Πεδίο Μαγνητοποίησης του DC Γεννήτρια

Καμπύλη Μαγνητοποίησης του DC Generator

Βασικά μαθήματα:

Ορισμός της Καμπύλης Μαγνητοποίησης: Η καμπύλη μαγνητοποίησης ενός DC μηχανήματος δείχνει τη σχέση μεταξύ ρεύματος πεδίου και τάσης στο τερματικό του αρματούρα σε ανοιχτό κύκλο.

Σημασία: Η καμπύλη μαγνητοποίησης δείχνει την κόλληση του μαγνητικού κυκλώματος, η οποία είναι κρίσιμη για την κατανόηση της απόδοσης του γεννήτρια.

Σημείο Κόλλησης: Αυτό το σημείο, γνωστό επίσης ως το γόνατο της καμπύλης, δείχνει όπου περαιτέρω αυξήσεις στο ρεύμα πεδίου παράγουν ελάχιστες αυξήσεις στη φωτεινότητα.

Στοίχιση Μορίων: Όσο αυξάνεται το ρεύμα πεδίου, τα μαγνητικά μόρια στοιχίζονται, αυξάνοντας τη φωτεινότητα και την παραγόμενη τάση μέχρι να φτάσει σε κόλληση.

Υπόλοιπη Μαγνητική Δύναμη: Ακόμη και όταν το ρεύμα είναι μηδέν, μένει κάποια μαγνητική δύναμη στον πυρήνα του γεννήτρια, επηρεάζοντας την καμπύλη μαγνητοποίησης.

Η καμπύλη μαγνητοποίησης του DC generator είναι αυτή που δίνει τη σχέση μεταξύ ρεύματος πεδίου και τάσης στο τερματικό του αρματούρα σε ανοιχτό κύκλο.

Όταν ο DC generator είναι ενεργοποιημένος από έναν πρωτογενή κινητήρα, ένα EMF ενδυναμώνεται στην αρματούρα. Το παραγόμενο EMF στην αρματούρα δίνεται από την εξίσωση

είναι σταθερό για μια δεδομένη μηχανή. Αντικαθιστάται από K σε αυτή την εξίσωση.

Εδώ,

φ είναι η φωτεινότητα ανά πόλο,

P είναι το πλήθος των πόλων,

N είναι το πλήθος των περιστροφών που κάνει η αρματούρα ανά λεπτό,

Z είναι το πλήθος των διαγωνίων της αρματούρας,

A είναι το πλήθος των παράλληλων διαδρομών.

Τώρα, από την εξίσωση μπορούμε να δούμε ότι το παραγόμενο EMF είναι ανάλογο με το γινόμενο της φωτεινότητας ανά πόλο και της ταχύτητας της αρματούρας.

Αν η ταχύτητα είναι σταθερή, τότε το παραγόμενο EMF είναι ανάλογο με τη φωτεινότητα ανά πόλο.

Όσο αυξάνεται το ρεύμα εξάρτησης ή το ρεύμα πεδίου (If), αυξάνονται και η φωτεινότητα και το παραγόμενο EMF.

Αν σχεδιάσουμε την παραγόμενη τάση στον άξονα Y και το ρεύμα πεδίου στον άξονα X, τότε η καμπύλη μαγνητοποίησης θα είναι όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα.

Η καμπύλη μαγνητοποίησης ενός DC generator είναι σημαντική επειδή δείχνει την κόλληση του μαγνητικού κυκλώματος. Αυτή η καμπύλη είναι επίσης γνωστή ως καμπύλη κόλλησης.

Σύμφωνα με τη μοριακή θεωρία της μαγνητισμού, τα μόρια ενός μαγνητικού υλικού, το οποίο δεν είναι μαγνητοποιημένο, δεν είναι τακτοποιημένα ή στοιχισμένα σε συγκεκριμένη σειρά. Όταν περνά ρεύμα μέσω του μαγνητικού υλικού, τα μόρια του τακτοποιούνται σε συγκεκριμένη σειρά. Έως μια συγκεκριμένη τιμή του ρεύματος πεδίου, τα μέγιστα μόρια είναι τακτοποιημένα. Σε αυτό το στάδιο, η φωτεινότητα που εγκαθίσταται στον πόλο αυξάνεται άμεσα με το ρεύμα πεδίου και η παραγόμενη τάση αυξάνεται επίσης. Εδώ, σε αυτή την καμπύλη, το σημείο B μέχρι το σημείο C δείχνει αυτό το φαινόμενο και αυτό το τμήμα της καμπύλης μαγνητοποίησης είναι σχεδόν μια ευθεία. Πάνω από ένα συγκεκριμένο σημείο (το σημείο C σε αυτή την καμπύλη) τα μη μαγνητοποιημένα μόρια γίνονται πολύ λιγότερα και γίνεται πολύ δύσκολο να αυξηθεί περαιτέρω η φωτεινότητα στον πόλο. Αυτό το σημείο ονομάζεται σημείο κόλλησης. Το σημείο C είναι επίσης γνωστό ως το γόνατο της καμπύλης μαγνητοποίησης. Μια μικρή αύξηση του μαγνητισμού απαιτεί πολύ μεγάλο ρεύμα πεδίου πάνω από το σημείο κόλλησης. Γι' αυτό, το πάνω μέρος της καμπύλης (από το σημείο C μέχρι το σημείο D) είναι καμπυλωμένο όπως φαίνεται στο σχήμα.

Η καμπύλη μαγνητοποίησης ενός DC generator δεν ξεκινά από μηδέν. Ξεκινά από μια τιμή παραγόμενης τάσης λόγω της υπόλοιπης μαγνητικής δύναμης.

Υπόλοιπη Μαγνητική Δύναμη

Σε φερρομαγνητικά υλικά, η μαγνητική δύναμη και η παραγόμενη τάση αυξάνονται όταν ρέει ρεύμα μέσω των κατανεμητών. Όταν το ρεύμα μειώνεται σε μηδέν, μένει κάποια μαγνητική δύναμη στον πυρήνα του κατανεμητή, γνωστή ως υπόλοιπη μαγνητική δύναμη. Ο πυρήνας ενός DC μηχανήματος είναι κατασκευασμένος από φερρομαγνητικό υλικό.