ژنراتور   DC

ژنراتور جریان مستقیم (DC):

از مولدهای جریان مستقیم بیشتر به عنوان منبع انرژی برای تحریک مولدهای نیروگاهی و ماشینهای خودکار، هواپیماها، جوشکاری با قوس الکتریکی، قطارهای راه آهن، اتوبوسهای برقی، زیر دریاییها و غیره استفاده می نمایند بدین ترتیب کاربرد مولدهای جریان مستقیم زیاد و متنوع است و لذا مولدهای جریان مستقیم با توان ها و دورهای مختلف ساخته می شوند.

طبقه بندی مولدهای جریان مستقیم
ماشین های DC واقعی دارای دو دسته سیم پیچ هستند:
1- سیم پیچ آرمیچر
2- سیم پیچ تحریک (قطب ها)
که با توجه به نحوه ارتباط الکتریکی سیم پیچ تحریک و سیم پیچ آرمیچر به دو دسته کلی تقسیم بندی می شوند.
1- مولدهای تحریک مستقل
2- مولدهای خود تحریک
- در مولدهای تحریک مستقل بین سیم پیچ آرمیچر و سیم پیچ تحریک هیچ ارتباط الکتریکی وجود ندارد
- در مولدهای خود تحریک بین این دو سیم پیچ ارتباط الکتریکی وجود دارد و انرژی سیم پیچ تحریک از انرژی تولیدی خود مولد تامین می شود نحوه این ارتباط الکتریکی مولدهای خود تحریک را به دو دسته تقسیم بندی می کند.
- مولدهای تحریک شنت یا موازی
- مولدهای تحریک سری
- مولدهای تحریک مختلط یا کمپوند
با توجه به اهمیت مولدهای DC به بررسی کامل این مولدها و مشخصات آنها می پردازیم

مولد تحریک مستقل:
همانطور که گفته شد در این مولد بین سیم پیچ تحریک و آرمیچر هیچ ارتباط الکتریکی وجود ندارد و مدار تحریک توسط یک منبع تغذیه جریان مستقیم خارجی تغذیه میشود به این منبع اکسایتر گفته میشود. در مدار تحریک از یک مقاومت متغییر استفاده می شود تا جریان تحریک را کنترل و فوران مغناطیسی قطبها را تغییر دهد. شکل زیر مدار معادل الکتریکی یک مولد تحریک مستقل را نشان میدهد.
در این مولد جریان بار، ولتاژ ترمینال و جریان تحریک از روابط زیر بدست می آید.
IL : جریان بار
IA : جریان آرمیچر
VT:ولتاژ ترمینال                                                                                                                
EA : نیرومحرکه القاء شده آرمیچر
RA : مقاومت اهمی آرمیچر
ε : افت ولتاژ ناشی از عکس العمل
VF : ولتاژ تحریک
RF : مجموع مقاومت سیم پیچ تحریک و رئوستای تنظیم
IF : جریان تحریک

- مشخصه بی باری یا مشخصه مغناطیسی مولد تحریک مستقل
مشخصه بی باری یا مغناطیس مولد تغییرات نیرومحرکه القاء شده آرمیچر (EA) را به ازاء تغییرات جریان تحریک (IF) در شرایط  دور ثابت n = const و بدون بار IL = 0 نشان میدهد این مشخصه در شکل زیر نشان داده شده است.

در بررسی بیشتر این مشخصه به نکات زیر توجه بیشتری داریم
1- مشخصه مغناطیسی به سه قسمت تقسیم بندی می شود قسمت اول منحنی تقریباٌ خط مستقیم است زیرا به ازاء جریان تحریک کم، تمام نیرومحرکه مغناطیسی برای ایجاد فوران در فاصله هوایی که قابلیت نفوذ مغناطیسی آن ثابت است به مصرف می رسد اما در قسمت دوم اشباع ماشین شروع شده و مشخصه به شکل منحنی در می آید و در قسمت سوم که هسته به اشباع می رود مشخصه با محور افقی تقریباٌ موازی می شود.
نقطه کار: ماشین باید در قسمت منحنی یعنی شروع حالت اشباع باشد زیرا اگر ولتاژ نامی ماشین روی قسمت خطی قرار گیرد به ازاء تغییر جزیی در جریان تحریک ولتاژ به شدت تغییر می کند و کار ماشین ناپایدار است و چنانچه روی قسمت اشباع شده واقع شود امکان تنظیم ولتاژ ماشین محدود میشود.
2- در صورتیکه این مشخصه را برای سرعت ثابت دیگری بدست آوریم شکل کلی مشخصه تغییر نخواهد کرد در صورتیکه سرعت بالاتر انتخاب کنیم مشخصه در بالاتر و به ازاء سرعت پایین تر مشخصه در پایینتر تشکیل می شود.  
نکته: اگر مشخصه را برای دور نامی داشته باشیم می توان مشخصه را برای دورهای دیگر نیز بدست آوریم.
مشخصه خارجی یا بارداری مولد تحریک مستقل: این مشخصه عبارت است از تغییرات ولتاژ خروجی به ازاء تغییرات جریان بار در شرایط جریان تحریک و سرعت ثابت
VT = f.(IL)                        RF=const                                  n=const            
این مشخصه در حقیقت نشان میدهد که با عبور جریان از آرمیچر افت ولتاژ اهمی آرمیچر IA.RA و افت ولتاژ ناشی از عکس العمل مغناطیسی چگونه باعث کاهش ولتاژ ترمینال می شوند.

مولد تحریک شنت:
در این مولد مدار تحریک با آرمیچر به صورت موازی وصل می شود. جریان تحریک تابع ولتاژ خروجی و مقاومت مدار تحریک است و قسمتی (حدود 2 تا 3 درصد) از جریان آرمیچر را تشکیل میدهد. برای اینکه با جریان تحریک کم بتوان آمپر دور زیاد برای مولد تامین نمود باید تعداد دور سیم پیچ تحریک زیاد باشد و در نتیجه سطح مقطع آن باید کاهش یابد. ولتاژ خروجی مولد توسط یک مقاومت متغییر که با سیم پیچ تحریک سری می شود تنظیم می گردد. مدار معادل الکتریکی مولد شنت بصورت زیر است:
روابط زیر نیز برای جریان آرمیچر، ولتاژ خروجی و جریان تحریک مولد شنت برقرار است
راه اندازی مولد شنت و تعیین نقطه کار: شروع کار مولد شنت بر اثر وجود پسماند مغناطیسی قطبها می باشد. یعنی ژنراتور بوسیله محرک با دور نامی به گردش در می آوریم به علت قطع خطوط قوای پس ماند توسط هادیهای آرمیچر، ولتاژی در آن القاء می شود. این ولتاژ به دو سر مدار تحریک اعمال می گردد. جریان کمی از سیم پیچ قطبها عبور می کند و درنتیجه فوران قطبها زیاد شده (در صورتیکه فوران هم جهت پسماند باشد) و نیرومحرکه الکتریکی بیشتری در آرمیچر القاء میشود و ولتاژ دو سر مدار تحریک بالا می رود و مجدداٌ جریان تحریک افزایش یافته و ولتاژ القائی بزرگتر میشود. افزایش ولتاژ القائی تا جایی ادامه می یابد که به VT = Rf.If برسد در این مقدار نیرومحرکه القایی ثابت می ماند. اگر مشخصه Rf.If را رسم کنیم خطی بدست می آید که در نقطه ای مانند B منحنی بی باری را قطع می کند به خط Rf.If خط القاء گفته میشود نقطه تقاطع این خط با منحنی نقطه کار مولد شنت می باشد.

 منبع:http://www.elmicro.ir