Eigenschaften des Serienwirbel-DG

Reihenschluss-Generator-Definition

Ein Reihenschluss-Gleichstromgenerator ist definiert als ein Generator, bei dem die Feldwicklungen, die Ankerwicklungen und der externe Lastkreis in Reihe geschaltet sind, sodass derselbe Strom durch jeden Teil fließt.

 Bei diesen Arten von Generatoren sind die Feldwicklungen, die Ankerwicklungen und der externe Lastkreis wie in der folgenden Abbildung gezeigt in Reihe geschaltet.

Daher fließt derselbe Strom durch die Ankerwicklung, die Feldwicklung und die Last.

Sei, I = Ia = Isc = IL

Hierbei bedeutet Ia = Ankerstrom

Isc = Reihenfeldstrom

IL = Laststrom

Es gibt im Allgemeinen drei wichtigste Eigenschaften eines Reihenschluss-Gleichstromgenerators, die die Beziehungen zwischen verschiedenen Größen wie Reihenfeldstrom oder Erregungsstrom, erzeugter Spannung, Endspannung und Laststrom zeigen.

Magnetische Kennlinie

Die Kurve, die die Beziehung zwischen Leerlaufspannung und Felderregungsstrom zeigt, wird als magnetische oder offene Schleifkennlinie bezeichnet. Da bei Leerlauf die Lastanschlüsse offen sind, fließt kein Feldstrom, da Anker, Feld und Last in Reihe geschaltet sind und diese drei einen geschlossenen Kreis bilden. Diese Kurve kann praktisch durch Trennen der Feldwicklung und Anregung des Gleichstromgenerators durch eine externe Quelle erhalten werden.

In der Abbildung zeigt die AB-Kurve die magnetische Kennlinie eines Reihenschluss-Gleichstromgenerators. Die Kurve ist linear, bis die Pole gesättigt sind. Danach steigt die Endspannung nicht mehr signifikant mit zusätzlichen Feldstrom. Aufgrund des Restmagnetismus gibt es eine anfängliche Spannung über dem Anker, so dass die Kurve leicht oberhalb des Ursprungs am Punkt A beginnt.

Interne Kennlinie

Die interne Kennlinie zeigt die Beziehung zwischen der im Anker erzeugten Spannung und dem Laststrom. Diese Kurve berücksichtigt den Abfall, der durch die entmagnetisierende Wirkung der Ankerreaktion verursacht wird, wodurch die tatsächlich erzeugte Spannung (Eg) geringer ist als die Leerlaufspannung (E0). Daher fällt die Kurve leicht von der offenen Schleifkennlinie ab. In der Abbildung repräsentiert die OC-Kurve diese interne Kennlinie.

Externe Kennlinie

Die externe Kennlinie zeigt die Variation der Endspannung (V) mit dem Laststrom (IL). Die Endspannung dieses Typs von Generator ergibt sich, indem der ohmsche Abfall aufgrund des Ankerwiderstands (Ra) und des Reihenfeldwiderstands (Rsc) von der tatsächlich erzeugten Spannung (Eg) subtrahiert wird.

Endspannung V = Eg – I(Ra + Rsc)

Die externe Kennlinie liegt unter der internen Kennlinie, weil der Wert der Endspannung geringer ist als die erzeugte Spannung. In der Abbildung zeigt die OD-Kurve die externe Kennlinie des Reihenschluss-Gleichstromgenerators.

Aus den Eigenschaften eines Reihenschluss-Gleichstromgenerators können wir sehen, dass die Endspannung zunächst ansteigt, wenn die Last (und damit der Laststrom) zunimmt. Nach Erreichen eines Maximums fällt sie jedoch aufgrund der entmagnetisierenden Wirkung der Ankerreaktion. Die gepunktete Linie in der Abbildung zeigt dieses Phänomen, indem sie andeutet, dass der Strom trotz Veränderungen des Lastwiderstands etwa konstant bleibt. Wenn die Last zunimmt, nimmt auch der Feldstrom zu, da das Feld in Reihe mit der Last geschaltet ist. Ähnlich nimmt der Ankerstrom zu, da er ebenfalls in Reihe geschaltet ist. Aufgrund der Sättigung nimmt jedoch die magnetische Feldstärke und die induzierte Spannung nicht signifikant zu. Der erhöhte Ankerstrom führt zu einer größeren Ankerreaktion, was zu einem Abfall der Lastspannung führt. Fällt die Lastspannung, fällt auch der Laststrom, da der Strom proportional zur Spannung (Ohmsches Gesetz) ist. Diese gleichzeitigen Effekte bedeuten, dass es keinen signifikanten Wechsel im Laststrom in dem gepunkteten Bereich der externen Kennlinie gibt. Dieses Verhalten macht den Reihenschluss-Gleichstromgenerator zu einem konstanten Stromgenerator.

Konstanter Stromgenerator

Ein Reihenschluss-Gleichstromgenerator wird als konstanter Stromgenerator bezeichnet, weil der Laststrom trotz Veränderungen des Lastwiderstands nahezu konstant bleibt.