Kenmerken van seriegewonden gelijkstroomgenerator

Definitie van Seriegenerator

Een seriegewonden gelijkstroomgenerator wordt gedefinieerd als een generator waarbij de veldwindingen, armatuurwindingen en externe belastingschakeling in serie zijn verbonden, waardoor dezelfde stroom door elk deel loopt.

 Bij dit type generatoren zijn de veldwindingen, armatuurwindingen en externe belastingschakeling allemaal in serie verbonden, zoals in de onderstaande figuur is weergegeven.

Daarom stroomt dezelfde stroom door de armatuurwinding, veldwinding en de belasting.

Laat, I = Ia = Isc = IL

Hierbij, Ia = armatuurstroom

Isc = reeks veldstroom

IL = belastingsstroom

Er zijn over het algemeen drie belangrijkste kenmerken van een seriegewonde gelijkstroomgenerator die de relatie tussen verschillende grootheden laten zien, zoals reeks veldstroom of opwekkingstroom, opgewekte spanning, aansluitspanning en belastingsstroom.

Magnetische Kenmerkcurve

De curve die de relatie tussen de leegloopspanning en de veldopwekkingstroom toont, wordt magnetische of open circuit kenmerkcurve genoemd. Omdat er bij leegloop geen veldstroom in het veld is, omdat de armatuur, veld en belasting in serie zijn verbonden en deze drie een gesloten lus van het circuit vormen, kan deze curve praktisch worden verkregen door de veldwinding te scheiden en de gelijkstroomgenerator met een externe bron te voeden.

In de diagram toont de AB-curve het magnetische kenmerk van een seriegewonde gelijkstroomgenerator. De curve is lineair tot de polen verzadigd raken. Na dit punt neemt de aansluitspanning niet significant toe met extra veldstroom. Door restmagnetisme is er een initiële spanning over de armatuur, zodat de curve iets boven de oorsprong begint bij punt A.

Interne Kenmerkcurve

De interne kenmerkcurve toont de relatie tussen de in de armatuur opgewekte spanning en de belastingsstroom. Deze curve houdt rekening met het valverschil veroorzaakt door het demagnetiserende effect van de armatuurreactie, waardoor de daadwerkelijke opgewekte spanning (Eg) kleiner is dan de leegloopspanning (E0). Daarom daalt de curve lichtelijk vanaf de open circuit kenmerkcurve. In de diagram vertegenwoordigt de OC-curve dit interne kenmerk.

Externe Kenmerkcurve

De externe kenmerkcurve toont de variatie van de aansluitspanning (V) met de belastingsstroom (IL). De aansluitspanning van dit type generator wordt verkregen door het ohmische valverschil vanwege de armatuurweerstand (Ra) en de reeksveldweerstand (Rsc) af te trekken van de daadwerkelijk opgewekte spanning (Eg).

Aansluitspanning V = Eg – I(Ra + Rsc)

De externe kenmerkcurve ligt onder de interne kenmerkcurve omdat de waarde van de aansluitspanning kleiner is dan de opgewekte spanning. In de figuur toont de OD-curve het externe kenmerk van de seriegewonde gelijkstroomgenerator.

Uit de kenmerken van een seriegewonde gelijkstroomgenerator kunnen we zien dat wanneer de belasting toeneemt (en dus de belastingsstroom), de aansluitspanning aanvankelijk stijgt. Echter, na het bereiken van een piek begint deze te dalen door het demagnetiserende effect van de armatuurreactie. De gestippelde lijn in de figuur toont dit fenomeen, wat aangeeft dat de stroom ongeveer constant blijft ondanks veranderingen in de belastingsweerstand. Wanneer de belasting toeneemt, neemt ook de veldstroom toe, omdat het veld in serie is verbonden met de belasting. Op vergelijkbare wijze neemt de armatuurstroom toe, omdat deze ook in serie is verbonden. Echter, door verzadiging nemen de magnetische veldsterkte en de geïnduceerde spanning niet significant toe. De toegenomen armatuurstroom leidt tot een grotere armatuurreactie, wat resulteert in een daling van de belastingspanning. Als de belastingspanning daalt, neemt de belastingsstroom ook af, omdat de stroom evenredig is aan de spanning (Ohm's wet). Deze simultane effecten betekenen dat er geen significante verandering is in de belastingsstroom in het gestippelde deel van de externe kenmerkcurve. Dit gedrag maakt de seriegelijkstroomgenerator een constante stroomgenerator.

Constante Stroomgenerator

Een seriegewonde gelijkstroomgenerator staat bekend als een constante stroomgenerator omdat de belastingsstroom ongeveer constant blijft ondanks variaties in de belastingsweerstand.