20120111139

10.2. Opis matematyczny prądnicy prądu stałego

Najprostszym opisem każdego źródła energii elektrycznej jest tż\y, schemat zastępczy źródła rac e*vwistcgo. Jego wersję dla prądnicy prądu stałego przedstawiono na rys. 10.2.

Rys. 10.2. Schemat zastępczy prądnicy prądu stałego.

R, • rezystancja twomika;

R* - rezystancja obciążenia;

Rezystancja wewnętrzna źródła na tym schemacie jest oznaczona R,. Jest nią bowiem tzw. rezystancja twomika. Twomik to tn część maszyny, w której jest wytwarzany jej „produkt finalny'’; energia elektryczna. W prądnicy prądu stałego normalnej budowy tworuikiem jest wirnik.

Na podstawie schematu zastępczego prądnicy prądu stałego można wypisać najprostszy wzór określający napięcie na jej zaciskach;

U = E-I*R|    (10.1)

Ze wzoru tego wynika, że napięcie na zaciskach prądnicy prądu stałego jest zależne od wartości sity elektromotorycznej indukowanej w tworniku i od prądu jakim prądnica jest obciążana.

Wartość siły elektromotorycznej nie jest stnłn. Jest zależna od prędkości obrotowej twomika i od wartości strumienia magnetycznego prąndnicy. Zależność tn jest określona wzorem:

E - C_e • <t> • n    (10.2)

gdzie:

<P - strumień magnetyczny prądnicy;

n - prędkość obrotowa twomika;

Ge - stała konstrukcyjna prądnicy.

Jedynie prądnice o bardzo małych mocach mają strumień magnetyczny wytwarzany przez magnesy stałe. Zazwyczaj służą do tego celu zamocowane na stojanic cewki, przez które przepływa prąd.

103. Charakterystyki prądnicy prądu stałego

Na rysunku I0.3a. przedstawiono tzw. schemat ideowy (obecna prawidłowa nazwa; schemat główny) prądnicy pokazujący (w uproszczeniu) powiązania pomiędzy poszczególnymi częściami prądnicy. Twomik oznaczony jest na nim jako okrąg z literą „G” pośrodku i z zaczernionymi prosto-kącikami reprezentującymi szczotki. Uzwojenie wytwarzające strumień magnetyczny (tz.w. uzwojenie wzbudzenia albo ningneśnica) oznaczone literkami „F|Fj” umieszczone jest na rysunku prostopadle do osi szczotek, podobnie jak to ma miejsce w rzeczywistej maszynie (por. rys. 10. la). Uzwojenie „BiBj" to tzw. uzwojenie komutacyjne ułatwiające pracę komutatora. Przedstawiona na rys. 10.3. prądnica jest prądnicą obcowzbudną tj. jej uzwojenie wzbudzenia zasilane jest z „obcego” źródła energii elektrycznej.

Od wartości prądu płynącego przez uzwojenie wzbudzenia (tj. prądu wzbudzenia zwanego toż prądem magnesującym) zależy wartość strumienia magnetycznego, a za jogo pośrednictwem wartość siły elektromotorycznej prądnicy (por. wzór 10.2). Zależność SF.M od prądu magnesującego jest nieliniowa. Wyznacza się ją doświadczalnie jako tzw. charakterystykę magnesowania prądnicy (rys. 10.3c). Ze względu na występowanie histerezy magnetycznej, pomiary przeprowadza się dwukrotnie: raz stopniowo zwiększając prąd wzbudzenia od zera do wartości maksymalnej, drugi raz stopniowo zmniejszając prąd ponownie do zera. Obserwuje się występowanie magnetyzmu szczątkowego,