Bladsy 1 Energiestelsels 314: Hoofstuk 4 Hoofstuk 4 – G.s. generators • • • Die beginsel van werking van G.s.
Download ReportTranscript Bladsy 1 Energiestelsels 314: Hoofstuk 4 Hoofstuk 4 – G.s. generators • • • Die beginsel van werking van G.s.
Slide 1
Bladsy 1
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Hoofstuk 4 – G.s. generators
•
•
•
Die beginsel van werking van G.s. generators
– G.s. vs. w.s. masjiene
– Interne struktuur en kommutasie
– Windings, spoele en wikkelings
– Geïnduseerde spanning
– Generator onder las: Die energieomsettingsproses
– Ankerreaksie en kommutasiepole
Generatortopologieë en hul werkverrigting
– Afsonderlik-gemagnetiseerde generator
– Newesluitingsgenerator
– Dubbelsluitingsgenerator
Konstruksie van g.s. generators
– Praktiese aspekte van generator konstruksie
Addisionele bronne:
• Sen: Principles of Electric Machines and Power Electronics, Tweede uitgawe, 1996.
Bladsy 2
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. en w.s. Masjiene (4.1 – 4.3)
•
Daar is in beginsel nie ’n verskil tussen g.s. en w.s. masjiene nie. Beide funksioneer deur
die teenwoordigheid van spoele in ’n magneetveld:
– Spanning word opgewek in die geval van generatorwerking deur Faraday of Lorentz
se wet deurdat die spoele dan meganies aangedryf word.
– In die geval van motorwerking ontstaan ’n wringkrag deur Lorentz se wet a.g.v. strome
wat in die spoele vloei omdat ’n spanning op die terminale aangelê word.
•
Die verskil tussen g.s. en w.s. masjiene lê in die wyse hoe die spoele na buite beskikbaar
gemaak word.
Bladsy 3
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. en w.s. Masjiene (4.1 – 4.3)
•
Neem die volgende twee gevalle as voorbeeld:
Bladsy 4
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. generator konstruksie en werking (4.4)
•
•
Werklike g.s. generators lewer egter g.s. spannings met ’n klein riffel tot w.g.k. verhouding
(wat ook impliseer dat die spanning nie daal na nul nie.)
Dit word verkry deur die konstruksie as volg uit te brei deur nog spoele by te voeg (in
hierdie geval 4 spoele):
Bladsy 5
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. generator konstruksie en werking (4.4)
•
Verdere uitbreiding lewer selfs kleiner spanningsriffel. Hieronder word ’n konstruksie
getoon met 12 spoele vir ’n twee pool masjien:
Bladsy 6
•
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Bladsy 7
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Windings, spoele en wikkelings (Sen: 4.2.3)
•
Die onderstaande figuur verduidelik die verskil tussen windings, spoele en wikkelings:
– ’n Spoel bestaan uit verskeie windings in serie geskakel
– ’n Wikkeling bestaan uit verskeie spoele in serie geskakel
•
In g.s. masjiene kom daar hoofsaaklik twee maniere voor hoe wikkelings gekonstrueer
word
– Luswikkeling
– Golfwikkeling
Bladsy 8
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Luswikkelings (Sen: 4.2.3)
•
Luswikkeling
– Die naam kom daarvan dat die spoele
byna ’n lus maak, daarom sal die een
kant van ’n spoel byv. by
kommutatorstuk 2 begin en by
kommutatorstuk 3 eindig, met die
volgende spoel tussen 3 en 4, ens.
– Parallelle paaie ontstaan daarom
tussen die borsels. Die hoeveelheid
parallelle paaie is dan ook gelyk aan
die hoeveelheid pole van die masjien
en ook die hoeveelheid borsels.
Bladsy 9
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Golfwikkelings (Sen: 4.2.3)
•
Golfwikkeling
– Die naam kom daarvan dat die
verbinding van die spoele ’n golf
maak. Die een kant van die spoel
begin dan ook by die een negatiewe
potensiaal borsel en eindig by die
ander negatiewe potensiaal borsel.
– In die geval van die golfwikkeling is
daar altyd 2 parallelle paaie
Bladsy 10
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Geïnduseerde spanning (4.5 – 4.7)
•
Vanaf die vergelyking vir die e.m.k. wat in hoofstuk
2 afgelei is kan ons die volgende vergelyking aflei
vir die spanning wat tussen die terminale van ’n
winding geïnduseer word:
e 2 B lv
2 B lm r
•
Vanaf hierdie vergelyking kan die volgende
vergelyking vir die geïnduseerde spanning afgelei
word:
Ea K a m
waar K a Np a
of
Zp 2a
– Hierdie vergelyking verskil van die vergelyking
in Wildi deurdag voorsiening gemaak word vir
die aantal pole (p) en die aantal parallelle bane
(a)
Bladsy 11
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Generator onder las (4.8)
•
Wanneer ’n las verbind word aan ’n g.s. generator gaan daar stroom deur die geleiers
vloei wat ’n wringkrag veroorsaak wat die wringkrag van die meganiese aandrywing
teenwerk.
Bladsy 12
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Ankerreaksie (4.9)
•
Die oomblik wanneer daar stroom begin vloei in die geleiers word daar ook vloed
opgewek deur die ankergeleiers. Hierdie vloed vervorm die oorspronklike vloed en staan
bekend as ankerreaksie.
– Die ankerreaksie is afhanklik van die stroom wat gedra word deur die geleiers.
– Een van die effekte is dat die borsels nie meer geplaas is in die neutrale sone nie en
daarom vind vonking plaas gedurende kommutasie.
– Vloedkonsentrasie in sekere dele veroorsaak versadiging wat ’n vermindering van die
totale vloed teweegbring. Dit het weer ’n verlaging van die geïnduseerde spanning tot
gevolg.
Bladsy 13
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Posisionele verandering van die borsels en kommutasiepole (4.10 – 4.11)
•
Daar is twee maniere om die nadele van ankerreaksie te oorkom:
– Die posisie van die borsels kan verander word, sodat die kommutasie weer plaasvind
in die neutrale sone. Die neutrale sone verander egter saam met die stroom in die
ankergeleiers.
– Kommutasiepole: Hierdie pole dien om die ankerreaksie te kanselleer sodat die
neutrale sones herstel kan word na die posisie voordat stroom begin vloei het. Dit
kanselleer egter nie die effek in die omgewing van die pole nie.
