راه اندازي انواع ژنراتورهاي DC

منظور از راه اندازي ژنراتور DC چرخاندن محور مكانيكي آن توسط يك عامل خارجي و تغذيه ي الكتريكي سيم پيچهاي مورد نياز ( سيم پيچ ميدان ) به منظور اخذ توان الكتريكي از سيم پيچ اصلي ماشين DC ( سيم پيچ آرميچر) است.
هر كدام از انواع ژنراتورهاي DC را بطور جداگانه مورد بررسي قرار مي دهيم:

الف ) ژنراتور تحريك مستقل :

ابتدا محور را در سرعت مي چرخانيم سپس يك منبع DC مستقل به سيم پيچ تحريك متصل مي كنيم تا جريان تحريك و سپس شار بوجود آيد .

با وجود شار و سرعت داريم
در سيم پيچ آرميچر ولتاژ القاء مي شود ( يعني مخالف صفر است) و آن را با نمايش مي دهيم . فرآيند فوق كه منتهي به ظهور ولتاژ در سيم پيچ آرميچر مي شود را راه اندازي پنراتور DC تحريك مستقل گويند.

لازم به ذكر است كه در تمام انواع ژنراتورهاي DC كليد S كه آن را كليد بار مي گويند در ضمن راه اندازي باز مي باشد.
بنابراين در ژنراتور تحريك مستقل در هنگام راه اندازي جريان آرميچر صفر مي باشد و ولت متر نصب شده و مقداري به اندازه ي را نمايش مي دهد.

ب ) ژنراتور تحريك شنت:

باتوجه به تعريف ژنراتور شنت كه سيم پيچ تحريك بايد به ۲ سر آرميچر متصل شده امكان تغذيه ي آن توسط منبع DC به منظور تامين جريان تحريك و شار وجود ندارد از اين رو به نظر مي رسد كه امكان توليد شار توسط عامل خارجي ژنراتور شنت وجود ندارد بنابراين به گونه اي داخلي بايد شار را توليد نمود.
بدين صورت كه عموماً درون ماشين هاي الكتريكي از راه اندازي هاي قبل مقداري شار پسمان وجود دارد.
با وجود شار پسمان ( بسيار كوچك ) و جا چرخاندن محور مجدداً ولتاژ به مقدار كم ظاهر مي شود و اين ولتاژ پس توليد جريان تحريك به مقدار كم مي گردد.
عبور جريان از سيم پيچ تحريك سبب افزايش شار شده و مجدداً افزايش مي‌يابد.

ولتاژ افزايش يافته جريان تحريك را افزايش مي دهد و …
اين سيكل يا چرخه آنقدر ادامه مي يابد كه هسته ي مدار مغناطيسي ژتراتور به اشباع مغناطيسي برسد و ديگر زياد نشود در اين صورت ولتاژ نيز افزايش نيافته و ثابت باقي مي ماند.
در اين صورت گويند ژنراتور نشت ولتاژدار شده است و عمليات راه اندازي آن با موفقيت انجام مي گردد.
در صورتي كه ولت متر نصب شده ولتاژ مناسبي را نشان دهد عمل راه اندازي موفقيت آميز بوده است در غير اين صورت ژنراتور راه اندازي نشده است كه بايد رفع عيب شود.

ج ) ژنراتور تحريك سري :

محور ژنراتور را در سرعت مي چرخانيم با وجود شار پسمان ولتاژ به مقدار كم ظاهر مي شود كه ولت متر نصب گرديده اين مقدار كم را نمايش مي دهد.
اما جريان تحريك بوجود نمي آيد زيرا كليد S باز مي باشد از اين رو ولتاژ افزايش نمي يابد.
از اين رو ژنراتور سري تنها ژنراتوري است كه به هنگام راه اندازي كليد بار بسته باشد تاهمراه بار راه اندازي شود . اصطلاحاً گويند كه ژنراتور سري زير بار راه اندازي مي‌شود در اين صورت جريان تجريك بوجود آمد و شار افزايش يافته و ولتاژ زياد شده و مجدداً جريان تحريك افزايش و …

تا پس از رسيدن مدار مغناطيسي به حالت اشباع ديگر ولتاژ افزايش نيابد و ژنراتور سري راه اندازي شود .
از تركيب فرآيند راه اندازي ۲ ژنراتور شنت و سري مي توان راه اندازي ژنراتور كمپوندرا راه‌اندازي نمود.

