Sarjakytkennäisen DC-generaattorin ominaisuudet

Sarjapilaajan määritelmä

Sarjavirta-DC-pilaaja on pilaaja, jossa kenttäpyyhdykset, armatuuri-pyörykset ja ulkoinen kuorma-kiertokulku ovat yhdistetty sarjaan, mikä aiheuttaa saman virran kulkevan kautta kunkin osan.

 Tässä tyyppisissä pilaajissa kenttäpyyhdykset, armatuuri-pyörykset ja ulkoinen kuorma-kiertokulku ovat yhdistetty sarjaan, kuten alla olevassa kuviossa näkyy.

Näin ollen sama virta kulkee armatuuri-pyöryksen, kenttäpyyhdyksen ja kuorman läpi.

Olkoon I = Ia = Isc = IL

Tässä, Ia = armatuurivirta

Isc = sarjakenttävirta

IL = kuormavirta

Sarjavirta-DC-pilaajalla on yleensä kolme tärkeintä ominaisuutta, jotka näyttävät eri suureiden, kuten sarjakenttävirran tai magneuttamisvirran, generoidun jännitteen, terminaalijännitteen ja kuormavirran välisen suhteen.

Magneettinen ominaisuuskäyrä

Käyrä, joka näyttää suhteen nolla-kuormajännitteen ja kentän magneuttamisvirran välillä, kutsutaan magneettiseksi tai avoimen piirin ominaisuuskäyräksi. Koska nolla-kuormassa kuormatermit ovat avoimessa piirissä, ei ole kenttävirtaa kentässä, koska armatuuri, kenttä ja kuorma ovat yhdistetty sarjaan ja nämä kolme muodostavat suljetun piirin. Tämä käyrä voidaan käytännössä saada erottamalla kenttäpyyhdykset ja magneuttamalla DC-pilaajaa ulkoisella lähdevirta.

Kuviossa AB-käyrä näyttää sarjavirta-DC-pilaajan magneettisen ominaisuuden. Käyrä on lineaarinen kunnes polttoimet saavuttavat tyydytyneisyyden. Tämän pisteen jälkeen terminaalijännite ei enää merkittävästi kasva lisäkenttävirran myötä. Residuaalimagneutuksen vuoksi on alkuhetkellä jännite armatuurin yli, joten käyrä alkaa hieman alkuperäisenä pisteenä A.

Sisäinen ominaisuuskäyrä

Sisäinen ominaisuuskäyrä näyttää suhteen armatuuriin generoidussa jännitteessä ja kuormavirrassa. Tämä käyrä ottaa huomioon pudotuksen, joka johtuu armatuurin reaktion demagneuttivasta vaikutuksesta, mikä tekee siitä todellisen generoidun jännitteen (Eg) pienemmän kuin nolla-kuormajännitteen (E0). Siksi käyrä laskee hieman avoimen piirin ominaisuuskäyrästä. Kuviossa OC-käyrä edustaa tätä sisäistä ominaisuutta.

Ulkoinen ominaisuuskäyrä

Ulkoinen ominaisuuskäyrä näyttää terminaalijännitteen (V) vaihtelun kuormavirran (IL) mukaan. Tällaisen pilaajan terminaalijännite saadaan vähentämällä ohminen pudotus armatuuriresistanssin (Ra) ja sarjakenttäresistanssin (Rsc) vuoksi todellisesta generoidusta jännitteestä (Eg).

Terminaali-jännite V = Eg – I(Ra + Rsc)

Ulkoinen ominaisuuskäyrä sijaitsee sisäisen ominaisuuskäyrän alapuolella, koska terminaalijännitteen arvo on pienempi kuin generoidun jännitteen. Tässä kuviossa OD-käyrä näyttää sarjavirta-DC-pilaajan ulkoisen ominaisuuden.

Sarjavirta-DC-pilaajan ominaisuuksista nähdään, että kun kuorma kasvaa (ja siten kuormavirta), terminaalijännite aluksi nousee. Kuitenkin huipun saavuttamisen jälkeen se alkaa laskea armatuurin reaktion demagneuttivasta vaikutuksesta. Kuvion katkoviiva näyttää tämän ilmiön, viittaamalla siihen, että virta pysyy melko vakiona kuormaresistanssin muutosten huolimatta. Kun kuorma kasvaa, niin kasvaa myös kenttävirta, koska kenttä on yhdistetty sarjaan kuormaan. Samoin armatuurivirta kasvaa, koska se on myös yhdistetty sarjaan. Kuitenkin tyydytyneisyyden vuoksi magneettikentän voima ja indusoitu jännite eivät merkittävästi kasva. Kasvava armatuurivirta johtaa suurempaan armatuurin reaktioon, mikä aiheuttaa kuormajännitteen pudotuksen. Jos kuormajännite laskee, niin laskee myös kuormavirta, koska virta on verrannollinen jännitteeseen (Ohmin laki). Nämä samanaikaiset vaikutukset tarkoittavat, että kuormavirta ei muutu merkittävästi ulkoisen ominaisuuskäyrän katkoviivassa. Tämä käyttäytyminen tekee sarjavirta-DC-pilaajasta vakiovirtapilaajan.

Vakiovirtapilaaja

Sarjavirta-DC-pilaaja tunnetaan vakiovirtapilaajana, koska kuormavirta pysyy melko vakiona kuormaresistanssin vaihteluista huolimatta.