Bladsy 14
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Ekwivalente baan van g.s. generators (4.16)
•
Die g.s. generator kan deur die volgende stroombaan gemodelleer word:
– E0 is die spanning wat onder nullas geïnduseer word en staan bekend as die
ankerspanning
– Dit word ook voorgestel deur Ea
– R0 is die weerstand van die serie windings/spoele wat in parallel verbind is tussen die
borsels en staan bekend as die ankerweerstand
– Dit word ook voorgestel as Ra
– Die veld wikkeling tussen F1 en F2 het ook weerstand Rf, al word dit nie aangetoon nie
Bladsy 15
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Generator verbindings (4.12 – 4.22)
•
In g.s. generators word die vloed verskaf deur elektromagnete en permanente magnete.
– Permanente magneet generators het die voordeel dat daar nie voorsiening gemaak
hoef te word vir ’n veldwikkeling en ’n gepaardgaande bron nie.
– Elektromagneet generators het die voordeel dat die vloed gevarieer kan word.
•
Alle permanente magneet generators is voorbeelde van afsonderlik-gemagnetiseerde
generators
Elektromagneet generators kan verbind word as
– Afsonderlik-gemagnetiseerde generators
– Newesluitgenerators
– Dubbelsluitingsgenerators
•
Bladsy 16
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Afsonderlik-gemagnetiseerde generators (4.12 – 4.13)
•
•
Wanneer die veldstroom vir die generator verskaf word deur ’n onafhanklike bron word
gesê dat die generator afsonderlik-gemagnetiseer is.
Twee belangrike kenkrommes bestaan vir die tipe generator
– Veldvloed vs. magnetiseerstroom kenkromme
– Die geïnduseerde spanning vs. magnetiseerstroom teen ’n konstante spoed kan hiervan afgelei word.
– Geïnduseerde spanning vs. spoed kenkromme
Bladsy 17
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Afsonderlik-gemagnetiseerde generators onder las (4.17)
•
•
Wanneer die tipe generator belas word neem die terminaalspanning geleidelik af met ’n
toename in lasstroom
Twee redes kan hiervoor gevind word:
– Spanningsval oor die ankerweerstand R0.
– ’n Afname in die geïnduseerde spanning E0 as gevolg van vloedkonsentrasie wat
weer veroorsaak word deur ankerreaksie.
Bladsy 18
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Newesluitgenerator (4.14 – 4.15, 4.18)
•
•
’n Newesluitgenerator is self-magnetiserend
Die spanning van ’n newesluitgenerator kan beheer
word deur eksterne veldweerstand by te voeg
– Die nullasspanning waar die generator gaan
stabiliseer kan bepaal word as die geïnduseerde
spanning v.s. magnetiseerstroom kenkromme
bekend is.
Bladsy 19
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Dubbelsluitgenerators (4.19 – 4.21)
•
Dubbelsluitgenerators bestaan uit twee veldwikkelinge, naamlik ’n newe- en ’n
seriewikkeling.
– Die byvoeging van die seriewikkeling is om die terminaalspanning vs. lasstroom te
manipuleer vir verbeterde spanningsregulasie, ensomeer.
Slide 2
Bladsy 1
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Hoofstuk 4 – G.s. generators
•
•
•
Die beginsel van werking van G.s. generators
– G.s. vs. w.s. masjiene
– Interne struktuur en kommutasie
– Windings, spoele en wikkelings
– Geïnduseerde spanning
– Generator onder las: Die energieomsettingsproses
– Ankerreaksie en kommutasiepole
Generatortopologieë en hul werkverrigting
– Afsonderlik-gemagnetiseerde generator
– Newesluitingsgenerator
– Dubbelsluitingsgenerator
Konstruksie van g.s. generators
– Praktiese aspekte van generator konstruksie
Addisionele bronne:
• Sen: Principles of Electric Machines and Power Electronics, Tweede uitgawe, 1996.
Bladsy 2
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. en w.s. Masjiene (4.1 – 4.3)
•
Daar is in beginsel nie ’n verskil tussen g.s. en w.s. masjiene nie. Beide funksioneer deur
die teenwoordigheid van spoele in ’n magneetveld:
– Spanning word opgewek in die geval van generatorwerking deur Faraday of Lorentz
se wet deurdat die spoele dan meganies aangedryf word.
– In die geval van motorwerking ontstaan ’n wringkrag deur Lorentz se wet a.g.v. strome
wat in die spoele vloei omdat ’n spanning op die terminale aangelê word.
•
Die verskil tussen g.s. en w.s. masjiene lê in die wyse hoe die spoele na buite beskikbaar
gemaak word.
Bladsy 3
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. en w.s. Masjiene (4.1 – 4.3)
•
Neem die volgende twee gevalle as voorbeeld:
Bladsy 4
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. generator konstruksie en werking (4.4)
•
•
Werklike g.s. generators lewer egter g.s. spannings met ’n klein riffel tot w.g.k. verhouding
(wat ook impliseer dat die spanning nie daal na nul nie.)
Dit word verkry deur die konstruksie as volg uit te brei deur nog spoele by te voeg (in
hierdie geval 4 spoele):
Bladsy 5
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. generator konstruksie en werking (4.4)
•
Verdere uitbreiding lewer selfs kleiner spanningsriffel. Hieronder word ’n konstruksie
getoon met 12 spoele vir ’n twee pool masjien:
Bladsy 6
•
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Bladsy 7
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Windings, spoele en wikkelings (Sen: 4.2.3)
•
Die onderstaande figuur verduidelik die verskil tussen windings, spoele en wikkelings:
– ’n Spoel bestaan uit verskeie windings in serie geskakel
– ’n Wikkeling bestaan uit verskeie spoele in serie geskakel
•
In g.s. masjiene kom daar hoofsaaklik twee maniere voor hoe wikkelings gekonstrueer
word
– Luswikkeling
– Golfwikkeling
Bladsy 8
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Luswikkelings (Sen: 4.2.3)
•
Luswikkeling
– Die naam kom daarvan dat die spoele
byna ’n lus maak, daarom sal die een
kant van ’n spoel byv. by
kommutatorstuk 2 begin en by
kommutatorstuk 3 eindig, met die
volgende spoel tussen 3 en 4, ens.
– Parallelle paaie ontstaan daarom
tussen die borsels. Die hoeveelheid
parallelle paaie is dan ook gelyk aan
die hoeveelheid pole van die masjien
en ook die hoeveelheid borsels.
Bladsy 9
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Golfwikkelings (Sen: 4.2.3)
•
Golfwikkeling
– Die naam kom daarvan dat die
verbinding van die spoele ’n golf
maak. Die een kant van die spoel
begin dan ook by die een negatiewe
potensiaal borsel en eindig by die
ander negatiewe potensiaal borsel.
