм на действие

В желязната част на ротора се задържа малко количество магнетизъм. Това остатъчно магнитно поле в главния полюс индуцира електромотивна сила в статорната обмотка, която генерира начален ток в полевата обмотка.

Малкият ток, протичащ през бобината, засилва магнитното поле. В резултат напрежението и полевият ток се увеличават. Този цикъл продължава, докато електромотивната сила в арматурата надхвърли падането на напрежението в двете крайни точки на озабавяващата обмотка. Но след достигане на определено ниво, полюсът на полето се наситява, при което се достига електрическо равновесие, електромотивната сила на арматурата вече не се увеличава, а токът не се увеличава. Съпротивлението на озабавяващата обмотка има определена фиксирана стойност, при която може да се осъществи самоозабавяването. Тази стойност на съпротивлението може да варира в зависимост от електрическите параметри на генератора.

Типове DC генератори

DC генераторите се разделят основно на сериен, паралелен и комбиниран тип обмотки, всяка от които има различна конфигурация на обмотките и характеристики на регулиране на напрежението.

Генератори с сериен тип обмотка

В генераторите с сериен тип обмотка, полевата и арматурната обмотка са свързани последователно, позволявайки тока да протече както през външната верига, така и през обмотките. Полевата обмотка има ниско съпротивление и се състои от няколко витка тънка жица, което увеличава тока, когато съпротивлението на натоварването намалява.

В резултат магнитното поле и изходното напрежение в веригата се увеличават. В такъв тип генератор, изходното напрежение варира директно спрямо тока на натоварването, което не е желателно в повечето приложения. Поради тази причина, такива типове генератори рядко се използват.

Генератори с паралелен тип обмотка

В генераторите с паралелен тип обмотка, полевата обмотка е свързана паралелно с арматурата, поддържайки постоянна напрежение в веригата. Полевата обмотка има много витки, за да постигне високо съпротивление, ограничавайки тока, минаващ през нея, и пренасяйки останалата част към натоварването.

В генераторите с паралелен тип обмотка, тъй като са свързани паралелно, токът в паралелните клони е независим един от друг. Следователно, изходното напрежение е почти постоянно и ако се променя, то се променя обратно пропорционално спрямо тока на натоварването. Това е поради падането на напрежението, когато съпротивлението на арматурата се увеличава. 

Комбинирани генератори

Комбинираният генератор е напреднал вариант на генераторите с сериен и паралелен тип обмотка. Принципът на работа на генератора е комбинация от двата типа, за да преодолее недостатъците на всеки от тях. Има както сериен, така и паралелен тип обмотка. В зависимост от свързването, комбинираните генератори са два типа - с кратък паралелен и с дълъг паралелен тип обмотка.

 Генератор с дълъг паралелен тип обмотка

Тук паралелната полева обмотка е свързана паралелно само с арматурата, както е показано на фигурата. Сериената обмотка е свързана последователно.

 Генератор с кратък паралелен тип обмотка

Тук паралелната полева обмотка е свързана паралелно само с арматурата, както е показано на фигурата. Сериената обмотка е свързана последователно.

Преимущества на комбинирания DC генератор

В комбинирания генератор, напрежението на арматурата автоматично намалява, когато токът на натоварването се увеличава, поради което магнитното поле, произведено от паралелната обмотка, намалява. Но същото увеличение на тока на натоварването, протичащ през сериената обмотка, причинява увеличение на магнитното поле. Така намаляването на магнитното поле в паралелната обмотка се компенсира от увеличението на магнитното поле в сериената обмотка. По този начин, изходното напрежение остава постоянно, както е показано на фигурата.

 Комутативни и диференциални комбинирани DC генератори

Тъй като комбинираният генератор има както паралелна, така и сериен тип обмотка, техният комбинация прави големи разлики. Когато сериената обмотка подпомага паралелната, техният ефект е по-голям и се нарича комутативно комбиниран. От друга страна, ако сериената обмотка противодейства на паралелната, техният ефект е по-малък и се нарича диференциален комбиниран генератор.