Magnetisatiekromme van gelijkstroomgenerator

Magnetisatiecurve van DC-generator

Belangrijkste inzichten:

Definitie van de magnetisatiecurve: De magnetisatiecurve van een DC-machine toont het verband tussen het veldstroom en de armatuurterminalspanning bij open circuit.

Belang: De magnetisatiecurve geeft de verzadiging van het magnetische circuit aan, cruciaal voor het begrijpen van de efficiëntie van de generator.

Verzadigingspunt: Dit punt, ook bekend als de knie van de curve, toont waarbij verdere toename van het veldstroom slechts minimale toenames in flux oplevert.

Moleculaire uitlijning: Naarmate het veldstroom toeneemt, aligneren de magnetische moleculen, wat leidt tot een toename in flux en opgewekte spanning totdat verzadiging optreedt.

Residuële magnetisme: Zelfs wanneer de stroom nul is, blijft er enig magnetisme over in het kern van de generator, wat de magnetisatiecurve beïnvloedt.

De magnetisatiecurve van een DC-generator geeft het verband weer tussen het veldstroom en de armatuurterminalspanning bij open circuit.

Wanneer de DC-generator wordt aangedreven door een primaire aandrijving, wordt een elektromotorische kracht (emf) geïnduceerd in de armatuur. De opgewekte emf in de armatuur wordt gegeven door de expressie

is constant voor een bepaalde machine. Het wordt vervangen door K in deze vergelijking.

Hier,

φ is de flux per pool,

P is het aantal polen,

N is het aantal omwentelingen per minuut gemaakt door de armatuur,

Z is het aantal armatuurleiders,

A is het aantal parallelle paden.

Uit de vergelijking kunnen we duidelijk zien dat de opgewekte emf recht evenredig is met het product van de flux per pool en de snelheid van de armatuur.

Als de snelheid constant is, dan is de opgewekte emf recht evenredig met de flux per pool.

Naarmate de opwekkingsstroom of veldstroom (If) toeneemt, neemt ook de flux en de opgewekte emf toe.

Als we de opgewekte spanning op de Y-as en de veldstroom op de X-as plotten, zal de magnetisatiecurve er als in de onderstaande figuur uitzien.

De magnetisatiecurve van een DC-generator is belangrijk omdat ze de verzadiging van het magnetische circuit aantoont. Deze curve staat ook bekend als de verzadigingscurve.

Volgens de molecuulaire theorie van magnetisme zijn de moleculen van een magnetisch materiaal, dat niet gemagnetiseerd is, niet gerangschikt of uitgelijnd in een bepaalde volgorde. Wanneer stroom door het magnetische materiaal loopt, worden de moleculen in een bepaalde volgorde gerangschikt. Tot een bepaalde waarde van het veldstroom zijn de maximale moleculen gerangschikt. In dit stadium neemt de flux die in de pool wordt opgewekt direct toe met het veldstroom, en neemt de opgewekte spanning ook toe. Hier, in deze curve, toont het punt B tot het punt C dit verschijnsel, en dit deel van de magnetisatiecurve is bijna een rechte lijn. Boven een bepaald punt (punt C in deze curve) worden de niet-ge-magnetiseerde moleculen zeer weinig en wordt het erg moeilijk om de poolflux verder te verhogen. Dit punt wordt het verzadigingspunt genoemd. Punt C staat ook bekend als de knie van de magnetisatiecurve. Een kleine toename in magnetisme vereist een zeer grote veldstroom boven het verzadigingspunt. Daarom is het bovenste deel van de curve (punt C tot punt D) gebogen zoals in de figuur getoond.

De magnetisatiecurve van een DC-generator begint niet onmiddellijk vanaf nul. Het begint bij een waarde van de opgewekte spanning als gevolg van residuële magnetisme.

Residuële magnetisme

In ferromagnetische materialen neemt de magnetische kracht en de opgewekte spanning toe naarmate stroom door de spoelen stroomt. Wanneer de stroom teruggebracht wordt tot nul, blijft enige magnetische kracht over in het kern van de spoel, bekend als residuël magnetisme. De kern van een DC-machine is gemaakt van ferromagnetisch materiaal.