Hva er selvoppvekte DC-generatorer?

Hva er selvopprørte DC-generatorer?

Selvopprørt DC-generator

En moderne DC-generator med en oppladningsbobin er en selvopprørt generator, som starter med den initielle strømmen i oppladningsbobinen. Når generatoren er slått av, produseres det en liten magnetisk kraft i rotorens jern, som inducerer en elektrisk spenning i armaturen og dermed genererer en strøm i feltbobinene. I begynnelsen produserer det svake magnetfeltet en liten strøm i bobinen, men for å opprettholde selvopprøring, øker den tilleggede magnetiske flytten den elektriske spenningen i roteren, slik at spenningen konstant økes til maskinen er fullt lastet.

Arbeidsmekanisme

Det beholdes en liten mengde magnetisme i rotorens jern. Dette restmagnetfeltet i hovedpolen inducerer en elektrisk spenning i statorbobinen, som genererer en initiell strøm i feltbobinen.

Den lille strømmen som flyter gjennom bobinen, forsterker feltet. Dermed øker utgangsspenningen og feltstrømmen. Denne syklusen fortsetter til den elektriske spenningen i armaturen overstiger spenningsfallet ved begge ender av oppladningsbobinen. Imidlertid, etter å ha nådd et visst nivå, blir feltpolen mettet, og da oppnås elektrisk likevekt, spenningen i armaturen øker ikke lenger, og strømmen øker ikke. Motstand i oppladningsbobinen har en bestemt fast verdi, ved hvilken selvopprøring kan realiseres. Denne motstandsverdien kan variere avhengig av generatorens elektriske parametre.

Type DC-generator

DC-generatorer deles hovedsakelig inn i serieoppkobling, parallellopkobling og kombinasjonsoppkobling, hver type har ulike bobinoppsett og spenningstilpasningskarakteristika.

Serieoppkoblede generatorer

I serieoppkoblede generatorer er felt- og armaturbobinen koblet i serie, noe som tillater strøm til å flyte gjennom både eksternt krets og bobiner. Feltbobinen har lav motstand og består av noen viklinger av tykk tråd, noe som øker strømmen når belastningsmotstanden minker.

Dermed øker magnetfeltet og utgangsspenningen i kretsen. I slike generatorer varierer utgangsspenningen direkte med hensyn til belastningsstrøm, noe som ikke er ønskelig i de fleste applikasjoner. Av denne grunn brukes slike typer generatorer sjeldent.

Parallellopkoblede DC-generatorer

I parallellopkoblede generatorer er feltbobinen koblet parallelt med armaturen, noe som opprettholder konsekvent spenning over kretsen. Feltbobinen har mange viklinger for å oppnå høy motstand, noe som begrenser strømmen som passerer gjennom den og retter resten til belastingen.

I parallellopkoblede generatorer, siden de er koblet parallelt, er strømmen i de parallele grenene uavhengig av hverandre. Derfor er utgangsspenningen nesten konstant, og hvis den varierer, så varierer den invers proporsjonalt med hensyn til belastningsstrøm. Dette skyldes spenningsfallet som armaturmotstanden øker. 

Kombinasjonsoppkoblede generatorer

Kombinasjonsoppkoblede generatorer er en mer avansert versjon av serieoppkoblede og parallellopkoblede generatorer. Arbeidsprinsippet for generatoren er en kombinasjon av to typer, slik at den overkommer ulemper hos begge. Den har begge typer bobinering; seriefelt og paralleltfeltbobinering. Basert på deres kobling, er kombinasjonsoppkoblede generatorer av to typer - kort paralleltkoblet kombinasjonsgenerator og lang paralleltkoblet kombinasjonsgenerator.

 Lang paralleltkoblet kombinasjonsgenerator

Her er paralleltfeltbobinen koblet parallelt med armaturen, som vist i figuren. Seriebobinen er deretter koblet i serie.

 Kort paralleltkoblet kombinasjonsgenerator

Her er paralleltfeltbobinen koblet parallelt med armaturen, som vist i figuren. Seriebobinen er deretter koblet i serie.

Fordeler med kombinasjons-DC-generator

I kombinasjonsgeneratorer, minker armaturespenningen automatisk når belastningsstrømmen øker, noe som fører til at magnetfeltet produsert av paralleltfeltbobinen minker. Men samme økning i belastningsstrøm som flyter gjennom seriebobinen fører til en økning i magnetfeltet. Så nedgangen i magnetfeltet i paralleltfeltet kompenserers av økningen i magnetfeltet i seriefeltet. På denne måten forblir utgangsspenningen konstant, som vist i figuren.

 Kommutative og differensielle kombinasjons-DC-generatorer

Ettersom kombinasjonsoppkoblede generatorer har begge felter - paralleltfelt og seriefelt, gjør deres kombinasjon mye forskjell. Når seriefeltet støtter paralleltfeltet, er effekten større, og det kalles kommutativt kombinasjonsoppkoblet. På den andre siden, hvis seriefeltet motarbeider paralleltfeltet, er effekten mindre, og det kalles differensiell kombinasjonsgenerator.