Γεννήτριες ΣΡ Διέγερση Σειράς

Transcript

1 Γεννήτριες ΣΡ Διέγερση Σειράς

2 Γεννήτριες ΣΡ Το τύλιγμα διέγερσης συνδέεται σε σειρά με το τύλιγμα οπλισμού Το ρεύμα ολισμού είναι πολύ μεγαλύτερο από το ρεύμα διέγερσης των γεννητριών παράλληλης διέγερσης Έτσι το τύλιγμα στο στάτη διαθέτει πολύ μικρό αριθμό σπειρών με μεγάλη διατομή Το τύλιγμα διέγερσης σχεδιάζεται ώστε να παρουσιάζει τη μικρότερη δυνατή αντίσταση επειδή χρειάζεται να αντέχει στο υψηλό ρεύμα κατά τη λειτουργία υπό πλήρες φορτίο

3 Γεννήτριες ΣΡ

4 Γεννήτριες ΣΡ Το ρεύμα οπλισμού, διέγερσης και φορτίου είναι ουσιαστικά το ίδιο ρεύμα Για τις τάσεις ισχύει: VV TT = EE AA II AA (RR AA + RR SS ) Στη λειτουργία χωρίς φορτίο το ρεύμα διέγερσης είναι μηδενικό και η τάση στα άκρα της γεννήτριας δίνεται από τον παραμένοντα μαγνητισμό Με αύξηση του φορτίου το ρεύμα διέγερσης αυξάνεται και η ΕΑ αυξάνεται με γρήγορο ρυθμό Αυτή η αύξηση είναι πιο μεγάλη από την αύξηση της πτώσης τάσης II AA (RR AA + RR SS ), και έτσι αυξάνεται η VT Όταν η μηχανή πλησιάζει τον κορεσμό, η ΕΑ γίνεται σχεδόν σταθερή Τώρα η πτώση τάσης II AA (RR AA + RR SS ) αρχίζει να γίνεται μεγαλύτερη από την ΕΑ και έτσι η VT αρχίζει να ελαττώνεται

5 Γεννήτριες ΣΡ

6 Γεννήτριες ΣΡ Μία τέτοια μηχανή δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως πηγή σταθερής τάσης Οι γεννήτριες διέγερσης σειράς έχουν μόνο λίγες ειδικές εφαρμογές στις οποίες είναι εκμεταλλεύσιμη η απότομη χαρακτηριστική φορτίου Μία τέτοια εφαρμογή είναι η ηλεκτροσυγκόλληση Εκεί οι γεννήτριες έχουν σκόπιμα μεγάλη αντίδραση οπλισμού

7 Γεννήτριες ΣΡ Όταν τα ηλεκτρόδια ενώνονται εμφανίζεται ένα πολύ μεγάλο ρεύμα (VT=0) Μετά τη απομάκρυνση των ηλεκτροδίων η τάση της γεννήτριας αυξάνεται πάρα πολύ απότομα ενώ το ρεύμα παραμένει υψηλό Αυτή η μεγάλη τάση συντηρεί μεταξύ των ηλεκτροδίων το ηλεκτρικό τόξο που χρησιμοποιείται για τη συγκόλληση των μετάλλων

8 Γεννήτριες ΣΡ Αθροιστικής Σύνθετης Διέγερσης

9 Διαθέτουν ταυτόχρονα τύλιγμα διέγερσης σειράς και παράλληλο τύλιγμα διέγερσης Τα δύο τυλίγματα είναι έτσι συνδεδεμένα μεταξύ τους ώστε οι μαγνητεγερτικές δυνάμεις των δύο τυλιγμάτων να προστίθενται

10 Στην προπαράλληλη σύνδεση το τύλιγμα διέγερσης σειράς συνδέεται έξω από το παράλληλο τύλιγμα διέγερσης και διαρρέονται από το ρεύμα IL και όχι από το IA Ας υποτεθεί ότι το φορτίο της γεννήτριας αυξάνεται Έτσι αυξάνεται και το ρεύμα φορτίου IL Αφού II AA = II FF + II LL το ρεύμα οπλισμού ΙΑ θα αυξηθεί Έτσι στη γεννήτρια εμφανίζονται ταυτόχρονα τα δύο παρακάτω φαινόμενα: 1. Η αύξηση του ρεύματος ΙΑ προκαλεί αύξηση της πτώσης τάσης II AA (RR AA + RR SS ). Το γεγονός αυτό τείνει να μειώσει την τάση στα άκρα της γεννήτριας VV TT = EE AA II AA (RR AA + RR SS )

