อะไรคือเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงแบบตื่นเอง
เจนเนอร์เรเตอร์ดีซีแบบตื่นเองคืออะไร?
เจนเนอร์เรเตอร์ดีซีแบบตื่นเอง
เจนเนอร์เรเตอร์ดีซีสมัยใหม่ที่มีขดลวดกระตุ้นเป็นเจนเนอร์เรเตอร์แบบตื่นเอง ซึ่งเริ่มทำงานด้วยกระแสไฟฟ้าเริ่มต้นในขดลวดกระตุ้น เมื่อเจนเนอร์เรเตอร์ปิดลง จะมีแรงแม่เหล็กเล็กน้อยเกิดขึ้นในเหล็กโรเตอร์ ซึ่งทำให้เกิดแรงเคลื่อนไฟฟ้าในอาร์เมเจอร์ และทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าในขดลวดสนาม ที่แรก สนามแม่เหล็กที่อ่อนจะทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าเล็กน้อยในขดลวด แต่เพื่อรักษาการตื่นเอง ฟลักซ์แม่เหล็กเพิ่มเติมจะเพิ่มแรงเคลื่อนไฟฟ้าในโรเตอร์ ดังนั้นแรงดันจึงเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องจนกว่าเครื่องจะโหลดเต็ม
กลไกการทำงาน
เหล็กโรเตอร์จะเก็บความแม่เหล็กไว้เล็กน้อย สนามแม่เหล็กคงค้างในขั้วหลักจะทำให้เกิดแรงเคลื่อนไฟฟ้าในขดลวดสเตเตอร์ ซึ่งทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าเริ่มต้นในขดลวดสนาม
กระแสไฟฟ้าเล็กน้อยที่ไหลผ่านขดลวดจะเสริมสนามแม่เหล็ก ผลคือแรงดันเอาต์พุตและกระแสไฟฟ้าในขดลวดสนามจะเพิ่มขึ้น วงจรนี้จะดำเนินต่อไปจนกว่าแรงเคลื่อนไฟฟ้าในอาร์เมเจอร์จะเกินแรงดันตกคร่อมทั้งสองขั้วของขดลวดกระตุ้น แต่เมื่อถึงระดับหนึ่ง ขั้วสนามจะอิ่มตัว ณ จุดนี้จะเกิดภาวะสมดุลทางไฟฟ้า แรงเคลื่อนไฟฟ้าในอาร์เมเจอร์ไม่เพิ่มขึ้น และกระแสไฟฟ้าไม่เพิ่มขึ้น ความต้านทานของขดลวดกระตุ้นมีค่าคงที่ที่สามารถทำให้การตื่นเองเป็นไปได้ ค่าความต้านทานนี้อาจเปลี่ยนแปลงตามพารามิเตอร์ไฟฟ้าของเจนเนอร์เรเตอร์
ประเภทของเจนเนอร์เรเตอร์ดีซี
เจนเนอร์เรเตอร์ดีซีแบ่งออกเป็นหลักๆ สามประเภท คือ ชนิดขดลวดอนุกรม ชนิดขดลวดขนาน และชนิดขดลวดผสม แต่ละชนิดมีการจัดเรียงขดลวดและคุณสมบัติการควบคุมแรงดันที่แตกต่างกัน
เจนเนอร์เรเตอร์ดีซีแบบขดลวดอนุกรม
ในเจนเนอร์เรเตอร์ดีซีแบบขดลวดอนุกรม ขดลวดสนามและขดลวดอาร์เมเจอร์เชื่อมต่อกันแบบอนุกรม ทำให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านวงจรภายนอกและขดลวด ขดลวดสนามมีความต้านทานต่ำและประกอบด้วยสายหนาๆ ไม่กี่รอบ ซึ่งทำให้กระแสไฟฟ้าเพิ่มขึ้นเมื่อความต้านทานโหลดลดลง
