منحنی مغناطیسی ژنراتور مستقیم جریان

ژنراتور دی‌سی که منحنی مغناطیسی آن را نشان می‌دهد

آموخته‌های کلیدی:

تعریف منحنی مغناطیسی: منحنی مغناطیسی یک ماشین دی‌سی رابطه بین جریان میدان و ولتاژ پایانه آرماتور در مدار باز را نشان می‌دهد.

اهمیت: منحنی مغناطیسی اشباع مدار مغناطیسی را نشان می‌دهد، که برای درک کارایی ژنراتور ضروری است.

نقطه اشباع: این نقطه، که همچنین به عنوان زانوی منحنی شناخته می‌شود، نشان می‌دهد که افزایش بیشتر جریان میدان تغییرات کمی در فلوکس ایجاد می‌کند.

هم‌راستا شدن مولکول‌ها: با افزایش جریان میدان، مولکول‌های مغناطیسی هم‌راستا می‌شوند، که باعث افزایش فلوکس و ولتاژ تولید شده تا رسیدن به اشباع می‌شود.

مغناطیس باقی‌مانده: حتی وقتی جریان صفر است، مقداری مغناطیسی در هسته ژنراتور باقی می‌ماند که بر منحنی مغناطیسی تأثیر می‌گذارد.

منحنی ژنراتور دی‌سی رابطه بین جریان میدان و ولتاژ پایانه آرماتور در مدار باز را نشان می‌دهد.

وقتی ژنراتور دی‌سی توسط یک محرک اصلی به حرکت درآید، یک القای الکتروموتوئی (emf) در آرماتور ایجاد می‌شود. القای تولید شده در آرماتور با یک عبارت مشخص می‌شود

برای یک ماشین خاص ثابت است. در این معادله با K جایگزین می‌شود.

در اینجا،

φ فلوکس هر قطب است،

P تعداد قطب‌ها،

N تعداد دورهای انجام شده توسط آرماتور در دقیقه،

Z تعداد رساناهای آرماتور،

A تعداد مسیرهای موازی.

حالا، از طریق این معادله می‌توان واضح دید که القای تولید شده مستقیماً متناسب با حاصلضرب فلوکس هر قطب و سرعت آرماتور است.

اگر سرعت ثابت باشد، القای تولید شده مستقیماً متناسب با فلوکس هر قطب است.

با افزایش جریان تحریک یا جریان میدان (If)، فلوکس و القای تولید شده نیز افزایش می‌یابند.

اگر ولتاژ تولید شده را روی محور Y و جریان میدان را روی محور X رسم کنیم، منحنی مغناطیسی به شکل زیر خواهد بود.

منحنی مغناطیسی یک ژنراتور دی‌سی مهم است زیرا اشباع مدار مغناطیسی را نشان می‌دهد. این منحنی همچنین به عنوان منحنی اشباع شناخته می‌شود.

بر اساس نظریه مولکولی مغناطیس، مولکول‌های یک ماده مغناطیسی که مغناطیس نشده است، به ترتیب مشخصی مرتب نیستند. وقتی جریان از طریق ماده مغناطیسی عبور می‌کند، مولکول‌های آن به ترتیب مشخصی مرتب می‌شوند. تا مقدار خاصی از جریان میدان، حداکثر مولکول‌ها مرتب می‌شوند. در این مرحله، فلوکس ایجاد شده در قطب مستقیماً با جریان میدان افزایش می‌یابد و ولتاژ تولید شده نیز افزایش می‌یابد. در این منحنی، بخش B تا C این پدیده را نشان می‌دهد و این بخش از منحنی مغناطیسی تقریباً یک خط مستقیم است. بالای نقطه خاصی (نقطه C در این منحنی) مولکول‌های غیرمغناطیسی بسیار کم می‌شوند و افزایش بیشتر فلوکس قطب بسیار دشوار می‌شود. این نقطه نقطه اشباع نامیده می‌شود. نقطه C همچنین به عنوان زانوی منحنی مغناطیسی شناخته می‌شود. افزایش کوچکی در مغناطیسیت نیازمند جریان میدان بسیار بزرگی بالای نقطه اشباع است. به همین دلیل بخش بالایی منحنی (نقطه C تا D) انحنا دارد مانند شکل نشان داده شده.

منحنی مغناطیسی یک ژنراتور دی‌سی از صفر شروع نمی‌شود. از یک مقدار ولتاژ تولید شده به دلیل مغناطیس باقی‌مانده شروع می‌شود.

مغناطیس باقی‌مانده

در مواد فرومغناطیسی، قدرت مغناطیسی و ولتاژ تولید شده با جریان عبوری از سیم‌پیچ‌ها افزایش می‌یابد. وقتی جریان به صفر کاهش یابد، مقداری از قدرت مغناطیسی در هسته سیم‌پیچ باقی می‌ماند که به آن مغناطیس باقی‌مانده گفته می‌شود. هسته یک ماشین دی‌سی از ماده فرومغناطیسی ساخته شده است.