Đặc điểm của máy phát điện một chiều cuộn dây chuỗi

Định nghĩa về Máy phát nối tiếp

Máy phát DC nối tiếp được định nghĩa là máy phát mà cuộn dây từ, cuộn dây armature và mạch tải bên ngoài được kết nối theo kiểu nối tiếp, khiến dòng điện cùng chảy qua từng phần.

 Trong các loại máy phát này, cuộn dây từ, cuộn dây armature và mạch tải bên ngoài đều được kết nối theo kiểu nối tiếp như hình dưới đây.

Do đó, dòng điện cùng chảy qua cuộn dây armature, cuộn dây từ và tải.

Giả sử, I = Ia = Isc = IL

Ở đây, Ia = dòng điện armature

Isc = dòng điện cuộn dây từ nối tiếp

IL = dòng điện tải

Có ba đặc tính quan trọng nhất của máy phát DC nối tiếp, thể hiện mối quan hệ giữa các đại lượng như dòng điện cuộn dây từ hoặc dòng điện kích từ, điện áp sinh ra, điện áp cuối và dòng điện tải.

Đường cong Đặc tính Từ

Đường cong thể hiện mối quan hệ giữa điện áp không tải và dòng điện kích từ được gọi là đường cong đặc tính từ hoặc đường cong mạch mở. Khi không có tải, đầu cuối tải bị hở, sẽ không có dòng điện trong cuộn dây từ vì cuộn dây armature, cuộn dây từ và tải được nối tiếp và tạo thành một mạch kín. Do đó, đường cong này có thể được xác định thực tế bằng cách tách cuộn dây từ và kích từ cho máy phát DC bằng nguồn bên ngoài.

Trong sơ đồ, đường cong AB thể hiện đặc tính từ của máy phát DC nối tiếp. Đường cong này tuyến tính cho đến khi cực từ đạt bão hòa. Sau điểm này, điện áp cuối không tăng đáng kể với dòng điện kích từ bổ sung. Do từ trường còn lại, có một điện áp ban đầu trên cuộn dây armature, nên đường cong bắt đầu hơi cao hơn gốc tại điểm A.

Đường cong Đặc tính Nội bộ

Đường cong đặc tính nội bộ thể hiện mối quan hệ giữa điện áp sinh ra trong cuộn dây armature và dòng điện tải. Đường cong này tính toán sự sụt giảm do hiệu ứng khử từ của phản ứng armature, làm cho điện áp thực sự sinh ra (Eg) nhỏ hơn điện áp không tải (E0). Do đó, đường cong giảm nhẹ so với đường cong mạch mở. Trong sơ đồ, đường cong OC đại diện cho đặc tính nội bộ này.

Đường cong Đặc tính Ngoại vi

Đường cong đặc tính ngoại vi thể hiện sự thay đổi của điện áp cuối (V) theo dòng điện tải (IL). Điện áp cuối của loại máy phát này được xác định bằng cách trừ đi sự sụt giảm do điện trở armature (Ra) và điện trở cuộn dây từ nối tiếp (Rsc) từ điện áp thực sự sinh ra (Eg).

Điện áp cuối V = Eg – I(Ra + Rsc)

Đường cong đặc tính ngoại vi nằm dưới đường cong đặc tính nội bộ vì giá trị điện áp cuối nhỏ hơn điện áp sinh ra. Trong hình, đường cong OD đang thể hiện đặc tính ngoại vi của máy phát DC nối tiếp.

Từ các đặc tính của máy phát DC nối tiếp, ta thấy rằng khi tải tăng (và do đó dòng điện tải cũng tăng), điện áp cuối ban đầu tăng lên. Tuy nhiên, sau khi đạt đỉnh, nó bắt đầu giảm do hiệu ứng khử từ của phản ứng armature. Đường đứt nét trong hình thể hiện hiện tượng này, chỉ ra rằng dòng điện vẫn giữ gần như không đổi bất chấp sự thay đổi của điện trở tải. Khi tải tăng, dòng điện cuộn dây từ cũng tăng, vì cuộn dây từ được nối tiếp với tải. Tương tự, dòng điện armature cũng tăng vì nó cũng được nối tiếp. Tuy nhiên, do bão hòa, cường độ từ trường và điện áp cảm ứng không tăng đáng kể. Dòng điện armature tăng dẫn đến phản ứng armature lớn hơn, gây sụt giảm điện áp tải. Nếu điện áp tải giảm, dòng điện tải cũng giảm, vì dòng điện tỷ lệ thuận với điện áp (định luật Ohm). Các hiệu ứng đồng thời này có nghĩa là không có sự thay đổi đáng kể nào trong dòng điện tải ở phần đứt nét của đường cong đặc tính ngoại vi. Hành vi này làm cho máy phát DC nối tiếp trở thành máy phát dòng điện ổn định.

Máy phát Dòng điện Ổn định

Máy phát DC nối tiếp được gọi là máy phát dòng điện ổn định vì dòng điện tải hầu như không đổi bất chấp sự thay đổi của điện trở tải.