Generatore in corrente continua

Configurazione non salvata
  • Spegnimento
    In senso orario · Vista lato guida
  • Polo N
  • Polo S
  • Spazzole
  • Trascina per ruotare

Parametri

Spento

0,0 / 15 S

Dati nominali e indotto della macchina

Modificabile

Uscita nominale di 10 kW a tensione e corrente nominali. La corrente di campo nominale è 1,74 A (circa il 4 % di quella nominale) e la caduta alle spazzole è fissa, 2 V.

Modello didattico · Non per dimensionamento industriale

Valori motori in tempo reale

Velocità del rotore0rpm
F.e.m. generata0V
Tensione ai morsetti0V
Tensione a vuoto0V
Regolazione di tensione—
Corrente di carico0A
Corrente di armatura0A
Corrente di campo0A
Flusso al traferro (nominale = 100)0%
Uscita elettrica0W
Potenza all’albero0W
Perdite totali0W
Rendimento0%
Coppia del motore primo0Nm
Autoeccitazione—
Resistenza critica—
Velocità critica—
Tempo di innesco—

Grafici

Caratteristica a vuoto e retta della resistenza di campo

Caratteristiche di carico (tensione ai morsetti in funzione della corrente)

Avviamento: innesco della tensione e inserzione del carico

Un generatore in corrente continua trasforma la potenza all’albero in potenza elettrica continua. La sua f.e.m. è E = k·Φ·ω, quindi segue la velocità e il flusso di campo. Cambia il collegamento, il reostato di campo, la velocità e il carico a lampade per vedere una macchina derivata innescarsi dal magnetismo residuo, trovare resistenza e velocità critiche e confrontare le caratteristiche di carico e la regolazione di tensione.

Che cos’è un generatore in corrente continua?

Principio di funzionamento

Un generatore in corrente continua trasforma la potenza meccanica di un motore primo, come un motore termico o una turbina, in potenza elettrica continua. I conduttori dell’indotto tagliano il flusso dei poli di campo e inducono una f.e.m. E = k·Φ·ω, quindi la tensione è proporzionale sia al flusso sia alla velocità. Il collettore e le spazzole invertono il collegamento di ogni bobina quando passa per l’asse neutro, e così la f.e.m. alternata delle bobine diventa una tensione unidirezionale ai morsetti.

Eccitazione e autoeccitazione

Il campo può essere alimentato da una fonte indipendente, oppure la macchina può alimentare da sé il proprio campo. Un generatore derivato parte dal piccolo flusso residuo dei poli: induce qualche volt, questi spingono una corrente di campo, la corrente aumenta il flusso e la tensione sale finché la curva a vuoto incontra la retta di resistenza di campo V = R_f·I_f. Succede solo se R_f è minore della resistenza critica, la pendenza della curva a vuoto, se la velocità supera quella critica e se il campo rinforza il flusso residuo.

Caratteristica di carico e regolazione

Sotto carico la tensione ai morsetti è V = E − I_a·R_a − la caduta alle spazzole, e la reazione d’indotto indebolisce un poco il flusso. Un generatore a eccitazione indipendente perde quindi solo pochi punti percentuali. Uno derivato perde di più perché la tensione che cala indebolisce anche il suo campo e, oltre una corrente massima, crolla a una piccola corrente di corto circuito. Uno serie sale con il carico perché il suo campo porta la corrente di carico, e uno composto unisce i due e tiene la tensione quasi piatta.

Perdite e coppia del motore primo

Il motore primo deve fornire la potenza elettrica in uscita più le perdite: rame d’indotto e di campo, perdite alle spazzole, attrito, ventilazione e ferro. La coppia all’albero è questa potenza divisa per la velocità angolare, un po’ maggiore della coppia elettromagnetica. Il rendimento a carico nominale è di solito tra l’85 e il 92 %. Gli alternatori con raddrizzatori hanno in gran parte sostituito i generatori in corrente continua, ma gli stessi principi sopravvivono nelle dinamo, nelle dinamo tachimetriche e nella frenatura rigenerativa degli azionamenti in c.c.

Domande frequenti

Perché un generatore derivato non si innesca?
Ci sono quattro cause comuni: manca il magnetismo residuo, il campo è collegato al contrario e la sua corrente cancella il flusso residuo, la resistenza di campo supera il valore critico oppure la velocità è sotto quella critica. Prova ciascuna nel simulatore: l’avviso indica la causa e il grafico di innesco resta piatto alla tensione residua.
Che cos’è la resistenza critica di campo di un generatore in c.c.?
È la pendenza della curva a vuoto nell’origine, in volt per ampere di corrente di campo. Una retta di resistenza di campo più ripida di questa pendenza incontra la curva solo vicino a zero, e la tensione resta al valore residuo. La pendenza è proporzionale alla velocità, quindi una velocità minore abbassa la resistenza critica e alza la velocità critica per un dato circuito di campo.
Come cambia la tensione con il carico nei diversi generatori in c.c.?
In uno a eccitazione indipendente cala poco, per la resistenza dell’indotto e la reazione d’indotto. Uno derivato cala di più e può crollare con un forte sovraccarico. Uno serie parte vicino al valore residuo e sale con il carico, e uno composto è quasi piatto. Cambia il collegamento nel simulatore e confronta le caratteristiche di carico sul grafico.