Động cơ phát điện DC tự kích thích là gì?

Các máy phát điện DC tự kích từ là gì?

Máy phát điện DC tự kích từ

Một máy phát điện DC hiện đại có cuộn dây kích từ là máy phát điện tự kích từ, bắt đầu với dòng điện ban đầu trong cuộn dây kích từ. Khi máy phát được tắt, một lực từ nhỏ được tạo ra trong sắt của rotor, gây ra một điện động lực trong phần tử dẫn và do đó tạo ra một dòng điện trong cuộn dây từ. Ban đầu, từ trường yếu tạo ra một dòng điện nhỏ trong cuộn dây, nhưng để duy trì sự tự kích từ, từ thông bổ sung tăng điện động lực trong rotor, do đó điện áp liên tục tăng cho đến khi máy hoàn toàn tải.

Cơ chế hoạt động

Một lượng nhỏ từ tính được giữ lại trong sắt của rotor. Từ trường còn lại này trong cực chính gây ra một điện động lực trong cuộn dây stator, tạo ra một dòng điện ban đầu trong cuộn dây từ.

Dòng điện nhỏ chảy qua cuộn dây tăng cường từ trường. Kết quả là, điện áp đầu ra và dòng điện từ tăng lên. Chu kỳ này tiếp tục cho đến khi điện động lực trong phần tử dẫn vượt quá giọt điện áp ở cả hai đầu cuộn dây kích từ. Tuy nhiên, sau khi đạt đến một mức nhất định, cực từ trở nên bão hòa, tại thời điểm đó cân bằng điện được đạt được, điện động lực của phần tử dẫn không còn tăng nữa và dòng điện không tăng. Độ kháng của cuộn dây kích từ có một giá trị cố định nào đó, tại đó tự kích từ có thể được thực hiện. Giá trị độ kháng này có thể thay đổi theo các tham số điện của máy phát.

Loại máy phát điện DC

Máy phát điện DC chủ yếu được chia thành cuộn dây nối tiếp, cuộn dây song song và cuộn dây kết hợp, mỗi cuộn dây có bố trí cuộn dây và đặc tính điều chỉnh điện áp khác nhau.

Máy phát điện cuộn dây nối tiếp

Trong máy phát điện cuộn dây nối tiếp, cuộn dây từ và cuộn dây phần tử dẫn được kết nối theo thứ tự, cho phép dòng điện chảy qua cả mạch ngoài và cuộn dây. Cuộn dây từ có độ kháng thấp và gồm vài vòng dây dày, tăng dòng điện khi độ kháng tải giảm.

Kết quả là từ trường và điện áp đầu ra tăng trong mạch. Trong loại máy phát như vậy, điện áp đầu ra biến đổi trực tiếp theo dòng điện tải, điều này không cần thiết trong hầu hết các ứng dụng. Do lý do này, các loại máy phát như vậy ít được sử dụng.

Máy phát điện cuộn dây song song DC

Trong máy phát điện cuộn dây song song, cuộn dây từ được kết nối song song với phần tử dẫn, duy trì điện áp ổn định trên mạch. Cuộn dây từ có nhiều vòng để đạt độ kháng cao, hạn chế dòng điện đi qua nó và hướng phần còn lại đến tải.

Trong máy phát điện cuộn dây song song, vì chúng được kết nối song song, dòng điện trong các nhánh song song độc lập với nhau. Do đó, điện áp đầu ra gần như ổn định và nếu nó thay đổi thì nó thay đổi ngược chiều với dòng điện tải. Điều này là do giọt điện áp khi độ kháng phần tử dẫn tăng. 

Máy phát điện cuộn dây kết hợp

Máy phát điện cuộn dây kết hợp là phiên bản nâng cao của máy phát điện cuộn dây nối tiếp và máy phát điện cuộn dây song song. Nguyên lý làm việc của máy phát là sự kết hợp của hai loại để khắc phục nhược điểm của cả hai. Nó có cả hai loại cuộn dây; cuộn dây từ nối tiếp và cuộn dây từ song song. Dựa trên cách kết nối, máy phát điện cuộn dây kết hợp có hai loại - máy phát điện cuộn dây kết hợp ngắn và máy phát điện cuộn dây kết hợp dài.

 Máy phát điện cuộn dây kết hợp dài

Ở đây, cuộn dây từ song song được kết nối song song với phần tử dẫn như được hiển thị trong hình. Sau đó, cuộn dây nối tiếp được kết nối theo thứ tự.

 Máy phát điện cuộn dây kết hợp ngắn

Ở đây, cuộn dây từ song song được kết nối song song với phần tử dẫn như được hiển thị trong hình. Sau đó, cuộn dây nối tiếp được kết nối theo thứ tự.

Lợi ích của máy phát điện DC kết hợp

Trong máy phát điện kết hợp, điện áp phần tử dẫn tự động giảm khi dòng điện tải tăng, do đó từ trường do cuộn dây song song tạo ra giảm. Nhưng cùng sự tăng dòng điện tải chảy qua cuộn dây nối tiếp gây ra sự tăng từ trường. Vì vậy, sự giảm từ trường trong cuộn dây song song được bù đắp bởi sự tăng từ trường trong cuộn dây nối tiếp. Bằng cách này, điện áp đầu ra vẫn ổn định như được hiển thị trong hình.

 Máy phát điện DC kết hợp cộng hưởng và phân biệt

Vì máy phát điện cuộn dây kết hợp có cả hai trường - trường từ song song và trường từ nối tiếp, sự kết hợp của chúng tạo ra nhiều sự khác biệt. Khi trường từ nối tiếp hỗ trợ trường từ song song, tác động của chúng mạnh hơn và được gọi là máy phát điện cuộn dây kết hợp cộng hưởng. Ngược lại, nếu trường từ nối tiếp chống lại trường từ song song, thì tác động của chúng yếu hơn và được gọi là máy phát điện cuộn dây kết hợp phân biệt.