Charakterystyka generatora prądu stałego z uzwojeniem szeregowym

Definicja generatora prądu stałego z cewką szeregową

 W generatorach prądu stałego z cewką szeregową, cewki polowe są połączone równolegle do przewodników armatury. W tego typu generatorach prąd armatury (Ia) dzieli się na dwie części: prąd polowy szeregowy (Ish) płynie przez cewkę polową szeregową, a prąd obciążenia (IL) płynie przez zewnętrzne obciążenie. 

Trzy najważniejsze cechy generatorów prądu stałego z cewką szeregową omówione poniżej:

 Cecha magnetyczna

Krzywa charakterystyki magnetycznej pokazuje relację między prądem polowym szeregowym (Ish) a napięciem bez obciążenia (E0). Dla danego prądu polowego, napięcie bez obciążenia (E0) zmienia się proporcjonalnie do prędkości obrotowej armatury. Wykres ilustruje krzywe charakterystyk magnetycznych dla różnych prędkości.

Ze względu na resztową magnetyzację, krzywe zaczynają się od punktu A nieco powyżej początku O. Górne części krzywych są wygięte ze względu na nasycenie. Zewnętrzny opór obciążenia maszyny musi być utrzymywany większy niż jego krytyczna wartość, w przeciwnym razie maszyna nie będzie się wzmacniać lub zatrzyma się, jeśli jest już w ruchu. AB, AC i AD to stoki, które dają krytyczne opory przy prędkościach N1, N2 i N3. Tutaj, N1 > N2 > N3.

Krytyczny opór obciążenia

To jest minimalny zewnętrzny opór obciążenia, który jest wymagany do wzmacniania generatora z cewką szeregową.

Charakterystyka wewnętrzna

Krzywa charakterystyki wewnętrznej pokazuje relację między generowanym napięciem (Eg) a prądem obciążenia (IL). Gdy generator jest obciążony, generowane napięcie maleje z powodu reakcji armatury, co sprawia, że jest niższe niż napięcie bez obciążenia. Krzywa AD przedstawia napięcie bez obciążenia, podczas gdy krzywa AB pokazuje charakterystykę wewnętrzną.

Charakterystyka zewnętrzna

Krzywa AC pokazuje charakterystykę zewnętrzną generatorów prądu stałego z cewką szeregową. Pokazuje ona zmianę napięcia końcowego w zależności od prądu obciążenia. Spadek napięcia z powodu oporu armatury powoduje mniejsze napięcie końcowe niż generowane napięcie. Dlatego krzywa leży poniżej krzywej charakterystyki wewnętrznej.

Napięcie końcowe można zawsze utrzymać stałe poprzez regulację obciążenia końcowego.

Gdy opór obciążenia generatora prądu stałego z cewką szeregową jest zmniejszany, prąd obciążenia zwiększa się, ale tylko do pewnego punktu (punkt C). Poza tym, dalsze zmniejszenie oporu obciążenia zmniejsza prąd. To powoduje, że krzywa charakterystyki zewnętrznej zaczyna się zakrzywiać, prowadząc ostatecznie do zerowego napięcia końcowego, choć pewne napięcie pozostaje ze względu na resztową magnetyzację.

Wiemy, że napięcie końcowe

Teraz, gdy IL

zwiększa się, napięcie końcowe maleje. Po pewnym limitie, ze względu na duży prąd obciążenia i zwiększony spadek napięcia, napięcie końcowe jest drastycznie obniżane. Ta drastyczna redukcja napięcia końcowego na obciążeniu powoduje spadek prądu obciążenia, mimo że w tym czasie obciążenie jest wysokie lub opór obciążenia jest niski.

Dlatego opór obciążenia maszyny musi być odpowiednio utrzymywany. Punkt, w którym maszyna daje maksymalny prąd wyjściowy, nazywany jest punktem przełomowym (punkt C na obrazie).