11 2. Η αύξηση του ρεύματος ΙΑ προκαλεί αντίστοιχη αύξηση στη μαγνητεγερτική δύναμη του τυλίγματος διέγερσης σειράς ( FF SSSS = NN SSSS II AA ). Έτσι η συνολική ΜΕΔ FF tttttt = NN FF II FF + NN SSSS II AA αυξάνεται και μαζί αυξάνεται και η μαγνητική ροή στη γεννήτρια. Έτσι αυξάνεται η ΕΑ πράγμα που κάνει τη VV TT = EE AA II AA (RR AA + RR SS ) να αυξάνεται Τα δύο παραπάνω γεγονότα συναγωνίζονται μεταξύ τους Έτσι το ένα τείνει να αυξήσει τη VT ενώ το άλλο να τη μειώσει Το ποιο φαινόμενο κυριαρχεί εξαρτάται από τον αριθμό σπειρών του τυλίγματος σειράς Έτσι η απάντηση δίνεται διερευνώντας τις περιπτώσεις:

12 1. Λίγες σπείρες στο τύλιγμα σειράς (NSE μικρό). Σε αυτή την περίπτωση η πτώση τάσης στις αντιστάσεις είναι το φαινόμενο που κυριαρχεί και έτσι η καμπύλη είναι φθίνουσα

13 1. Η μείωση της VT είναι παρόμοια με αυτή μιας γεννήτριας παράλληλης διέγερσης αλλά λιγότερο απότομη. Αυτή η μέθοδος κατασκευής του συνολικού τυλίγματος διέγερσης ονομάζεται υποσύνθετη διέγερση 2. Περισσότερες σπείρες στο τύλιγμα σειράς. Εδώ το φαινόμενο της μαγνητικής ροής υπερισχύει αρχικά και η τάση εξόδου ακολουθεί την αύξηση φορτίου. Καθώς αυτή η αύξηση συνεχίζεται και αρχίζει ο κορεσμός των πόλων, η πτώση τάσης ενισχύεται σε σχέση με την αρχική ενίσχυση της μαγνητικής ροής. Κατά την αύξηση του φορτίου η τάση αρχικά αυξάνεται και κατόπιν μειώνεται. Αν η VT χωρίς φορτίο είναι ίση με τη VT στην πλήρη φόρτιση τότε η γεννήτρια ονομάζεται σταθερής τάσης

14 3. Ακόμη περισσότερες σπείρες προστίθενται στο τύλιγμα σειράς. Τώρα, το φαινόμενο ενίσχυσης της μαγνητικής ροής κυριαρχεί για μεγαλύτερο διάστημα πριν η πτώση τάσης γίνει σημαντική. Έτσι η τάση εισόδου υπό πλήρες φορτίο είναι μεγαλύτερη από αυτή της τάσης εξόδου στη λειτουργία χωρίς φορτίο. Αν η VT υπό πλήρες φορτίο υπερβαίνει τη VT στην αφόρτιστη λειτουργία, η γεννήτρια ονομάζεται υπερσύνθετης διέγερσης

15 Γεννήτρια αθροιστικής σύνθετης διέγερσης με διαιρέτη ρεύματος

16 Γεννήτριες ΣΡ Διαφορικής Σύνθετης Διέγερσης

17 Σε αυτές τις γεννήτριες οι 2 ΜΕΔ των 2 τυλιγμάτων αφαιρούνται

18 Εδώ τα δύο φαινόμενα δρουν προς την ίδια κατεύθυνση. Πιο συγκεκριμένα: 1. Η άνοδος του ΙΑ προκαλεί αύξηση της πτώσης τάσης II AA (RR AA + RR SS ). Έτσι μειώνεται η τάση στα άκρα της γεννήτριας VV TT = EE AA II AA (RR AA + RR SS ) 2. Η άνοδος του ΙΑ προκαλεί αύξηση της ΜΕΔ του τυλίγματος σειράς. Αυτή η αύξηση ελαττώνει τη συνολική ΜΕΔ της γεννήτριας η οποία μειώνει τη συνολική ροή. Τελικά η EE AA = kkkk ωω μειώνεται και μαζί μειώνεται και η VT Επειδή και τα 2 φαινόμενα τείνουν να μειώσουν την VT, η ελάττωση της τάσης εξόδου της γεννήτριας με την αύξηση του φορτίου είναι τεράστια

19