– In die geval van die golfwikkeling is
daar altyd 2 parallelle paaie
Bladsy 10
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Geïnduseerde spanning (4.5 – 4.7)
•
Vanaf die vergelyking vir die e.m.k. wat in hoofstuk
2 afgelei is kan ons die volgende vergelyking aflei
vir die spanning wat tussen die terminale van ’n
winding geïnduseer word:
e 2 B lv
2 B lm r
•
Vanaf hierdie vergelyking kan die volgende
vergelyking vir die geïnduseerde spanning afgelei
word:
Ea K a m
waar K a Np a
of
Zp 2a
– Hierdie vergelyking verskil van die vergelyking
in Wildi deurdag voorsiening gemaak word vir
die aantal pole (p) en die aantal parallelle bane
(a)
Bladsy 11
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Generator onder las (4.8)
•
Wanneer ’n las verbind word aan ’n g.s. generator gaan daar stroom deur die geleiers
vloei wat ’n wringkrag veroorsaak wat die wringkrag van die meganiese aandrywing
teenwerk.
Bladsy 12
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Ankerreaksie (4.9)
•
Die oomblik wanneer daar stroom begin vloei in die geleiers word daar ook vloed
opgewek deur die ankergeleiers. Hierdie vloed vervorm die oorspronklike vloed en staan
bekend as ankerreaksie.
– Die ankerreaksie is afhanklik van die stroom wat gedra word deur die geleiers.
– Een van die effekte is dat die borsels nie meer geplaas is in die neutrale sone nie en
daarom vind vonking plaas gedurende kommutasie.
– Vloedkonsentrasie in sekere dele veroorsaak versadiging wat ’n vermindering van die
totale vloed teweegbring. Dit het weer ’n verlaging van die geïnduseerde spanning tot
gevolg.
Bladsy 13
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Posisionele verandering van die borsels en kommutasiepole (4.10 – 4.11)
•
Daar is twee maniere om die nadele van ankerreaksie te oorkom:
– Die posisie van die borsels kan verander word, sodat die kommutasie weer plaasvind
in die neutrale sone. Die neutrale sone verander egter saam met die stroom in die
ankergeleiers.
– Kommutasiepole: Hierdie pole dien om die ankerreaksie te kanselleer sodat die
neutrale sones herstel kan word na die posisie voordat stroom begin vloei het. Dit
kanselleer egter nie die effek in die omgewing van die pole nie.
Bladsy 14
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Ekwivalente baan van g.s. generators (4.16)
•
Die g.s. generator kan deur die volgende stroombaan gemodelleer word:
– E0 is die spanning wat onder nullas geïnduseer word en staan bekend as die
ankerspanning
– Dit word ook voorgestel deur Ea
– R0 is die weerstand van die serie windings/spoele wat in parallel verbind is tussen die
borsels en staan bekend as die ankerweerstand
– Dit word ook voorgestel as Ra
– Die veld wikkeling tussen F1 en F2 het ook weerstand Rf, al word dit nie aangetoon nie
Bladsy 15
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Generator verbindings (4.12 – 4.22)
•
In g.s. generators word die vloed verskaf deur elektromagnete en permanente magnete.
– Permanente magneet generators het die voordeel dat daar nie voorsiening gemaak
hoef te word vir ’n veldwikkeling en ’n gepaardgaande bron nie.
– Elektromagneet generators het die voordeel dat die vloed gevarieer kan word.
•
Alle permanente magneet generators is voorbeelde van afsonderlik-gemagnetiseerde
generators
Elektromagneet generators kan verbind word as
– Afsonderlik-gemagnetiseerde generators
– Newesluitgenerators
– Dubbelsluitingsgenerators
•
Bladsy 16
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Afsonderlik-gemagnetiseerde generators (4.12 – 4.13)
•
•
Wanneer die veldstroom vir die generator verskaf word deur ’n onafhanklike bron word
gesê dat die generator afsonderlik-gemagnetiseer is.
Twee belangrike kenkrommes bestaan vir die tipe generator
– Veldvloed vs. magnetiseerstroom kenkromme
– Die geïnduseerde spanning vs. magnetiseerstroom teen ’n konstante spoed kan hiervan afgelei word.
– Geïnduseerde spanning vs. spoed kenkromme
Bladsy 17
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Afsonderlik-gemagnetiseerde generators onder las (4.17)
•
•
Wanneer die tipe generator belas word neem die terminaalspanning geleidelik af met ’n
toename in lasstroom
Twee redes kan hiervoor gevind word:
– Spanningsval oor die ankerweerstand R0.
– ’n Afname in die geïnduseerde spanning E0 as gevolg van vloedkonsentrasie wat
weer veroorsaak word deur ankerreaksie.
Bladsy 18
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Newesluitgenerator (4.14 – 4.15, 4.18)
•
•
’n Newesluitgenerator is self-magnetiserend
Die spanning van ’n newesluitgenerator kan beheer
word deur eksterne veldweerstand by te voeg
– Die nullasspanning waar die generator gaan
stabiliseer kan bepaal word as die geïnduseerde
spanning v.s. magnetiseerstroom kenkromme
bekend is.
Bladsy 19
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Dubbelsluitgenerators (4.19 – 4.21)
•
Dubbelsluitgenerators bestaan uit twee veldwikkelinge, naamlik ’n newe- en ’n
seriewikkeling.
– Die byvoeging van die seriewikkeling is om die terminaalspanning vs. lasstroom te
manipuleer vir verbeterde spanningsregulasie, ensomeer.
Slide 3
Bladsy 1
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Hoofstuk 4 – G.s. generators
•
•
•
Die beginsel van werking van G.s. generators
– G.s. vs. w.s. masjiene
– Interne struktuur en kommutasie
– Windings, spoele en wikkelings
– Geïnduseerde spanning
– Generator onder las: Die energieomsettingsproses
– Ankerreaksie en kommutasiepole
Generatortopologieë en hul werkverrigting
– Afsonderlik-gemagnetiseerde generator
– Newesluitingsgenerator
– Dubbelsluitingsgenerator
Konstruksie van g.s. generators
– Praktiese aspekte van generator konstruksie
Addisionele bronne:
• Sen: Principles of Electric Machines and Power Electronics, Tweede uitgawe, 1996.
Bladsy 2
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. en w.s. Masjiene (4.1 – 4.3)
•
Daar is in beginsel nie ’n verskil tussen g.s. en w.s. masjiene nie. Beide funksioneer deur
die teenwoordigheid van spoele in ’n magneetveld:
– Spanning word opgewek in die geval van generatorwerking deur Faraday of Lorentz
se wet deurdat die spoele dan meganies aangedryf word.
