خصائص مولد التيار المستمر ذو السلك المتسلسل

تعريف مولد السلسلة

يُعرف المولد الكهربائي ذو التوصيل بالسلسلة بأنه مولد يتم فيه توصيل ملفات المجال، ملفات الأرماتور، ودارة الحمل الخارجية بالتسلسل، مما يجعل نفس التيار يمر عبر كل جزء.

 في هذه الأنواع من المولدات، يتم توصيل ملفات المجال، ملفات الأرماتور، ودارة الحمل الخارجية بالتسلسل كما هو موضح في الشكل أدناه.

لذلك، يمر نفس التيار عبر ملف الأرماتور، ملف المجال، والحمل.

لنفترض أن I = Ia = Isc = IL

حيث، Ia = تيار الأرماتور

Isc = تيار مجال السلسلة

IL = تيار الحمل

هناك عادة ثلاثة خصائص مهمة لمحرك التيار المستمر ذو التوصيل بالسلسلة تظهر العلاقة بين الكميات المختلفة مثل تيار مجال السلسلة أو تيار الإثارة، الجهد المولَّد، الجهد النهائي وتيار الحمل.

منحنى الخصائص المغناطيسية

المنحنى الذي يظهر العلاقة بين الجهد بدون حمل والتيار المغناطيسي للحث يسمى منحنى الخصائص المغناطيسية أو منحنى الدائرة المفتوحة. حيث أنه أثناء عدم وجود حمل، تكون طرفي الحمل مفتوحين، ولن يكون هناك تيار مجال في ملف المجال لأن الأرماتور، ملف المجال، والحمل متصلون بالتسلسل ويكونون دائرة مغلقة. لذلك، يمكن الحصول على هذا المنحنى عملياً عن طريق فصل ملف المجال وتحفيز المولد الكهربائي بواسطة مصدر خارجي.

في الرسم البياني، يظهر المنحنى AB الخصائص المغناطيسية لمولد التيار المستمر ذو التوصيل بالسلسلة. المنحنى خطي حتى يصل القطب إلى التشبع. بعد هذه النقطة، لا يزيد الجهد النهائي بشكل كبير مع زيادة التيار المغناطيسي. بسبب المغناطيسية المتبقية، يوجد جهد أولي عبر الأرماتور، لذا يبدأ المنحنى قليلاً فوق نقطة الأصل عند النقطة A.

منحنى الخصائص الداخلية

يظهر منحنى الخصائص الداخلية العلاقة بين الجهد المولَّد في الأرماتور وتيار الحمل. يأخذ هذا المنحنى بعين الاعتبار الانخفاض الناجم عن تأثير ديماغنتيزينج للتفاعل الأرماتوري، مما يجعل الجهد المولَّد الفعلي (Eg) أقل من الجهد بدون حمل (E0). لذا، ينخفض المنحنى قليلاً من منحنى الدائرة المفتوحة. في الرسم البياني، يمثل المنحنى OC هذه الخصائص الداخلية.

منحنى الخصائص الخارجية

يظهر منحنى الخصائص الخارجية التغير في الجهد النهائي (V) مع تيار الحمل (IL). يتم الحصول على الجهد النهائي لهذا النوع من المولدات عن طريق طرح الانخفاض الأومي بسبب مقاومة الأرماتور (Ra) ومقاومة مجال السلسلة (Rsc) من الجهد المولَّد الفعلي (Eg).

الجهد النهائي V = Eg – I(Ra + Rsc)

يقع منحنى الخصائص الخارجية تحت منحنى الخصائص الداخلية لأن قيمة الجهد النهائي أقل من الجهد المولَّد. هنا في الشكل، يظهر المنحنى OD الخصائص الخارجية لمولد التيار المستمر ذو التوصيل بالسلسلة.

من خلال الخصائص لمولد التيار المستمر ذو التوصيل بالسلسلة، يمكننا رؤية أن مع زيادة الحمل (وبالتالي تيار الحمل)، يرتفع الجهد النهائي في البداية. ومع ذلك، بعد الوصول إلى ذروته، يبدأ في الانخفاض بسبب تأثير ديماغنتيزينج للتفاعل الأرماتوري. الخط المنقط في الشكل يظهر هذا الظاهرة، مما يشير إلى أن التيار يبقى تقريباً ثابتاً رغم تغير مقاومة الحمل. عندما يزيد الحمل، يزيد أيضاً تيار المجال لأنه متصل بالتسلسل مع الحمل. وبالمثل، يزيد تيار الأرماتور لأنه متصل بالتسلسل أيضاً. ومع ذلك، بسبب التشبع، لا يزيد قوة المجال المغناطيسي والجهد المندفع بشكل كبير. يؤدي زيادة تيار الأرماتور إلى زيادة أكبر في تفاعل الأرماتور، مما يؤدي إلى انخفاض في جهد الحمل. إذا انخفض جهد الحمل، ينخفض أيضاً تيار الحمل، حيث أن التيار يتناسب مع الجهد (قانون أوم). تعني هذه الآثار المتزامنة أنه لا يوجد تغيير كبير في تيار الحمل في الجزء المنقط من منحنى الخصائص الخارجية. هذا السلوك يجعل مولد التيار المستمر ذو التوصيل بالسلسلة مولداً للتيار الثابت.

مولد التيار الثابت

يُعرف مولد التيار المستمر ذو التوصيل بالسلسلة بمولد التيار الثابت لأن تيار الحمل يبقى ثابتاً تقريباً رغم التغيرات في مقاومة الحمل.