بهره برداري از انواع ژنراتورهاي DC :
پس از راه اندازي ژنراتور DC و ولتاژ دار نمودن آن مي توان به منظور بهره برداري از ژنراتور كليد بار را متصل نمود . در اين صورت بسته به نوع ژنراتور پديده هايي روي مي دهد كه به تفكيك مورد بررسي قرار مي گيرد.

الف ) ژنراتور تحريك مستقل

در اين صورت به علت وجود ولتاژ در مدار آرميچر با بستن كليد بار جريان آرميچر كه همان جريان بار (IL) مي باشد جاري خواهدشد.
قانون KVL در مدار بصورت زير مي باشد :

در صورتيكه IL را افزايش مي دهيم بر اساس رابطه فوق بديهي است كه ولتاژ بار (VL) كاهش مي يابد.

بديهي است كه با افزايش دادن IL جريان تحريك IF تغيير نمي كند از اين رو شار نيز تغيير نمي كند و ولتاژ ثابت مي ماند.

ب) ژنراتور تحريك شنت :‌
با بستن كليد S و مقاومت بار RL به ۲ سر ژنراتور شنت به علت ولتاژ دار نمودن آرميچر جريان بار IL جاري مي شود در اين صورت با استفاده از قانون (KCL ( قانون جريان ) )جريان آرميچر افزايش مي يابد.
از اين رو ولت متر مقدار كمتري را نشان مي دهد زيرا بر طبق رابطه ي جريان آرميچر افزايش يافته است .
كاهش VL سبب تنزل جريان تحريك با توجه به رابطه ي مي شود . در نتيجه شار كاهش مي يابد . بنابراين ولتاژ نيز كم مي شود.

( بر خلاف ژنراتور تحريك مستقل كه نيز ثابت مي ماند )

بنابراين افت ولتاژ ژنراتور شنت به هنگام افزايش جريان بار بيشتر از ژنراتور تحريك مستقل مي باشد مطابق شكل بنابراين به نظر مي رسد كه ژنراتور تحريك مستقل رفتار مناسب تري نسبت به ژنراتور شنت درارد . اما نياز به منبع DC مستقل دارد ( عيب ژنراتور تحريك شنت )
ج ) ژنراتور تحريك سري
با بسته بودن كليد S در هنگام راه اندازي در صورتيكه جريان بار IL افزايش يابد جريان تحريك به همان ميزان زياد مي شود زيرا بنابراين با افزايش يافتن جريان بار شار نيز افزايش مي يابد و مجدداً ولتاژ زياد مي شود و سبب افزايش يافتن VL مي شود .

پس از رسيدن ژنراتور به اشباع معناطيسي با افزايش يافتن جريان بار شار دیگر افزايش نيافته و نيز ثابت مي ماند از اين مرحله به بعد با زياد شدن جريان بار ولتاژ بار كم مي شود زيرا

با توجه به رابطه فوق جريان باري وجود دارد كه ولتاژ بار صفر مي شود.

كه آن را IL اتصال كوتاه كوتاه گويند.

منحني ولتاژ بر حسب جريان بار ژنراتور سري
داري ۲ ناحيه ي كاملاً متفاوت است در ناحيه صعودي ولتاژ بار افزايش مي يابد در حالي كه ولتاژ بار در ناحيه ي نزولي كم مي شود بنابراين به ۲ گونه مي توان از ژنراتور سري استفاده نمود . اگر از آن در ناحيه اول استفاده شود مي تواند مانع تنزل ولتاژ در ژنراتور شنت شود و اگر كنار سيم پيچ شنت يك سيم پيچ سري قرارگیرد ( ژنراتور كمپوند )
بنابراين انتظار داريم كه در ژنراتور كمپوند ولتاژ ثابت تري بدست آيد . ( ژنراتور كمپوندتخت ) حتي اگر سيم پيچ سري آن قوي تر از سيم پيچ شنت باشد مي توان كاری نمود كه با افزايش يافتن جريان بار ولتاژ جريان بار و ولتاژ نيز افزايش يابد .
( ژنراتور فوق كمپوند )
و اگر از ژنراتور سري در ناحيه نزولي آن استفاده شود به عنوان يك منبع جريان بكار مي رود زيرا در اين ناحيه جريان تقريباً ثابت است.
از ژنراتور تحريك مستقل در مواردي استفاده مي شود كه نياز به ولتاژ بسيار ثابت وجود داشته باشد در صورتي كه ثبات ولتاژ بسيار زياد مورد نظر نباشد يا امكان تامين منبع (تغذيه ي مستقل وجود نداشته باشد از ژنراتور شنت و در مواردي كه هزينه زياد مهم نيست از ژنراتور كمپوند تخت استفاده مي شود.)