– In die geval van motorwerking ontstaan ’n wringkrag deur Lorentz se wet a.g.v. strome
wat in die spoele vloei omdat ’n spanning op die terminale aangelê word.
•
Die verskil tussen g.s. en w.s. masjiene lê in die wyse hoe die spoele na buite beskikbaar
gemaak word.
Bladsy 3
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. en w.s. Masjiene (4.1 – 4.3)
•
Neem die volgende twee gevalle as voorbeeld:
Bladsy 4
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. generator konstruksie en werking (4.4)
•
•
Werklike g.s. generators lewer egter g.s. spannings met ’n klein riffel tot w.g.k. verhouding
(wat ook impliseer dat die spanning nie daal na nul nie.)
Dit word verkry deur die konstruksie as volg uit te brei deur nog spoele by te voeg (in
hierdie geval 4 spoele):
Bladsy 5
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. generator konstruksie en werking (4.4)
•
Verdere uitbreiding lewer selfs kleiner spanningsriffel. Hieronder word ’n konstruksie
getoon met 12 spoele vir ’n twee pool masjien:
Bladsy 6
•
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Bladsy 7
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Windings, spoele en wikkelings (Sen: 4.2.3)
•
Die onderstaande figuur verduidelik die verskil tussen windings, spoele en wikkelings:
– ’n Spoel bestaan uit verskeie windings in serie geskakel
– ’n Wikkeling bestaan uit verskeie spoele in serie geskakel
•
In g.s. masjiene kom daar hoofsaaklik twee maniere voor hoe wikkelings gekonstrueer
word
– Luswikkeling
– Golfwikkeling
Bladsy 8
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Luswikkelings (Sen: 4.2.3)
•
Luswikkeling
– Die naam kom daarvan dat die spoele
byna ’n lus maak, daarom sal die een
kant van ’n spoel byv. by
kommutatorstuk 2 begin en by
kommutatorstuk 3 eindig, met die
volgende spoel tussen 3 en 4, ens.
– Parallelle paaie ontstaan daarom
tussen die borsels. Die hoeveelheid
parallelle paaie is dan ook gelyk aan
die hoeveelheid pole van die masjien
en ook die hoeveelheid borsels.
Bladsy 9
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Golfwikkelings (Sen: 4.2.3)
•
Golfwikkeling
– Die naam kom daarvan dat die
verbinding van die spoele ’n golf
maak. Die een kant van die spoel
begin dan ook by die een negatiewe
potensiaal borsel en eindig by die
ander negatiewe potensiaal borsel.
– In die geval van die golfwikkeling is
daar altyd 2 parallelle paaie
Bladsy 10
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Geïnduseerde spanning (4.5 – 4.7)
•
Vanaf die vergelyking vir die e.m.k. wat in hoofstuk
2 afgelei is kan ons die volgende vergelyking aflei
vir die spanning wat tussen die terminale van ’n
winding geïnduseer word:
e 2 B lv
2 B lm r
•
Vanaf hierdie vergelyking kan die volgende
vergelyking vir die geïnduseerde spanning afgelei
word:
Ea K a m
waar K a Np a
of
Zp 2a
– Hierdie vergelyking verskil van die vergelyking
in Wildi deurdag voorsiening gemaak word vir
die aantal pole (p) en die aantal parallelle bane
(a)
Bladsy 11
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Generator onder las (4.8)
•
Wanneer ’n las verbind word aan ’n g.s. generator gaan daar stroom deur die geleiers
vloei wat ’n wringkrag veroorsaak wat die wringkrag van die meganiese aandrywing
teenwerk.
Bladsy 12
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Ankerreaksie (4.9)
•
Die oomblik wanneer daar stroom begin vloei in die geleiers word daar ook vloed
opgewek deur die ankergeleiers. Hierdie vloed vervorm die oorspronklike vloed en staan
bekend as ankerreaksie.
– Die ankerreaksie is afhanklik van die stroom wat gedra word deur die geleiers.
– Een van die effekte is dat die borsels nie meer geplaas is in die neutrale sone nie en
daarom vind vonking plaas gedurende kommutasie.
– Vloedkonsentrasie in sekere dele veroorsaak versadiging wat ’n vermindering van die
totale vloed teweegbring. Dit het weer ’n verlaging van die geïnduseerde spanning tot
gevolg.
Bladsy 13
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Posisionele verandering van die borsels en kommutasiepole (4.10 – 4.11)
•
Daar is twee maniere om die nadele van ankerreaksie te oorkom:
– Die posisie van die borsels kan verander word, sodat die kommutasie weer plaasvind
in die neutrale sone. Die neutrale sone verander egter saam met die stroom in die
ankergeleiers.
– Kommutasiepole: Hierdie pole dien om die ankerreaksie te kanselleer sodat die
neutrale sones herstel kan word na die posisie voordat stroom begin vloei het. Dit
kanselleer egter nie die effek in die omgewing van die pole nie.
Bladsy 14
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Ekwivalente baan van g.s. generators (4.16)
•
Die g.s. generator kan deur die volgende stroombaan gemodelleer word:
– E0 is die spanning wat onder nullas geïnduseer word en staan bekend as die
ankerspanning
– Dit word ook voorgestel deur Ea
– R0 is die weerstand van die serie windings/spoele wat in parallel verbind is tussen die
borsels en staan bekend as die ankerweerstand
– Dit word ook voorgestel as Ra
– Die veld wikkeling tussen F1 en F2 het ook weerstand Rf, al word dit nie aangetoon nie
Bladsy 15
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Generator verbindings (4.12 – 4.22)
•
In g.s. generators word die vloed verskaf deur elektromagnete en permanente magnete.
– Permanente magneet generators het die voordeel dat daar nie voorsiening gemaak
hoef te word vir ’n veldwikkeling en ’n gepaardgaande bron nie.
– Elektromagneet generators het die voordeel dat die vloed gevarieer kan word.
•
Alle permanente magneet generators is voorbeelde van afsonderlik-gemagnetiseerde
generators
Elektromagneet generators kan verbind word as
– Afsonderlik-gemagnetiseerde generators
– Newesluitgenerators
– Dubbelsluitingsgenerators
•
Bladsy 16
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Afsonderlik-gemagnetiseerde generators (4.12 – 4.13)
•
•
Wanneer die veldstroom vir die generator verskaf word deur ’n onafhanklike bron word
gesê dat die generator afsonderlik-gemagnetiseer is.
