Що таке самозбуджені ДС генератори?

Що таке самозбуджені DC-генератори?

Самозбуджений DC-генератор

Сучасний DC-генератор з буваючим котушкою є самозбудженим генератором, який починає працювати з початковим струмом у буваючій котушці. Коли генератор вимкнено, у роторному залізі генерується невелика магнітна сила, яка індукує електромотивну силу в арматурі, що, в свою чергу, генерує струм у полюсних обмотках. Спочатку слабкий магнітний поле створює невеликий струм у котушці, але для підтримки самозбудження додаткова магнітна стрічка збільшує електромотивну силу в роторі, тому напруга постійно зростає до повного завантаження машини.

Механізм роботи

У роторному залізі зберігається невелика кількість магнетизму. Це залишкове магнітне поле в основному полюсі індукує електромотивну силу в статорній котушці, що генерує початковий струм у полюсній обмотці.

Невеликий струм, що проходить через котушку, підсилює магнітне поле. В результаті зростає вихідна напруга та струм поля. Цей цикл триває до того часу, поки електромотивна сила в арматурі не перевищить спад напруги на обох кінцях буваючої обмотки. Однак, досягнувши певного рівня, полюсне поле насичується, і в цей момент досягається електрична рівновага, електромотивна сила арматури більше не зростає, і струм не зростає. Опір буваючої обмотки має певне стале значення, при якому можливо реалізувати самозбудження. Це значення опору може змінюватися відповідно до електричних параметрів генератора.

Типи DC-генераторів

DC-генератори в основному поділяються на серійні, паралельні та комбіновані обмотки, кожна з яких має різні характеристики розташування котушок та регулювання напруги.

Серійні генератори

У серійних генераторах обмотки поля та арматури з'єднані послідовно, що дозволяє струму протікати через зовнішній контур та обмотки. Обмотка поля має низький опір і складається з кількох витків грубого дроту, що збільшує потік струму при зменшенні опору завантаження.

В результаті магнітне поле та вихідна напруга зростають у контурі. У такому типі генератора вихідна напруга прямо залежить від струму завантаження, що не потрібно в більшості випадків. З цієї причини такі типи генераторів рідко використовуються.

Паралельні DC-генератори

У паралельних генераторах обмотка поля з'єднана паралельно з арматурою, що забезпечує постійну напругу по всьому контуру. Обмотка поля має багато витків для досягнення високого опору, що обмежує струм, що проходить через неї, і направляє решту на завантаження.

У паралельному генераторі, оскільки вони з'єднані паралельно, струми у паралельних гілках незалежні одне від одного. Тому вихідна напруга майже постійна, і якщо вона змінюється, то змінюється обернено пропорційно струму завантаження. Це через спад напруги зі зростанням опору арматури. 

Комбіновані генератори

Комбінований генератор є вдосконаленим варіантом серійного та паралельного генераторів. Принцип роботи генератора є комбінацією двох типів, щоб уникнути недоліки обох. Він має обидва типи обмоток; серійну та паралельну обмотки поля. На основі їхнього з'єднання, комбіновані генератори поділяються на два типи - короткозамкнені комбіновані генератори та довгозамкнені комбіновані генератори.

 Довгозамкнений комбінований генератор

Тут паралельна обмотка поля з'єднана паралельно лише з арматурою, як показано на малюнку. Серійна обмотка потім з'єднана послідовно.

 Короткозамкнений комбінований генератор

Тут паралельна обмотка поля з'єднана паралельно лише з арматурою, як показано на малюнку. Серійна обмотка потім з'єднана послідовно.

Переваги комбінованих DC-генераторів

У комбінованому генераторі напруга арматури автоматично зменшується, коли струм завантаження зростає, через що магнітне поле, створене паралельною обмоткою, зменшується. Але те саме збільшення струму завантаження, що проходить через серійну обмотку, призводить до збільшення магнітного поля. Так, зменшення магнітного поля у паралельному полі компенсується збільшенням магнітного поля у серійному полі. Таким чином, вихідна напруга залишається постійною, як показано на малюнку.

 Комутативні та диференціальні комбіновані DC-генератори

Оскільки комбінований генератор має обидва поля - паралельне та серійне, їхня комбінація має велику відмінність. Коли серійне поле допомагає паралельному, їхній вплив більший, і це називається комутативним комбінованим генератором. Наприклад, якщо серійне поле протиставляється паралельному, то їхній вплив менший, і це називається диференціальним комбінованим генератором.