MD Gelijkstroommachines - N34 - Les2 -Gelijkstroomgeneratoren

• Electronica
• MBO
• Studiejaar 1

Motoren

Hoofdstuk 3

Gelijkstroomgeneratoren

In deze les

3.2 Gelijkstroom-aggregaat

3.3 De extern bekrachtigde gelijkstroomgenerator

3.4 Gelijkstroomgenerator met shuntbekrachtiging

3.5 Spanningsregeling

Aangepaste planning (ook in Teams)

Lesdoelen

Aan het eind van de les weet je:

• wat vierkwadrantenbedrijf is
• hoe een gelijkstroomgenerator werkt
• welke invloeden effect hebben op de klemspanning

De gelijkstroomgenerator

Gelijkstroomgeneratoren komen alleen nog in bestaande (oude) installaties voor. Wanneer nieuwe installaties is uitgerust met noodstroominstallaties tbv netuitval, is deze uitgevoerd met een driefasegenerator.
Waarom dan toch de theorie over de gelijkstroomgenerator?

De gelijkstroomgenerator

Nagenoeg alle gelijkstroommotoren kunnen ook als generator fungeren. Dan krijg je te maken met het vierkwadrantenbedrijf. Daar gaan we eerst dan maar eens naar kijken.

Motorbedrijf

Wanneer het inwendige koppel (Ti) van de machine met de draairichting (n) van de rotor mee werkt dan noemen we dat motorbedrijf.

Generatorbedrijf

Wanneer het inwendige koppel (Ti) van de machine tegen  de draairichting (n) van de rotor in werkt dan noemen we dat

generatorbedrijf.

Vierkwadranten (v)

Elektrische auto: wanneer
motorbedrijf en generatorbedrijf?

Generatorbedrijf

Wanneer een elektrische machine in generatorbedrijf staat noemen we dit ook wel elektrisch remmen.

De gelijkstroom-aggregaat

De generator wordt op de as mechanisch aangedreven. Er zijn vele manieren om dit te doen. Via windkracht en waterkracht bijvoorbeeld. Bij een noodstroominstallatie

zijn deze vormen niet praktisch. Daarom

koppelen we een brandstofmotor aan de

generator. Deze combinaties noemen we

een aggregaat.

De gelijkstroom-aggregaat

De dieselmotor levert in ons plaatje een bepaald koppel (T_d) en snelheid (n). De generator begint een spanning op te wekken en afhankelijk van de belasting resulteert dit in de generator op een tegenkoppel (T_t)

De gelijkstroom-aggregaat

Kijkend naar de volgende vergelijking wordt het tegenkoppel (T_t=T_i) bepaalt door 3 gegevens. (c1, c2 en Ra zijn constant)

• De snelheid n
• De belasting Rb
• De sterkte van
  het magnetische veld

T​i​​=​R​a​​​​c​1​​⋅c​2​​​​⋅​R​b​​​​Φ​2​​⋅n​​

De gelijkstroom-aggregaat

Wanneer het tegenkoppel Tt veranderd, verandert ook de snelheid van de dieselmotor. Er zijn 3 scenario's:

1. Td>Tt --> het toerental stijgt
2. Td=Tt --> het toerental is stabiel
3. Td<Tt --> het toerental daalt

Koppel van de diesel

We gaan ervan uit dat de diesel geschikt is voor de taak eb het gevraagde koppel kan leveren en dus het toerental constant houdt. (het toerental wordt geregeld door het motormanagement van de diesel)

Het geleverde koppel van de dieselmotor wordt dus continu geregeld afhankelijk van de generatorbelasting.

Klemspanning

Klemspanning willen we het liefst zo constant mogelijk houden. De klemspanning is afhankelijk van twee gegevens:

1. De interne bronspanning Ei
2. De verliesspanning Uv (de ankerstroom (Ia*Ra))

U​k​​=E​i​​−U​v​​

Klemspanning

Wanneer de belasting op de klemmen stijgt, zal ook de ankerstroom stijgen.

en dus de verliesspanning stijgen (deze zijn recht evenredig aan elkaar)

I​a​​=​R​a​​+R​b​​​​E​i​​​​

U​v​​=I​a​​⋅R​a​​

Klemspanning

Om de dalende klemspanning te compenseren zal de interne bronspanning verhoogd moeten worden. Dit gebeurt met  een veldregeling. Hiermee wordt het magnetische veld (Phi) gestuurd.

E​i​​=c​1​​⋅Φ⋅n

Extern bekrachtigde generator

• De veldwikkelingen krijgen een externe regelbare spanningsbron.
• Het magnetische bekrachtigingsveld is regelbaar door de externe bronspanning aan te passen. Hierdoor wordt dus de interne bronspanning
  gestuurd.

Shunt bekrachtigde generator

• De veldwikkelingen krijgen de voeding vanuit het anker.
• Het magnetische bekrachtigingsveld is regelbaar door de voorschakelweerstand Rvm aan te passen.

Shunt bekrachtigde generator

De interne spanningsbron heeft altijd een magnetisch veld nodig om spanning te kunnen leveren. Echter om het magnetisch veld te leveren is de bronspanning nodig!!! Hoe wordt dit gerealiseerd?

E​i​​=c​1​​⋅Φ⋅n

Shunt bekrachtigde generator

Bij het stoppen van de generator bouwt het magnetisch veld sterk af. Echter verdwijnt niet helemaal. De stator blijft nog een beetje gemagnetiseerd. Dit wordt remanent magnetisme genoemd. Dit is nodig om de generator op te starten.

E​i​​=c​1​​⋅Φ⋅n

Spanningsregelingen (samenvattend)

1. Bij de externe bekrachtiging regelen we de extern spanning die op de veldwikkelingen wordt gezet.
2. Bij shunt bekrachtiging regelen we de spanning op de veldwikkelingen door een regelbare voorschakelweerstand.

Voor de volgende keer

Lezen:

Hoofdstuk 3

Maken:

vragen 1 t/m 18 + zelftoets.