Twee belangrike kenkrommes bestaan vir die tipe generator
– Veldvloed vs. magnetiseerstroom kenkromme
– Die geïnduseerde spanning vs. magnetiseerstroom teen ’n konstante spoed kan hiervan afgelei word.
– Geïnduseerde spanning vs. spoed kenkromme
Bladsy 17
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Afsonderlik-gemagnetiseerde generators onder las (4.17)
•
•
Wanneer die tipe generator belas word neem die terminaalspanning geleidelik af met ’n
toename in lasstroom
Twee redes kan hiervoor gevind word:
– Spanningsval oor die ankerweerstand R0.
– ’n Afname in die geïnduseerde spanning E0 as gevolg van vloedkonsentrasie wat
weer veroorsaak word deur ankerreaksie.
Bladsy 18
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Newesluitgenerator (4.14 – 4.15, 4.18)
•
•
’n Newesluitgenerator is self-magnetiserend
Die spanning van ’n newesluitgenerator kan beheer
word deur eksterne veldweerstand by te voeg
– Die nullasspanning waar die generator gaan
stabiliseer kan bepaal word as die geïnduseerde
spanning v.s. magnetiseerstroom kenkromme
bekend is.
Bladsy 19
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Dubbelsluitgenerators (4.19 – 4.21)
•
Dubbelsluitgenerators bestaan uit twee veldwikkelinge, naamlik ’n newe- en ’n
seriewikkeling.
– Die byvoeging van die seriewikkeling is om die terminaalspanning vs. lasstroom te
manipuleer vir verbeterde spanningsregulasie, ensomeer.
Slide 4
Bladsy 1
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Hoofstuk 4 – G.s. generators
•
•
•
Die beginsel van werking van G.s. generators
– G.s. vs. w.s. masjiene
– Interne struktuur en kommutasie
– Windings, spoele en wikkelings
– Geïnduseerde spanning
– Generator onder las: Die energieomsettingsproses
– Ankerreaksie en kommutasiepole
Generatortopologieë en hul werkverrigting
– Afsonderlik-gemagnetiseerde generator
– Newesluitingsgenerator
– Dubbelsluitingsgenerator
Konstruksie van g.s. generators
– Praktiese aspekte van generator konstruksie
Addisionele bronne:
• Sen: Principles of Electric Machines and Power Electronics, Tweede uitgawe, 1996.
Bladsy 2
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. en w.s. Masjiene (4.1 – 4.3)
•
Daar is in beginsel nie ’n verskil tussen g.s. en w.s. masjiene nie. Beide funksioneer deur
die teenwoordigheid van spoele in ’n magneetveld:
– Spanning word opgewek in die geval van generatorwerking deur Faraday of Lorentz
se wet deurdat die spoele dan meganies aangedryf word.
– In die geval van motorwerking ontstaan ’n wringkrag deur Lorentz se wet a.g.v. strome
wat in die spoele vloei omdat ’n spanning op die terminale aangelê word.
•
Die verskil tussen g.s. en w.s. masjiene lê in die wyse hoe die spoele na buite beskikbaar
gemaak word.
Bladsy 3
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. en w.s. Masjiene (4.1 – 4.3)
•
Neem die volgende twee gevalle as voorbeeld:
Bladsy 4
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. generator konstruksie en werking (4.4)
•
•
Werklike g.s. generators lewer egter g.s. spannings met ’n klein riffel tot w.g.k. verhouding
(wat ook impliseer dat die spanning nie daal na nul nie.)
Dit word verkry deur die konstruksie as volg uit te brei deur nog spoele by te voeg (in
hierdie geval 4 spoele):
Bladsy 5
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. generator konstruksie en werking (4.4)
•
Verdere uitbreiding lewer selfs kleiner spanningsriffel. Hieronder word ’n konstruksie
getoon met 12 spoele vir ’n twee pool masjien:
Bladsy 6
•
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Bladsy 7
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Windings, spoele en wikkelings (Sen: 4.2.3)
•
Die onderstaande figuur verduidelik die verskil tussen windings, spoele en wikkelings:
– ’n Spoel bestaan uit verskeie windings in serie geskakel
– ’n Wikkeling bestaan uit verskeie spoele in serie geskakel
•
In g.s. masjiene kom daar hoofsaaklik twee maniere voor hoe wikkelings gekonstrueer
word
– Luswikkeling
– Golfwikkeling
Bladsy 8
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Luswikkelings (Sen: 4.2.3)
•
Luswikkeling
– Die naam kom daarvan dat die spoele
byna ’n lus maak, daarom sal die een
kant van ’n spoel byv. by
kommutatorstuk 2 begin en by
kommutatorstuk 3 eindig, met die
volgende spoel tussen 3 en 4, ens.
– Parallelle paaie ontstaan daarom
tussen die borsels. Die hoeveelheid
parallelle paaie is dan ook gelyk aan
die hoeveelheid pole van die masjien
en ook die hoeveelheid borsels.
Bladsy 9
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Golfwikkelings (Sen: 4.2.3)
•
Golfwikkeling
– Die naam kom daarvan dat die
verbinding van die spoele ’n golf
maak. Die een kant van die spoel
begin dan ook by die een negatiewe
potensiaal borsel en eindig by die
ander negatiewe potensiaal borsel.
– In die geval van die golfwikkeling is
daar altyd 2 parallelle paaie
Bladsy 10
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Geïnduseerde spanning (4.5 – 4.7)
•
Vanaf die vergelyking vir die e.m.k. wat in hoofstuk
2 afgelei is kan ons die volgende vergelyking aflei
vir die spanning wat tussen die terminale van ’n
winding geïnduseer word:
e 2 B lv
2 B lm r
•
Vanaf hierdie vergelyking kan die volgende
vergelyking vir die geïnduseerde spanning afgelei
word:
Ea K a m
waar K a Np a
of
Zp 2a
– Hierdie vergelyking verskil van die vergelyking
in Wildi deurdag voorsiening gemaak word vir
die aantal pole (p) en die aantal parallelle bane
(a)
Bladsy 11
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Generator onder las (4.8)
•
Wanneer ’n las verbind word aan ’n g.s. generator gaan daar stroom deur die geleiers
vloei wat ’n wringkrag veroorsaak wat die wringkrag van die meganiese aandrywing
teenwerk.
Bladsy 12
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Ankerreaksie (4.9)
•
Die oomblik wanneer daar stroom begin vloei in die geleiers word daar ook vloed
opgewek deur die ankergeleiers. Hierdie vloed vervorm die oorspronklike vloed en staan
bekend as ankerreaksie.
– Die ankerreaksie is afhanklik van die stroom wat gedra word deur die geleiers.
