Análise das características de um gerador de corrente em série de corrente contínua

2024年7月4日 Luciano Bertene

Um gerador da série DC é um gerador de corrente contínua (DC) com diversas características exclusivas que o tornam adequado para determinadas aplicações. Ao contrário de outros geradores CC, o enrolamento de campo do gerador em série é conectado em série com o enrolamento da armadura. Esta configuração leva a características de desempenho e princípios operacionais especiais. Compreender as características de um gerador em série DC é crucial para engenheiros, eletricistas e qualquer pessoa que trabalhe com sistemas DC.

O que é um gerador em série DC?

Um gerador de energia da série DC é um gerador de corrente contínua (DC) caracterizado por sua configuração especial de enrolamentos de campo e de armadura. Pertence à família de geradores DC e é utilizado em diversas aplicações devido às suas propriedades e desempenho únicos.

Definição e conceito básico

O gerador de energia da série DC é uma máquina que converte energia mecânica em energia elétrica através de indução eletromagnética. Funciona com base no princípio básico da lei da indução eletromagnética de Faraday, na qual um campo magnético variável induz uma força eletromotriz (EMF) em um condutor, gerando eletricidade.

Construção e componentes

Um gerador de energia da série DC consiste em vários componentes essenciais, cada um dos quais desempenha um papel crucial na sua função:

Enrolamento da armadura: O enrolamento da armadura é o enrolamento primário do gerador e consiste em várias bobinas de fio enroladas em um núcleo da armadura. Quando a armadura gira no campo magnético, ela gera energia elétrica.
Enrolamento de campo: O enrolamento de campo é outro enrolamento importante no gerador. Geralmente é enrolado com menos voltas e fio mais grosso que a âncora. Ele gera o campo magnético necessário para a indução eletromagnética.
Comutador: O comutador é uma chave rotativa feita de lamelas de cobre que é fixada no eixo da armadura. Garante que a corrente elétrica gerada flua através do circuito externo na direção desejada.
Pincel: As escovas são elementos condutores estacionários que estão em contato com o comutador. Eles transferem a corrente gerada da armadura rotativa para o circuito de carga externo.
Eixo e rolamentos: O poste fornece suporte mecânico à armadura e permite que ela gire suavemente no gerador. Os rolamentos reduzem o atrito, garantem uma rotação eficiente e minimizam o desgaste.

A figura a seguir mostra o diagrama de circuito de um gerador conectado em série. Como apenas uma corrente flui por toda a máquina, a corrente de carga devido ao vento de excitação é a mesma.

Características de um gerador de energia em série DC"

A primeira curva abaixo da figura mostra a característica sem carga de um gerador em série. É determinado experimentalmente desconectando o enrolamento de campo da máquina e energizando-o a partir de uma fonte CC separada, conforme descrito no diagrama característico de sem carga do gerador CC.

A segunda curva mostra as propriedades internas de um gerador em série. Representa a relação entre a força eletromotriz E gerada sob carga e a corrente da armadura. Como resultado da reação da armadura, o fluxo na máquina é menor que o da mudança em marcha lenta. Portanto, a força eletromotriz E gerada sob condições de carga é menor que a força eletromotriz E₀ é gerado em condições ociosas. Portanto, a curva característica interna está abaixo da curva OCC; a diferença entre eles representa o efeito da reação de ancoragem.

Terminologia de enrolamento de armadura

As características externas de um gerador em série são mostradas na curva acima. Esta curva mostra a relação entre a tensão terminal e a corrente de carga I_M:

V = EI_A(R_A+R_se)

Portanto, os recursos externos podem estar abaixo dos recursos internos em um valor igual à queda de resistência da unidade (ou seja, I_A(R_A +R_se)) dentro da máquina.

As características internas e externas de um gerador de energia da série DC são diferentes entre si, conforme mostrado na figura a seguir.

Vamos supor que especificamos as características internas do gerador. Deixe o gráfico OC representar a resistência de toda a máquina, ou seja, R_A +R_seQuando a corrente de carga é OB, a queda no dispositivo é AB, ou seja, AB = Queda ôhmica na máquina = OB (R_A+R_se).

Agora desenhe uma linha vertical a partir do ponto B e marque um ponto b nesta linha, por ex. B. ab = AB. Então o ponto b pode estar nas características externas do gerador. Seguindo um procedimento semelhante, vários pontos de fatores externos são localizados. Se examinarmos que derivamos coletivamente as características internas das características externas, é simples.

Conclusão

Em resumo, a análise das características de desempenho de um gerador série DC revela sua versatilidade, capacidade de geração de energia e adaptabilidade a diferentes cargas. Cada característica desempenha um papel crucial na definição do desempenho geral do gerador, desde a variação do fluxo de campo até o alto torque em baixas velocidades, resposta da armadura, aspectos de eficiência, resposta dinâmica e mecanismos de controle. Ao compreender esses recursos, engenheiros e operadores podem otimizar a operação do gerador e garantir conversão de energia eficiente, estabilidade e confiabilidade em diversas aplicações. À medida que a tecnologia avança e surgem novos desafios, a análise e compreensão contínuas das características de desempenho dos geradores da série DC abrirão caminho para melhorias adicionais na eficiência e eficácia da geração de energia.