ویژگی‌های ژنراتور دی‌سی سری

تعریف مولد سری

مولد DC سری‌پیچ، به عنوان مولدی تعریف می‌شود که در آن پیچ‌های مغناطیسی، پیچ‌های آرماتور و مدار بار خارجی به صورت سری متصل شده‌اند، باعث می‌شود همان جریان از هر بخش عبور کند.

 در این نوع مولدها، پیچ‌های مغناطیسی، پیچ‌های آرماتور و مدار بار خارجی به صورت سری متصل شده‌اند، مانند آنچه در شکل زیر نشان داده شده است.

بنابراین، همان جریان از پیچ آرماتور، پیچ مغناطیسی و بار عبور می‌کند.

فرض کنید، I = Ia = Isc = IL

در اینجا، Ia = جریان آرماتور

Isc = جریان پیچ مغناطیسی سری

IL = جریان بار

معمولاً سه ویژگی مهم مولد DC سری‌پیچ وجود دارد که رابطه بین مقادیر مختلفی مانند جریان پیچ مغناطیسی یا جریان برانگیزش، ولتاژ تولید شده، ولتاژ انتهایی و جریان بار را نشان می‌دهند.

منحنی مشخصه مغناطیسی

منحنی که رابطه بین ولتاژ بدون بار و جریان برانگیزش مغناطیسی را نشان می‌دهد منحنی مشخصه مغناطیسی یا منحنی مدار باز نامیده می‌شود. زیرا در حالت بدون بار، انتهای بار باز می‌شود، بنابراین هیچ جریان مغناطیسی در پیچ مغناطیسی وجود نخواهد داشت، چون آرماتور، پیچ مغناطیسی و بار به صورت سری متصل شده‌اند و این سه مولفه یک مدار حلقه‌ای بسته تشکیل می‌دهند. بنابراین، این منحنی می‌تواند به طور عملی با جدا کردن پیچ مغناطیسی و برانگیزش مولد DC با یک منبع خارجی به دست آید.

در نمودار، منحنی AB مشخصه مغناطیسی یک مولد DC سری‌پیچ را نشان می‌دهد. این منحنی تا زمانی که قطب‌ها به اشباع می‌رسند خطی است. بعد از این نقطه، ولتاژ انتهایی با افزایش جریان مغناطیسی به طور قابل توجهی افزایش نمی‌یابد. به دلیل مغناطیس باقی‌مانده، ولتاژ اولیه‌ای در آرماتور وجود دارد، بنابراین منحنی از نقطه A که کمی بالاتر از مبدأ است شروع می‌شود.

منحنی مشخصه داخلی

منحنی مشخصه داخلی رابطه بین ولتاژ تولید شده در آرماتور و جریان بار را نشان می‌دهد. این منحنی کاهش ناشی از اثر دی‌مغناطیسی واکنش آرماتور را در نظر می‌گیرد، که باعث می‌شود ولتاژ تولید شده (Eg) کمتر از ولتاژ بدون بار (E0) باشد. بنابراین، این منحنی کمی از منحنی مشخصه مدار باز کاهش می‌یابد. در نمودار، منحنی OC این مشخصه داخلی را نشان می‌دهد.

منحنی مشخصه خارجی

منحنی مشخصه خارجی تغییرات ولتاژ انتهایی (V) با جریان بار (IL) را نشان می‌دهد. ولتاژ انتهایی این نوع مولد با کسر کاهش اهمی از مقاومت آرماتور (Ra) و مقاومت پیچ مغناطیسی سری (Rsc) از ولتاژ تولید شده (Eg) به دست می‌آید.

ولتاژ انتهایی V = Eg – I(Ra + Rsc)

منحنی مشخصه خارجی زیر منحنی مشخصه داخلی قرار دارد زیرا مقدار ولتاژ انتهایی کمتر از ولتاژ تولید شده است. در این نمودار، منحنی OD مشخصه خارجی یک مولد DC سری‌پیچ را نشان می‌دهد.

از مشخصات یک مولد DC سری‌پیچ می‌توان دریافت که با افزایش بار (و در نتیجه جریان بار)، ولتاژ انتهایی ابتدا افزایش می‌یابد. اما پس از رسیدن به یک اوج، به دلیل اثر دی‌مغناطیسی واکنش آرماتور، کاهش می‌یابد. خط نقطه‌چین در نمودار این پدیده را نشان می‌دهد که جریان تقریباً ثابت باقی می‌ماند، حتی با تغییر مقاومت بار. وقتی بار افزایش می‌یابد، جریان مغناطیسی نیز افزایش می‌یابد، زیرا پیچ مغناطیسی به صورت سری با بار متصل شده است. به همین ترتیب، جریان آرماتور نیز افزایش می‌یابد، زیرا به صورت سری متصل شده است. اما به دلیل اشباع، قوت میدان مغناطیسی و ولتاژ القایی به طور قابل توجهی افزایش نمی‌یابد. افزایش جریان آرماتور باعث کاهش ولتاژ بار می‌شود. اگر ولتاژ بار کاهش یابد، جریان بار نیز کاهش می‌یابد، زیرا جریان متناسب با ولتاژ (قانون اهم) است. این اثرات همزمان به این معنی است که در بخش نقطه‌چین منحنی مشخصه خارجی تغییر قابل توجهی در جریان بار وجود ندارد. این رفتار مولد DC سری‌پیچ را به یک مولد جریان ثابت تبدیل می‌کند.

مولد جریان ثابت

مولد DC سری‌پیچ به عنوان یک مولد جریان ثابت شناخته می‌شود زیرا جریان بار تقریباً ثابت باقی می‌ماند، حتی با تغییر مقاومت بار.