– Een van die effekte is dat die borsels nie meer geplaas is in die neutrale sone nie en
daarom vind vonking plaas gedurende kommutasie.
– Vloedkonsentrasie in sekere dele veroorsaak versadiging wat ’n vermindering van die
totale vloed teweegbring. Dit het weer ’n verlaging van die geïnduseerde spanning tot
gevolg.
Bladsy 13
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Posisionele verandering van die borsels en kommutasiepole (4.10 – 4.11)
•
Daar is twee maniere om die nadele van ankerreaksie te oorkom:
– Die posisie van die borsels kan verander word, sodat die kommutasie weer plaasvind
in die neutrale sone. Die neutrale sone verander egter saam met die stroom in die
ankergeleiers.
– Kommutasiepole: Hierdie pole dien om die ankerreaksie te kanselleer sodat die
neutrale sones herstel kan word na die posisie voordat stroom begin vloei het. Dit
kanselleer egter nie die effek in die omgewing van die pole nie.
Bladsy 14
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Ekwivalente baan van g.s. generators (4.16)
•
Die g.s. generator kan deur die volgende stroombaan gemodelleer word:
– E0 is die spanning wat onder nullas geïnduseer word en staan bekend as die
ankerspanning
– Dit word ook voorgestel deur Ea
– R0 is die weerstand van die serie windings/spoele wat in parallel verbind is tussen die
borsels en staan bekend as die ankerweerstand
– Dit word ook voorgestel as Ra
– Die veld wikkeling tussen F1 en F2 het ook weerstand Rf, al word dit nie aangetoon nie
Bladsy 15
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Generator verbindings (4.12 – 4.22)
•
In g.s. generators word die vloed verskaf deur elektromagnete en permanente magnete.
– Permanente magneet generators het die voordeel dat daar nie voorsiening gemaak
hoef te word vir ’n veldwikkeling en ’n gepaardgaande bron nie.
– Elektromagneet generators het die voordeel dat die vloed gevarieer kan word.
•
Alle permanente magneet generators is voorbeelde van afsonderlik-gemagnetiseerde
generators
Elektromagneet generators kan verbind word as
– Afsonderlik-gemagnetiseerde generators
– Newesluitgenerators
– Dubbelsluitingsgenerators
•
Bladsy 16
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Afsonderlik-gemagnetiseerde generators (4.12 – 4.13)
•
•
Wanneer die veldstroom vir die generator verskaf word deur ’n onafhanklike bron word
gesê dat die generator afsonderlik-gemagnetiseer is.
Twee belangrike kenkrommes bestaan vir die tipe generator
– Veldvloed vs. magnetiseerstroom kenkromme
– Die geïnduseerde spanning vs. magnetiseerstroom teen ’n konstante spoed kan hiervan afgelei word.
– Geïnduseerde spanning vs. spoed kenkromme
Bladsy 17
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Afsonderlik-gemagnetiseerde generators onder las (4.17)
•
•
Wanneer die tipe generator belas word neem die terminaalspanning geleidelik af met ’n
toename in lasstroom
Twee redes kan hiervoor gevind word:
– Spanningsval oor die ankerweerstand R0.
– ’n Afname in die geïnduseerde spanning E0 as gevolg van vloedkonsentrasie wat
weer veroorsaak word deur ankerreaksie.
Bladsy 18
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Newesluitgenerator (4.14 – 4.15, 4.18)
•
•
’n Newesluitgenerator is self-magnetiserend
Die spanning van ’n newesluitgenerator kan beheer
word deur eksterne veldweerstand by te voeg
– Die nullasspanning waar die generator gaan
stabiliseer kan bepaal word as die geïnduseerde
spanning v.s. magnetiseerstroom kenkromme
bekend is.
Bladsy 19
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Dubbelsluitgenerators (4.19 – 4.21)
•
Dubbelsluitgenerators bestaan uit twee veldwikkelinge, naamlik ’n newe- en ’n
seriewikkeling.
– Die byvoeging van die seriewikkeling is om die terminaalspanning vs. lasstroom te
manipuleer vir verbeterde spanningsregulasie, ensomeer.
Slide 5
Bladsy 1
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Hoofstuk 4 – G.s. generators
•
•
•
Die beginsel van werking van G.s. generators
– G.s. vs. w.s. masjiene
– Interne struktuur en kommutasie
– Windings, spoele en wikkelings
– Geïnduseerde spanning
– Generator onder las: Die energieomsettingsproses
– Ankerreaksie en kommutasiepole
Generatortopologieë en hul werkverrigting
– Afsonderlik-gemagnetiseerde generator
– Newesluitingsgenerator
– Dubbelsluitingsgenerator
Konstruksie van g.s. generators
– Praktiese aspekte van generator konstruksie
Addisionele bronne:
• Sen: Principles of Electric Machines and Power Electronics, Tweede uitgawe, 1996.
Bladsy 2
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. en w.s. Masjiene (4.1 – 4.3)
•
Daar is in beginsel nie ’n verskil tussen g.s. en w.s. masjiene nie. Beide funksioneer deur
die teenwoordigheid van spoele in ’n magneetveld:
– Spanning word opgewek in die geval van generatorwerking deur Faraday of Lorentz
se wet deurdat die spoele dan meganies aangedryf word.
– In die geval van motorwerking ontstaan ’n wringkrag deur Lorentz se wet a.g.v. strome
wat in die spoele vloei omdat ’n spanning op die terminale aangelê word.
•
Die verskil tussen g.s. en w.s. masjiene lê in die wyse hoe die spoele na buite beskikbaar
gemaak word.
Bladsy 3
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. en w.s. Masjiene (4.1 – 4.3)
•
Neem die volgende twee gevalle as voorbeeld:
Bladsy 4
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. generator konstruksie en werking (4.4)
•
•
Werklike g.s. generators lewer egter g.s. spannings met ’n klein riffel tot w.g.k. verhouding
(wat ook impliseer dat die spanning nie daal na nul nie.)
Dit word verkry deur die konstruksie as volg uit te brei deur nog spoele by te voeg (in
hierdie geval 4 spoele):
Bladsy 5
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. generator konstruksie en werking (4.4)
•
Verdere uitbreiding lewer selfs kleiner spanningsriffel. Hieronder word ’n konstruksie
getoon met 12 spoele vir ’n twee pool masjien:
Bladsy 6
•
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Bladsy 7
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Windings, spoele en wikkelings (Sen: 4.2.3)
•
Die onderstaande figuur verduidelik die verskil tussen windings, spoele en wikkelings:
– ’n Spoel bestaan uit verskeie windings in serie geskakel
– ’n Wikkeling bestaan uit verskeie spoele in serie geskakel
•
In g.s. masjiene kom daar hoofsaaklik twee maniere voor hoe wikkelings gekonstrueer
word
– Luswikkeling
– Golfwikkeling
Bladsy 8
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Luswikkelings (Sen: 4.2.3)
•
Luswikkeling
– Die naam kom daarvan dat die spoele
byna ’n lus maak, daarom sal die een
kant van ’n spoel byv. by
kommutatorstuk 2 begin en by
kommutatorstuk 3 eindig, met die
volgende spoel tussen 3 en 4, ens.
