ژنراتورهای دی‌سی خودانگیز شده چیست؟
ژنراتورهای دی‌سی خود انگیز چیست؟
ژنراتور دی‌سی خود انگیز
یک ژنراتور دی‌سی مدرن با سیم پیچ برانگیزشی یک ژنراتور خود انگیز است که با جریان اولیه در سیم پیچ برانگیزشی شروع می‌شود. وقتی ژنراتور خاموش است، نیروی مغناطیسی کوچکی در آهن روتور تولید می‌شود که یک القای الکتروموتوری در آرماتور و بنابراین یک جریان در سیم‌پیچ‌های میدان تولید می‌کند. ابتدا، میدان مغناطیسی ضعیف یک جریان کوچک در سیم پیچ تولید می‌کند، اما برای حفظ خود-برانگیزش، فلکس مغناطیسی اضافی القای الکتروموتوری در روتور را افزایش می‌دهد، بنابراین ولتاژ به طور مداوم افزایش می‌یابد تا زمانی که دستگاه به طور کامل بارگذاری شود.
مکانیسم عملکرد
مقدار کمی از مغناطیس در آهن روتور باقی می‌ماند. این میدان مغناطیسی باقی‌مانده در قطب اصلی یک القای الکتروموتوری در سیم پیچ استاتور تولید می‌کند که یک جریان اولیه در سیم‌پیچ‌های میدان تولید می‌کند.
جریان کوچکی که از طریق سیم پیچ می‌گذرد میدان مغناطیسی را تقویت می‌کند. در نتیجه، خروجی ولتاژ و جریان میدان افزایش می‌یابد. این چرخه تا زمانی ادامه دارد که القای الکتروموتوری در آرماتور از کاهش ولتاژ در هر دو طرف سیم پیچ برانگیزشی بیشتر شود. اما بعد از رسیدن به سطح معینی، قطب میدان اشباع می‌شود، در این نقطه تعادل الکتریکی برقرار می‌شود، القای الکتروموتوری آرماتور دیگر افزایش نمی‌یابد و جریان نیز افزایش نمی‌یابد. مقاومت سیم‌پیچ‌های برانگیزشی مقدار ثابتی دارد که با آن خود-برانگیزش ممکن است. این مقاومت ممکن است بر اساس پارامترهای الکتریکی ژنراتور متفاوت باشد.
نوع ژنراتور دی‌سی
ژنراتورهای دی‌سی عموماً به سه نوع تقسیم می‌شوند: سیم‌پیچ سری، سیم‌پیچ موازی و سیم‌پیچ ترکیبی، هر کدام با ترتیب مختلف سیم‌پیچ و ویژگی‌های تنظیم ولتاژ.
ژنراتورهای سیم‌پیچ سری
در ژنراتورهای سیم‌پیچ سری، سیم‌پیچ میدان و سیم‌پیچ آرماتور به صورت سری متصل می‌شوند، که اجازه می‌دهد جریان از طریق مدار خارجی و سیم‌پیچ‌ها عبور کند. سیم‌پیچ میدان دارای مقاومت کم و شامل چند دور سیم ضخیم است که با کاهش مقاومت بار، جریان را افزایش می‌دهد.
نتیجتاً میدان مغناطیسی و ولتاژ خروجی در مدار افزایش می‌یابد. در این نوع ژنراتور، ولتاژ خروجی مستقیماً با جریان بار تغییر می‌کند که در بیشتر کاربردها لازم نیست. به همین دلیل، چنین ژنراتورهایی به ندرت استفاده می‌شوند.
ژنراتورهای دی‌سی سیم‌پیچ موازی
در ژنراتورهای سیم‌پیچ موازی، سیم‌پیچ میدان به صورت موازی با آرماتور متصل می‌شود، ولتاژ مداوم در مدار حفظ می‌شود. سیم‌پیچ میدان دارای تعداد زیادی دور برای دستیابی به مقاومت بالا است، که جریان عبوری از آن را محدود کرده و بقیه جریان را به بار هدایت می‌کند.
در ژنراتور سیم‌پیچ موازی، چون به صورت موازی متصل شده‌اند، جریان در شاخه‌های موازی مستقل از یکدیگر است. بنابراین، ولتاژ خروجی تقریباً ثابت است و اگر تغییر کند، به طور معکوس با جریان بار تغییر می‌کند. این به دلیل کاهش ولتاژ با افزایش مقاومت آرماتور است.
ژنراتور ترکیبی
ژنراتور ترکیبی نسخه پیشرفته‌ای از ژنراتورهای سیم‌پیچ سری و سیم‌پیچ موازی است. اصول کاری ژنراتور ترکیبی از دو نوع است تا مزایای هر دو را داشته باشد. این ژنراتور هر دو نوع سیم‌پیچ را دارد: سیم‌پیچ میدان سری و سیم‌پیچ میدان موازی. بر اساس اتصال آنها، ژنراتورهای ترکیبی به دو نوع تقسیم می‌شوند: ژنراتور ترکیبی کوتاه شانت و ژنراتور ترکیبی بلند شانت.
ژنراتور ترکیبی بلند شانت
در اینجا سیم‌پیچ میدان موازی فقط به صورت موازی با آرماتور متصل می‌شود، مانند آنچه در شکل نشان داده شده است. سپس سیم‌پیچ سری به صورت سری متصل می‌شود.
ژنراتور ترکیبی کوتاه شانت
در اینجا سیم‌پیچ میدان موازی فقط به صورت موازی با آرماتور متصل می‌شود، مانند آنچه در شکل نشان داده شده است. سپس سیم‌پیچ سری به صورت سری متصل می‌شود.
مزایای ژنراتور دی‌سی ترکیبی
در ژنراتور ترکیبی، ولتاژ آرماتور به طور خودکار کاهش می‌یابد، وقتی جریان بار افزایش می‌یابد، به دلیل کاهش میدان مغناطیسی تولید شده توسط سیم‌پیچ موازی. اما افزایش همان جریان بار که از طریق سیم‌پیچ سری می‌گذرد، میدان مغناطیسی را افزایش می‌دهد. بنابراین، کاهش میدان مغناطیسی در سیم‌پیچ موازی توسط افزایش میدان مغناطیسی در سیم‌پیچ سری جبران می‌شود. به این ترتیب، ولتاژ خروجی ثابت می‌ماند، مانند آنچه در شکل نشان داده شده است.
ژنراتورهای دی‌سی ترکیبی جمع‌پذیر و تفاضلی
چون ژنراتور ترکیبی هر دو نوع سیم‌پیچ را دارد - سیم‌پیچ موازی و سیم‌پیچ سری، ترکیب آنها تفاوت زیادی ایجاد می‌کند. وقتی سیم‌پیچ سری میدان موازی را تقویت می‌کند، تأثیر آن بیشتر است و به آن ژنراتور ترکیبی جمع‌پذیر می‌گویند. از طرف دیگر، اگر سیم‌پیچ سری میدان موازی را مخالفت می‌کند، تأثیر آن کمتر است و به آن ژنراتور ترکیبی تفاضلی می‌گویند.
