Характеристики генератора постійного струму з рядовою обмоткою

Визначення серійного генератора

Серійний генератор постійного струму визначається як генератор, у якому обмотки поля, обмотки ротора та зовнішній навантажувальний контур підключені послідовно, що призводить до протікання одного і того ж струму через кожну частину.

 У цих типах генераторів обмотки поля, обмотки ротора та зовнішній навантажувальний контур всі підключені послідовно, як показано на нижньому малюнку.

Тому один і той же струм протікає через обмотку ротора, обмотку поля та навантаження.

Нехай, I = Ia = Isc = IL

Тут, Ia = струм ротора

Isc = струм обмотки поля

IL = струм навантаження

Зазвичай є три найважливіших характеристики серійного генератора постійного струму, які показують зв'язок між різними величинами, такими як струм обмотки поля або струм запалення, згенероване напруга, напруга на клемах та струм навантаження.

Магнітна характеристична крива

Крива, яка показує зв'язок між напругою без навантаження та струмом запалення поля, називається магнітною або відкритою коловою характеристичною кривою. Оскільки при відсутності навантаження, клеми навантаження відкриті, не буде струму поля в обмотці, оскільки ротор, поле та навантаження підключені послідовно і ці три елементи формують замкнений контур. Тому ця крива може бути отримана практично шляхом відокремлення обмотки поля та запалення DC-генератора зовнішнім джерелом.

На діаграмі, крива AB показує магнітну характеристику серійного генератора постійного струму. Крива лінійна до моменту насичення полюсів. Після цього моменту, напруга на клемах значно не збільшується з додатковим струмом поля. Через залишковий магнетизм, є початкова напруга на роторі, тому крива починається трохи вище початку координат у точці A.

Внутрішня характеристична крива

Внутрішня характеристична крива показує зв'язок між напругою, згенерованою в роторі, та струмом навантаження. Ця крива враховує спад, спричинений демагнетизуючим ефектом реакції ротора, що робить фактичну згенеровану напругу (Eg) меншою, ніж напруга без навантаження (E0). Тому крива трохи опускається від відкритої колової характеристичної кривої. На діаграмі, крива OC представляє цю внутрішню характеристику.

Зовнішня характеристична крива

Зовнішня характеристична крива показує зміну напруги на клемах (V) зі струмом навантаження (IL). Напруга на клемах такого типу генератора отримується шляхом віднімання опорного спаду через опір ротора (Ra) та опір обмотки поля (Rsc) від фактично згенерованої напруги (Eg).

Напруга на клемах V = Eg – I(Ra + Rsc)

Зовнішня характеристична крива знаходиться нижче внутрішньої характеристичної кривої, оскільки значення напруги на клемах менше, ніж згенерована напруга. На діаграмі крива OD показує зовнішню характеристику серійного генератора постійного струму.

З характеристик серійного генератора постійного струму видно, що при збільшенні навантаження (і, відповідно, струму навантаження), напруга на клемах спочатку зростає. Однак, після досягнення піку, вона починає зменшуватися через демагнетизуючий ефект реакції ротора. Крапчаста лінія на діаграмі показує цей феномен, свідчащий про те, що струм залишається приблизно сталою, незважаючи на зміни опору навантаження. Коли навантаження збільшується, збільшується і струм поля, оскільки поле підключене послідовно з навантаженням. Аналогічно, струм ротора збільшується, оскільки він також підключений послідовно. Проте, через насичення, сила магнітного поля та індукована напруга не значно зростають. Збільшений струм ротора призводить до більшого ефекту реакції ротора, що викликає спад напруги навантаження. Якщо напруга навантаження зменшується, струм навантаження також зменшується, оскільки струм пропорційний напрузі (закон Ома). Ці одночасні ефекти означають, що немає значного зміни струму навантаження в крапчастій частині зовнішньої характеристичної кривої. Це поведінка робить серійний DC-генератор сталозначним генератором струму.

Сталозначний генератор струму

Серійний генератор постійного струму відомий як сталозначний генератор струму, оскільки струм навантаження залишається майже сталим, незважаючи на зміни опору навантаження.