ผลคือสนามแม่เหล็กและแรงดันเอาต์พุตในวงจรเพิ่มขึ้น ในเจนเนอร์เรเตอร์ประเภทนี้ แรงดันเอาต์พุตแปรผันโดยตรงกับกระแสโหลด ซึ่งไม่จำเป็นในส่วนใหญ่ของการใช้งาน ด้วยเหตุนี้ เจนเนอร์เรเตอร์ประเภทนี้จึงใช้งานน้อย
เจนเนอร์เรเตอร์ดีซีแบบขดลวดขนาน
ในเจนเนอร์เรเตอร์ดีซีแบบขดลวดขนาน ขดลวดสนามเชื่อมต่อกับอาร์เมเจอร์แบบขนาน เพื่อรักษาแรงดันคงที่ตลอดวงจร ขดลวดสนามมีหลายรอบเพื่อให้มีความต้านทานสูง จำกัดกระแสไฟฟ้าที่ผ่านไปและส่งกระแสที่เหลือไปยังโหลด
ในเจนเนอร์เรเตอร์ดีซีแบบขดลวดขนาน ด้วยการเชื่อมต่อแบบขนาน กระแสไฟฟ้าในแขนงขนานจะไม่ขึ้นกับกัน ดังนั้น แรงดันเอาต์พุตจะคงที่ และหากมีการเปลี่ยนแปลง ก็จะแปรผกผันกับกระแสโหลด นี่เป็นเพราะแรงดันตกคร่อมจากการเพิ่มขึ้นของความต้านทานอาร์เมเจอร์
เจนเนอร์เรเตอร์ดีซีแบบขดลวดผสม
เจนเนอร์เรเตอร์ดีซีแบบขดลวดผสมเป็นเวอร์ชันที่พัฒนาขึ้นจากเจนเนอร์เรเตอร์ดีซีแบบขดลวดอนุกรมและแบบขดลวดขนาน หลักการการทำงานของเจนเนอร์เรเตอร์นี้เป็นการรวมกันของสองประเภท เพื่อลดข้อเสียของทั้งสอง มีทั้งขดลวดสนามอนุกรมและขดลวดสนามขนาน ตามการเชื่อมต่อ เจนเนอร์เรเตอร์แบบขดลวดผสมมีสองประเภท คือ เจนเนอร์เรเตอร์แบบขดลวดผสมขนานสั้นและเจนเนอร์เรเตอร์แบบขดลวดผสมขนานยาว
เจนเนอร์เรเตอร์แบบขดลวดผสมขนานยาว
ที่นี่ ขดลวดสนามขนานเชื่อมต่อกับอาร์เมเจอร์เท่านั้น ตามที่แสดงในภาพ แล้วขดลวดอนุกรมจะเชื่อมต่อกันแบบอนุกรม
เจนเนอร์เรเตอร์แบบขดลวดผสมขนานสั้น
ที่นี่ ขดลวดสนามขนานเชื่อมต่อกับอาร์เมเจอร์เท่านั้น ตามที่แสดงในภาพ แล้วขดลวดอนุกรมจะเชื่อมต่อกันแบบอนุกรม
ข้อดีของเจนเนอร์เรเตอร์ดีซีแบบขดลวดผสม
ในเจนเนอร์เรเตอร์แบบขดลวดผสม แรงดันอาร์เมเจอร์จะลดลงโดยอัตโนมัติเมื่อกระแสโหลดเพิ่มขึ้น ทำให้สนามแม่เหล็กที่สร้างขึ้นโดยขดลวดขนานลดลง แต่กระแสโหลดที่เพิ่มขึ้นจะไหลผ่านขดลวดอนุกรมทำให้สนามแม่เหล็กเพิ่มขึ้น ดังนั้น การลดลงของสนามแม่เหล็กในขดลวดขนานจะถูกชดเชยด้วยการเพิ่มขึ้นของสนามแม่เหล็กในขดลวดอนุกรม ในลักษณะนี้ แรงดันเอาต์พุตจะคงที่ตามที่แสดงในภาพ
เจนเนอร์เรเตอร์ดีซีแบบขดลวดผสมคอมมิวทีฟและดิฟเฟอเรนเชียล
เนื่องจากเจนเนอร์เรเตอร์แบบขดลวดผสมมีทั้งขดลวดสนามขนานและขดลวดสนามอนุกรม การรวมกันของทั้งสองทำให้เกิดความแตกต่าง หากขดลวดสนามอนุกรมช่วยเสริมขดลวดสนามขนาน ผลกระทบจะมากขึ้น และเรียกว่าเจนเนอร์เรเตอร์แบบขดลวดผสมคอมมิวทีฟ แต่ถ้าขดลวดสนามอนุกรมต้านขดลวดสนามขนาน ผลกระทบน้อยลง และเรียกว่าเจนเนอร์เรเตอร์แบบขดลวดผสมดิฟเฟอเรนเชียล