– Parallelle paaie ontstaan daarom
tussen die borsels. Die hoeveelheid
parallelle paaie is dan ook gelyk aan
die hoeveelheid pole van die masjien
en ook die hoeveelheid borsels.
Bladsy 9
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Golfwikkelings (Sen: 4.2.3)
•
Golfwikkeling
– Die naam kom daarvan dat die
verbinding van die spoele ’n golf
maak. Die een kant van die spoel
begin dan ook by die een negatiewe
potensiaal borsel en eindig by die
ander negatiewe potensiaal borsel.
– In die geval van die golfwikkeling is
daar altyd 2 parallelle paaie
Bladsy 10
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Geïnduseerde spanning (4.5 – 4.7)
•
Vanaf die vergelyking vir die e.m.k. wat in hoofstuk
2 afgelei is kan ons die volgende vergelyking aflei
vir die spanning wat tussen die terminale van ’n
winding geïnduseer word:
e 2 B lv
2 B lm r
•
Vanaf hierdie vergelyking kan die volgende
vergelyking vir die geïnduseerde spanning afgelei
word:
Ea K a m
waar K a Np a
of
Zp 2a
– Hierdie vergelyking verskil van die vergelyking
in Wildi deurdag voorsiening gemaak word vir
die aantal pole (p) en die aantal parallelle bane
(a)
Bladsy 11
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Generator onder las (4.8)
•
Wanneer ’n las verbind word aan ’n g.s. generator gaan daar stroom deur die geleiers
vloei wat ’n wringkrag veroorsaak wat die wringkrag van die meganiese aandrywing
teenwerk.
Bladsy 12
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Ankerreaksie (4.9)
•
Die oomblik wanneer daar stroom begin vloei in die geleiers word daar ook vloed
opgewek deur die ankergeleiers. Hierdie vloed vervorm die oorspronklike vloed en staan
bekend as ankerreaksie.
– Die ankerreaksie is afhanklik van die stroom wat gedra word deur die geleiers.
– Een van die effekte is dat die borsels nie meer geplaas is in die neutrale sone nie en
daarom vind vonking plaas gedurende kommutasie.
– Vloedkonsentrasie in sekere dele veroorsaak versadiging wat ’n vermindering van die
totale vloed teweegbring. Dit het weer ’n verlaging van die geïnduseerde spanning tot
gevolg.
Bladsy 13
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Posisionele verandering van die borsels en kommutasiepole (4.10 – 4.11)
•
Daar is twee maniere om die nadele van ankerreaksie te oorkom:
– Die posisie van die borsels kan verander word, sodat die kommutasie weer plaasvind
in die neutrale sone. Die neutrale sone verander egter saam met die stroom in die
ankergeleiers.
– Kommutasiepole: Hierdie pole dien om die ankerreaksie te kanselleer sodat die
neutrale sones herstel kan word na die posisie voordat stroom begin vloei het. Dit
kanselleer egter nie die effek in die omgewing van die pole nie.
Bladsy 14
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Ekwivalente baan van g.s. generators (4.16)
•
Die g.s. generator kan deur die volgende stroombaan gemodelleer word:
– E0 is die spanning wat onder nullas geïnduseer word en staan bekend as die
ankerspanning
– Dit word ook voorgestel deur Ea
– R0 is die weerstand van die serie windings/spoele wat in parallel verbind is tussen die
borsels en staan bekend as die ankerweerstand
– Dit word ook voorgestel as Ra
– Die veld wikkeling tussen F1 en F2 het ook weerstand Rf, al word dit nie aangetoon nie
Bladsy 15
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Generator verbindings (4.12 – 4.22)
•
In g.s. generators word die vloed verskaf deur elektromagnete en permanente magnete.
– Permanente magneet generators het die voordeel dat daar nie voorsiening gemaak
hoef te word vir ’n veldwikkeling en ’n gepaardgaande bron nie.
– Elektromagneet generators het die voordeel dat die vloed gevarieer kan word.
•
Alle permanente magneet generators is voorbeelde van afsonderlik-gemagnetiseerde
generators
Elektromagneet generators kan verbind word as
– Afsonderlik-gemagnetiseerde generators
– Newesluitgenerators
– Dubbelsluitingsgenerators
•
Bladsy 16
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Afsonderlik-gemagnetiseerde generators (4.12 – 4.13)
•
•
Wanneer die veldstroom vir die generator verskaf word deur ’n onafhanklike bron word
gesê dat die generator afsonderlik-gemagnetiseer is.
Twee belangrike kenkrommes bestaan vir die tipe generator
– Veldvloed vs. magnetiseerstroom kenkromme
– Die geïnduseerde spanning vs. magnetiseerstroom teen ’n konstante spoed kan hiervan afgelei word.
– Geïnduseerde spanning vs. spoed kenkromme
Bladsy 17
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Afsonderlik-gemagnetiseerde generators onder las (4.17)
•
•
Wanneer die tipe generator belas word neem die terminaalspanning geleidelik af met ’n
toename in lasstroom
Twee redes kan hiervoor gevind word:
– Spanningsval oor die ankerweerstand R0.
– ’n Afname in die geïnduseerde spanning E0 as gevolg van vloedkonsentrasie wat
weer veroorsaak word deur ankerreaksie.
Bladsy 18
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Newesluitgenerator (4.14 – 4.15, 4.18)
•
•
’n Newesluitgenerator is self-magnetiserend
Die spanning van ’n newesluitgenerator kan beheer
word deur eksterne veldweerstand by te voeg
– Die nullasspanning waar die generator gaan
stabiliseer kan bepaal word as die geïnduseerde
spanning v.s. magnetiseerstroom kenkromme
bekend is.
Bladsy 19
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Dubbelsluitgenerators (4.19 – 4.21)
•
Dubbelsluitgenerators bestaan uit twee veldwikkelinge, naamlik ’n newe- en ’n
seriewikkeling.
– Die byvoeging van die seriewikkeling is om die terminaalspanning vs. lasstroom te
manipuleer vir verbeterde spanningsregulasie, ensomeer.
