Magnetisierungskurve des Gleichstromgenerators
Magnetisierungskurve des Gleichstromgenerators
Wichtige Erkenntnisse:
Definition der Magnetisierungskurve: Die Magnetisierungskurve eines Gleichstrommaschinen zeigt das Verhältnis zwischen Feldstrom und Ankerendspannung im Leerlauf.
Bedeutung: Die Magnetisierungskurve zeigt die Sättigung des magnetischen Kreises, was entscheidend für das Verständnis der Generator-Effizienz ist.
Sättigungspunkt: Dieser Punkt, auch als Knie der Kurve bekannt, zeigt, wo weitere Zunahmen des Feldstroms nur minimale Zunahmen des Flusses ergeben.
Molekularausrichtung: Mit zunehmendem Feldstrom richten sich die magnetischen Moleküle aus, wodurch der Fluss und die erzeugte Spannung bis zur Sättigung zunehmen.
Restmagnetismus: Auch wenn der Strom null ist, bleibt in dem Kern des Generators ein gewisser Restmagnetismus, der die Magnetisierungskurve beeinflusst.
Die Magnetisierungskurve eines Gleichstromgenerators gibt das Verhältnis zwischen Feldstrom und Ankerendspannung im Leerlauf an.
Wenn der Gleichstromgenerator von einem Primärantrieb angetrieben wird, wird eine EMF im Anker induziert. Die erzeugte EMF im Anker wird durch den Ausdruck gegeben
ist für eine bestimmte Maschine konstant. Es wird in dieser Gleichung durch K ersetzt.
Hierbei,
φ ist der Fluss pro Pol,
P ist die Anzahl der Pole,
N ist die Anzahl der Umdrehungen, die der Anker pro Minute macht,
Z ist die Anzahl der Ankerleiter,
A ist die Anzahl der parallelen Wege.
Aus der Gleichung können wir klar erkennen, dass die erzeugte EMF direkt proportional zum Produkt des Flusses pro Pol und der Drehzahl des Ankers ist.
Ist die Drehzahl konstant, dann ist die erzeugte EMF direkt proportional zum Fluss pro Pol.
Mit zunehmendem Anregungs- oder Feldstrom (If) nimmt auch der Fluss und die erzeugte EMF zu.
Wenn wir die erzeugte Spannung auf der Y-Achse und den Feldstrom auf der X-Achse auftragen, ergibt sich die Magnetisierungskurve wie in der folgenden Abbildung dargestellt.
Die Magnetisierungskurve eines Gleichstromgenerators ist wichtig, weil sie die Sättigung des magnetischen Kreises zeigt. Diese Kurve wird auch als Sättigungskurve bezeichnet.
Laut der molekularen Theorie des Magnetismus sind die Moleküle eines nicht magnetisierten magnetischen Materials nicht in einer bestimmten Ordnung angeordnet. Wenn Strom durch das magnetische Material fließt, werden seine Moleküle in einer bestimmten Ordnung angeordnet. Bis zu einem bestimmten Wert des Feldstroms werden die maximalen Moleküle angeordnet. In diesem Stadium steigt der im Pol etablierte Fluss direkt mit dem Feldstrom und die erzeugte Spannung ebenfalls. In dieser Kurve zeigt der Bereich vom Punkt B zum Punkt C dieses Phänomen, und dieser Teil der Magnetisierungskurve ist fast eine Gerade. Über einen bestimmten Punkt (Punkt C in dieser Kurve) werden die nicht magnetisierten Moleküle sehr wenige, und es wird sehr schwierig, den Polfluss weiter zu erhöhen. Dieser Punkt wird als Sättigungspunkt bezeichnet. Punkt C wird auch als Knie der Magnetisierungskurve bezeichnet. Eine kleine Zunahme des Magnetismus erfordert oberhalb des Sättigungspunkts einen sehr großen Feldstrom. Deshalb ist der obere Teil der Kurve (Punkt C bis Punkt D) gebogen, wie in der Abbildung dargestellt.
Die Magnetisierungskurve eines Gleichstromgenerators beginnt nicht ursprünglich bei Null. Sie beginnt bei einem Wert der erzeugten Spannung aufgrund des Restmagnetismus.
Restmagnetismus
Bei ferromagnetischen Materialien nehmen die magnetische Kraft und die erzeugte Spannung zu, wenn Strom durch die Spulen fließt. Wenn der Strom auf Null reduziert wird, bleibt in dem Kern der Spule eine gewisse magnetische Kraft, bekannt als Restmagnetismus. Der Kern eines Gleichstromgenerators besteht aus ferromagnetischem Material.
