Egenskaper hos seriekopplad DC-generator

Seriegeneratordefinition

En seriekopplad DC-generator definieras som en generator där fältdelarna, armaturdelarna och den externa belastningskretsen är kopplade i serie, vilket gör att samma ström flödar genom varje del.

 I dessa typer av generatorer är fältdelarna, armaturdelarna och den externa belastningskretsen alla kopplade i serie, som visas i figuren nedan.

Därför flödar samma ström genom armaturvindningen, fältvindningen och belastningen.

Låt, I = Ia = Isc = IL

Här, Ia = armaturström

Isc = seriefältström

IL = belastningsström

Det finns generellt tre viktigaste egenskaper hos seriekopplade DC-generatorer som visar relationen mellan olika storheter såsom seriefältström eller spänningsström, genererat spänning, terminalspänning och belastningsström.

Magnetisk karakteristikkurva

Kurvan som visar relationen mellan tomströmsvoltaget och fältspetsströmmen kallas magnetisk eller öppen krets-karakteristikkurva. Eftersom vid tomström är belastningskontakterna öppna, kommer det inte att finnas någon fältström i fältet eftersom armaturen, fältet och belastningen är seriekopplade och dessa tre bildar en sluten krets. Så denna kurva kan praktiskt erhållas genom att separera fältvindningen och ansluta DC-generatorn till en extern källa.

I diagrammet visar kurvan AB den magnetiska karaktäristiken för en seriekopplad DC-generator. Kurvan är linjär tills polerna når mättnad. Efter detta punkt ökar terminalspänningen inte betydligt med ytterligare fältström. På grund av residuella magnetism finns det ett initialt spänning över armaturen, så kurvan börjar lite ovanför origo vid punkt A.

Intern karakteristikkurva

Den interna karakteristikkurvan visar relationen mellan det genererade spänning i armaturen och belastningsströmmen. Denna kurva tar hänsyn till minskningen orsakad av armaturreaktionens avmagnetiserande effekt, vilket gör det faktiska genererade spänning (Eg) mindre än tomströmsvoltaget (E0). Därför sjunker kurvan något från öppen krets-karakteristikkurvan. I diagrammet representerar kurvan OC denna interna karaktäristik.

Extern karakteristikkurva

Den externa karakteristikkurvan visar variationen av terminalspänning (V) med belastningsström (IL). Terminalspänningen för denna typ av generator erhålls genom att subtrahera ohmiska fall på grund av armaturresistans (Ra) och seriefältresistans (Rsc) från det faktiska genererade spänning (Eg).

Terminalspänning V = Eg – I(Ra + Rsc)

Den externa karakteristikkurvan ligger under den interna karakteristikkurvan eftersom värdet av terminalspänningen är mindre än det genererade spänning. Här i figuren visar kurvan OD den externa karaktäristiken för seriekopplade DC-generator.

Från karaktäristiken för en seriekopplad DC-generator kan vi se att när belastningen ökar (och därför belastningsströmmen), ökar terminalspänningen initially. Men efter att ha nått ett toppvärde, börjar den sjunka på grund av avmagnetiserande effekt av armaturreaktion. Streckade linjen i figuren visar detta fenomen, vilket indikerar att strömmen stannar nästan konstant trots förändringar i belastningsmotstånd. När belastningen ökar, ökar också fältströmmen, eftersom fältet är seriekopplat med belastningen. På samma sätt ökar armaturströmmen eftersom den också är seriekopplad. Men på grund av mättnad, ökar inte magnetfältets styrka och inducerade spänning betydligt. Den ökade armaturströmmen leder till en större armaturreaktion, vilket orsakar en minskning av belastningsspänningen. Om belastningsspänningen sjunker, minskar också belastningsströmmen, eftersom ström är proportionell mot spänning (Ohms lag). Dessa samtidiga effekter innebär att det inte finns någon betydande förändring i belastningsström i den streckade delen av den externa karakteristikkurvan. Detta beteende gör serie-DC-generatorn till en konstant strömgenerator.

Konstant strömgenerator

En seriekopplad DC-generator kallas för en konstant strömgenerator eftersom belastningsströmmen stannar nästan konstant trots variationer i belastningsmotstånd.