ویژگی‌های ژنراتور دی‌سی سری‌پیچ

تعریف مولد سری

مولد دی‌سی پیچیده سری به عنوان یک مولد تعریف می‌شود که در آن پیچیده مغناطیسی، پیچیده آرماتور و مدار بار خارجی به صورت سری متصل شده‌اند، که باعث می‌شود جریان یکسانی از هر قسمت عبور کند.

 در این نوع مولدها، پیچیده مغناطیسی، پیچیده آرماتور و مدار بار خارجی به صورت سری متصل شده‌اند، همان‌طور که در شکل زیر نشان داده شده است.

بنابراین، جریان یکسانی از پیچیده آرماتور، پیچیده مغناطیسی و بار عبور می‌کند.

فرض کنید، I = Ia = Isc = IL

در اینجا، Ia = جریان آرماتور

Isc = جریان پیچیده سری

IL = جریان بار

به طور کلی، سه ویژگی مهم مولد دی‌سی پیچیده سری وجود دارد که رابطه بین کمیت‌های مختلفی مانند جریان پیچیده سری یا جریان برانگیزش، ولتاژ تولید شده، ولتاژ ترمینال 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 مدار باز نامیده می‌شود. زیرا در حالت بدون بار، ترمینال‌های بار مدار باز هستند، بنابراین جریان مغناطیسی در پیچیده مغناطیسی وجود نخواهد داشت، چون آرماتور، پیچیده مغناطیسی و بار به صورت سری متصل شده‌اند و این سه مولفه یک مدار حلقه بسته را تشکیل می‌دهند. بنابراین، این منحنی می‌تواند به صورت عملی با جدا کردن پیچیده مغناطیسی و برانگیزش مولد دی‌سی با یک منبع خارجی به دست آید.

در نمودار، منحنی AB مشخصه مغناطیسی یک مولد دی‌سی پیچیده سری را نشان می‌دهد. این منحنی تا زمانی که قطب‌ها به اشباع می‌رسند خطی است. بعد از این نقطه، ولتاژ ترمینال به طور قابل توجهی با افزایش جریان مغناطیسی اضافی افزایش نمی‌یابد. به دلیل مغناطیسی 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 افت ناشی از اثر دیمگنتیزاسیون 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 پایین می‌آید. در نمودار، منحنی OC این مشخصه داخلی را نشان می‌دهد.

منحنی مشخصه خارجی

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

ولتاژ ترمینال V = Eg – I(Ra + Rsc)

منحنی مشخصه خارجی زیر منحنی مشخصه داخلی قرار دارد چون مقدار ولتاژ ترمینال کمتر از ولتاژ تولید شده است. در این نمودار، منحنی OD مشخصه خارجی مولد دی‌سی پیچیده سری را نشان می‌دهد.

از مشخصه‌های مولد دی‌سی پیچیده سری می‌توان دید که با افزایش بار (و در نتیجه جریان بار)، ولتاژ ترمینال ابتدا افزایش می‌یابد. اما پس از رسیدن به یک نقطه اوج، به دلیل اثر دیمگنتیزاسیون واکنش آرماتور، شروع به کاهش می‌کند. خط نقطه‌چین در نمودار این پدیده را نشان می‌دهد که نشان می‌دهد جریان تقریباً ثابت می‌ماند در حالی که مقاومت بار تغییر می‌کند. وقتی بار افزایش می‌یابد، جریان مغناطیسی نیز افزایش می‌یابد، زیرا مغناطیسی به صورت سری با بار متصل شده است. به طور مشابه، جریان آرماتور نیز افزایش می‌یابد زیرا به صورت سری متصل شده است. اما به دلیل اشباع، قدرت مغناطیسی و ولتاژ القایی به طور قابل توجهی افزایش نمی‌یابد. افزایش جریان آرماتور باعث افت ولتاژ بار می‌شود. اگر ولتاژ بار کاهش یابد، جریان بار نیز کاهش می‌یابد، زیرا جریان متناسب با ولتاژ است (قانون اوهم). این اثرهای همزمان به این معنی است که در بخش نقطه‌چین منحنی مشخصه خارجی، تغییر قابل توجهی در جریان بار وجود ندارد. این رفتار مولد دی‌سی پیچیده سری را به یک مولد جریان ثابت تبدیل می‌کند.

مولد جریان ثابت

مولد دی‌سی پیچیده سری به عنوان یک مولد جریان ثابت شناخته می‌شود چون جریان بار تقریباً ثابت می‌ماند حتی با تغییرات مقاومت بار.