Quels sont les générateurs DC auto-excités

Qu'est-ce qu'un générateur DC auto-excité?

Générateur DC auto-excité

Un générateur DC moderne avec une bobine d'excitation est un générateur auto-excité, qui démarre avec le courant initial dans la bobine d'excitation. Lorsque le générateur est éteint, une petite force magnétique est générée dans le fer de rotor, ce qui induit une force électromotrice dans l'armature et génère donc un courant dans les enroulements de champ. Initialement, le faible champ magnétique produit un petit courant dans la bobine, mais pour maintenir l'auto-excitation, le flux magnétique supplémentaire augmente la force électromotrice dans le rotor, de sorte que la tension est constamment augmentée jusqu'à ce que la machine soit pleinement chargée.

Mécanisme de fonctionnement

Une petite quantité de magnétisme est conservée dans le fer du rotor. Ce champ magnétique résiduel dans le pôle principal induit une force électromotrice dans la bobine du stator, ce qui génère un courant initial dans l'enroulement de champ.

Le petit courant circulant dans la bobine renforce le champ magnétique. En conséquence, la tension de sortie et le courant de champ augmentent. Ce cycle se poursuit jusqu'à ce que la force électromotrice dans l'armature dépasse la chute de tension aux deux extrémités de l'enroulement d'excitation. Cependant, après avoir atteint un certain niveau, le pôle de champ devient saturé, à ce point, un équilibre électrique est atteint, la force électromotrice de l'armature ne s'augmente plus et le courant ne s'augmente pas non plus. La résistance de l'enroulement d'excitation a une certaine valeur fixe, à laquelle l'auto-excitation peut être réalisée. Cette valeur de résistance peut varier selon les paramètres électriques du générateur.

Type de générateur DC

Les générateurs DC sont principalement divisés en enroulement série, enroulement parallèle et enroulement composé, chaque enroulement ayant une disposition différente des bobines et des caractéristiques de régulation de tension.

Générateurs à enroulement série

Dans les générateurs à enroulement série, l'enroulement de champ et l'enroulement d'armature sont connectés en série, permettant au courant de circuler à travers le circuit externe et les enroulements. La bobine de champ a une faible résistance et est constituée de quelques tours de fil épais, ce qui augmente le flux de courant lorsque la résistance de charge diminue.

En conséquence, le champ magnétique et la tension de sortie augmentent dans le circuit. Dans ce type de générateur, la tension de sortie varie directement en fonction du courant de charge, ce qui n'est pas souhaité dans la plupart des applications. Pour cette raison, ces types de générateurs sont rarement utilisés.

Générateurs DC à enroulement parallèle

Dans les générateurs à enroulement parallèle, l'enroulement de champ est connecté en parallèle à l'armature, maintenant une tension constante à travers le circuit. L'enroulement de champ comporte de nombreux tours pour obtenir une haute résistance, limitant le courant qui y passe et dirigeant le reste vers la charge.

Dans les générateurs à enroulement parallèle, étant donné qu'ils sont connectés en parallèle, les courants dans les branches parallèles sont indépendants les uns des autres. Ainsi, la tension de sortie est presque constante et si elle varie, c'est inversement proportionnelle au courant de charge. Cela est dû à la chute de tension lorsque la résistance de l'armature augmente. 

Générateur à enroulement combiné

Le générateur à enroulement combiné est une version avancée du générateur à enroulement série et du générateur à enroulement parallèle. Le principe de fonctionnement du générateur est la combinaison des deux types afin de surmonter les inconvénients de chacun. Il possède les deux types d'enroulements : enroulement de champ série et enroulement de champ parallèle. Sur la base de leur connexion, les générateurs à enroulement combiné sont de deux types - générateur à enroulement combiné court-circuit et générateur à enroulement combiné long-circuit.

 Générateur à enroulement combiné long-circuit

Ici, l'enroulement de champ parallèle est connecté en parallèle uniquement à l'armature comme le montre la figure. L'enroulement série est ensuite connecté en série.

 Générateur à enroulement combiné court-circuit

Ici, l'enroulement de champ parallèle est connecté en parallèle uniquement à l'armature comme le montre la figure. L'enroulement série est ensuite connecté en série.

Avantages du générateur DC combiné

Dans le générateur combiné, la tension de l'armature diminue automatiquement lorsque le courant de charge augmente, ce qui entraîne une diminution du champ magnétique produit par l'enroulement parallèle. Mais la même augmentation du courant de charge qui circule dans l'enroulement série provoque une augmentation du champ magnétique. Ainsi, la diminution du champ magnétique dans l'enroulement parallèle est compensée par l'augmentation du champ magnétique dans l'enroulement série. De cette manière, la tension de sortie reste constante comme le montre la figure.

 Générateur DC combiné commutatif et différentiel

Comme le générateur à enroulement combiné a les deux champs - champ parallèle et champ série, leur combinaison fait beaucoup de différence. Lorsque le champ série aide le champ parallèle, leur impact est plus important et on dit qu'il est commutativement combiné. D'autre part, si le champ série s'oppose au champ parallèle, alors leur impact est moindre et on dit qu'il s'agit d'un générateur différentiel combiné.