Mitä ovat itseinnostetut DC-generaatot?

Mitä ovat itsekiihdyttävät DC-generaattorit?

Itsekiihdyttävä DC-generaattori

Nykyinen DC-generaattori kiihdytyskyydillä on itsekiihdyttävä generaattori, joka käynnistyy kiihdytyskyyden alkuvarauksen myötä. Kun generaattori on sammutettu, rotoriin syntyy pieni magneettivoima, joka aiheuttaa sähkömotoriivon armatuurissa ja siten luodaan virta kenttakierroksissa. Aluksi heikko magneettikenttä tuottaa pienen virran kytkössä, mutta itsenkiihdytyksen ylläpitämiseksi lisämagneettivirtaus lisää sähkömotoriivon rotorissa, joten jännite nousee jatkuvasti kunnes laite on täysin ladattu.

Toimintamekanismi

Rotoriin säilyy pieni määrä magnetisuutta. Tämä residuaalinen magneettikenttä pääpoleissa aiheuttaa sähkömotoriivon statorikierroksessa, mikä luo alkuperäisen virran kenttakierrossa.

Pieni virta, joka kulkee kierrossa, vahvistaa magneettikenttää. Tämän seurauksena jännite-ulkoputki ja kenttavirta kasvavat. Tämä kiertokulku jatkuu, kunnes armatuurin sähkömotoriivo ylittää kiihdytyskierroksen molemmissa päissä olevan jänniteputken. Kuitenkin tietylle tasolle saavuttuaan kenttäpolttokeula tulee tukkoon, jolloin sähköinen tasapaino saavutetaan, armatuurin sähkömotoriivo ei enää kasva ja virta ei kasva. Kiihdytyskierroksen vastus on tietty kiinteä arvo, jolla itsenkiihdytys voidaan toteuttaa. Tämä vastusarvo voi vaihdella generatorin sähköisten parametrien mukaan.

DC-generaattorin tyyppi

DC-generaattoreja jaetaan pääasiassa sarjakytkentään, rinnakkaisyhteyteen ja yhdistettyyn kytkentään, joilla kukin kytkentäominaisuuksilla ja jännitensäädösmäärityksillä on erilaiset kierrosjärjestelyt.

Sarjakytkennäiset generaattorit

Sarjakytkennäisissä generaattoreissa kenttä- ja armatuurikierros on kytketty sarjaksi, joten virta kulkee sekä ulkopuolisessa piirissä että kierroksissa. Kenttäkytkentä on vähävastainen ja koostuu muutamasta kierrosta paksusta vedestä, mikä lisää virran kulun kun kuormituksen vastus laskee.

Tämän seurauksena magneettikenttä ja ulospanevirta kasvavat piirissä. Tällaisessa tyypissä ulospanevirta vaihtelee suoraan kuormituksen virran suhteen, mikä ei ole tarpeellista useimmissa sovelluksissa. Tämän vuoksi tällaisia generaattoreita käytetään harvoin.

Rinnakkaisyhteydessä kytketyt DC-generaattorit

Rinnakkaisyhteydessä kytketyissä generaattoreissa kenttäkierros on kytketty rinnakkain armatuuriin, pitäen jännitteen vakiona piirissä. Kenttäkierrossa on paljon kierroksia saavuttaakseen korkean vastuksen, rajoittaen siten virtaa, joka kulkee sen läpi ja ohjaen loput kuormille.

Rinnakkaisyhteydessä kytketyissä generaattoreissa, koska ne ovat kytketty rinnakkain, virta rinnakkaisissa haaroissa on riippumaton toisistaan. Siksi ulospanevirta on melkein vakio ja jos se vaihtelee, se vaihtelee käänteisesti kuormituksen virran suhteen. Tämä johtuu jänniteputosta, kun armatuurin vastus kasvaa. 

Yhdistetty kytkennäinen generaattori

Yhdistetty kytkennäinen generaattori on edistynyt versio sarjakytkennäisestä generaattorista ja rinnakkaisyhteydessä kytketystä generaattorista. Generaattorin toimintaperiaate on kahden tyyppisen kytkentän yhdistelmä, jotta se voisi korvata molempien haitat. Sillä on molemmat kytkentät; sarjakenttä- ja rinnakkaiskenttäkytkentä. Kytkentänsä perusteella yhdistettyjen kytkentägeneraattoreiden on kaksi tyyppiä - lyhyt rinnakkaisyhdistetty generaattori ja pitkä rinnakkaisyhdistetty generaattori.

 Pitkä rinnakkaisyhdistetty generaattori

Tässä rinnakkaiskenttäkytkentä on kytketty rinnakkain vain armatuuriin, kuten kuvassa näytetään. Sarjakierros on sitten kytketty sarjaksi.

 Lyhyt rinnakkaisyhdistetty generaattori

Tässä rinnakkaiskenttäkytkentä on kytketty rinnakkain vain armatuuriin, kuten kuvassa näytetään. Sarjakierros on sitten kytketty sarjaksi.

Yhdistetyn DC-generaattorin etumat

Yhdistetyssä generaattorissa armatuurijännite laskee automaattisesti, kun kuormituksen virta kasvaa, mikä johtaa siihen, että rinnakkaiskenttäkytkentän tuottama magneettikenttä laskee. Mutta sama kuormituksen virran kasvu sarjakierrossa aiheuttaa magneettikentän kasvun. Näin ollen rinnakkaiskenttäkytkentän magneettikentän väheneminen kompensoidaan sarjakierroksen magneettikentän kasvulla. Täten ulospanevirta pysyy vakiona, kuten kuvassa näytetään.

 Kommutatiivinen ja differentiaalinen yhdistetty DC-generaattori

Koska yhdistetty kytkennäinen generaattori on varustettu molemmilla kentillä - rinnakkaiskenttäkytkentällä ja sarjakenttäkytkentällä, niiden yhdistelmä tekee paljon eroa. Kun sarjakenttä auttaa rinnakkaiskenttää, vaikutus on suurempi ja se kutsutaan kommutatiiviseksi yhdistetyksi kytkennäiseksi. Toisaalta, jos sarjakenttä vastustaa rinnakkaiskenttää, vaikutus on pienempi ja se kutsutaan differentiaaliseksi yhdistetyksi generaattoriksi.