Slide 6
Bladsy 1
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Hoofstuk 4 – G.s. generators
•
•
•
Die beginsel van werking van G.s. generators
– G.s. vs. w.s. masjiene
– Interne struktuur en kommutasie
– Windings, spoele en wikkelings
– Geïnduseerde spanning
– Generator onder las: Die energieomsettingsproses
– Ankerreaksie en kommutasiepole
Generatortopologieë en hul werkverrigting
– Afsonderlik-gemagnetiseerde generator
– Newesluitingsgenerator
– Dubbelsluitingsgenerator
Konstruksie van g.s. generators
– Praktiese aspekte van generator konstruksie
Addisionele bronne:
• Sen: Principles of Electric Machines and Power Electronics, Tweede uitgawe, 1996.
Bladsy 2
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. en w.s. Masjiene (4.1 – 4.3)
•
Daar is in beginsel nie ’n verskil tussen g.s. en w.s. masjiene nie. Beide funksioneer deur
die teenwoordigheid van spoele in ’n magneetveld:
– Spanning word opgewek in die geval van generatorwerking deur Faraday of Lorentz
se wet deurdat die spoele dan meganies aangedryf word.
– In die geval van motorwerking ontstaan ’n wringkrag deur Lorentz se wet a.g.v. strome
wat in die spoele vloei omdat ’n spanning op die terminale aangelê word.
•
Die verskil tussen g.s. en w.s. masjiene lê in die wyse hoe die spoele na buite beskikbaar
gemaak word.
Bladsy 3
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. en w.s. Masjiene (4.1 – 4.3)
•
Neem die volgende twee gevalle as voorbeeld:
Bladsy 4
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. generator konstruksie en werking (4.4)
•
•
Werklike g.s. generators lewer egter g.s. spannings met ’n klein riffel tot w.g.k. verhouding
(wat ook impliseer dat die spanning nie daal na nul nie.)
Dit word verkry deur die konstruksie as volg uit te brei deur nog spoele by te voeg (in
hierdie geval 4 spoele):
Bladsy 5
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. generator konstruksie en werking (4.4)
•
Verdere uitbreiding lewer selfs kleiner spanningsriffel. Hieronder word ’n konstruksie
getoon met 12 spoele vir ’n twee pool masjien:
Bladsy 6
•
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Bladsy 7
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Windings, spoele en wikkelings (Sen: 4.2.3)
•
Die onderstaande figuur verduidelik die verskil tussen windings, spoele en wikkelings:
– ’n Spoel bestaan uit verskeie windings in serie geskakel
– ’n Wikkeling bestaan uit verskeie spoele in serie geskakel
•
In g.s. masjiene kom daar hoofsaaklik twee maniere voor hoe wikkelings gekonstrueer
word
– Luswikkeling
– Golfwikkeling
Bladsy 8
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Luswikkelings (Sen: 4.2.3)
•
Luswikkeling
– Die naam kom daarvan dat die spoele
byna ’n lus maak, daarom sal die een
kant van ’n spoel byv. by
kommutatorstuk 2 begin en by
kommutatorstuk 3 eindig, met die
volgende spoel tussen 3 en 4, ens.
– Parallelle paaie ontstaan daarom
tussen die borsels. Die hoeveelheid
parallelle paaie is dan ook gelyk aan
die hoeveelheid pole van die masjien
en ook die hoeveelheid borsels.
Bladsy 9
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Golfwikkelings (Sen: 4.2.3)
•
Golfwikkeling
– Die naam kom daarvan dat die
verbinding van die spoele ’n golf
maak. Die een kant van die spoel
begin dan ook by die een negatiewe
potensiaal borsel en eindig by die
ander negatiewe potensiaal borsel.
– In die geval van die golfwikkeling is
daar altyd 2 parallelle paaie
Bladsy 10
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Geïnduseerde spanning (4.5 – 4.7)
•
Vanaf die vergelyking vir die e.m.k. wat in hoofstuk
2 afgelei is kan ons die volgende vergelyking aflei
vir die spanning wat tussen die terminale van ’n
winding geïnduseer word:
e 2 B lv
2 B lm r
•
Vanaf hierdie vergelyking kan die volgende
vergelyking vir die geïnduseerde spanning afgelei
word:
Ea K a m
waar K a Np a
of
Zp 2a
– Hierdie vergelyking verskil van die vergelyking
in Wildi deurdag voorsiening gemaak word vir
die aantal pole (p) en die aantal parallelle bane
(a)
Bladsy 11
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Generator onder las (4.8)
•
Wanneer ’n las verbind word aan ’n g.s. generator gaan daar stroom deur die geleiers
vloei wat ’n wringkrag veroorsaak wat die wringkrag van die meganiese aandrywing
teenwerk.
Bladsy 12
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Ankerreaksie (4.9)
•
Die oomblik wanneer daar stroom begin vloei in die geleiers word daar ook vloed
opgewek deur die ankergeleiers. Hierdie vloed vervorm die oorspronklike vloed en staan
bekend as ankerreaksie.
– Die ankerreaksie is afhanklik van die stroom wat gedra word deur die geleiers.
– Een van die effekte is dat die borsels nie meer geplaas is in die neutrale sone nie en
daarom vind vonking plaas gedurende kommutasie.
– Vloedkonsentrasie in sekere dele veroorsaak versadiging wat ’n vermindering van die
totale vloed teweegbring. Dit het weer ’n verlaging van die geïnduseerde spanning tot
gevolg.
Bladsy 13
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Posisionele verandering van die borsels en kommutasiepole (4.10 – 4.11)
•
Daar is twee maniere om die nadele van ankerreaksie te oorkom:
– Die posisie van die borsels kan verander word, sodat die kommutasie weer plaasvind
in die neutrale sone. Die neutrale sone verander egter saam met die stroom in die
ankergeleiers.
– Kommutasiepole: Hierdie pole dien om die ankerreaksie te kanselleer sodat die
neutrale sones herstel kan word na die posisie voordat stroom begin vloei het. Dit
kanselleer egter nie die effek in die omgewing van die pole nie.
Bladsy 14
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Ekwivalente baan van g.s. generators (4.16)
•
Die g.s. generator kan deur die volgende stroombaan gemodelleer word:
– E0 is die spanning wat onder nullas geïnduseer word en staan bekend as die
ankerspanning
– Dit word ook voorgestel deur Ea
– R0 is die weerstand van die serie windings/spoele wat in parallel verbind is tussen die
borsels en staan bekend as die ankerweerstand
– Dit word ook voorgestel as Ra
– Die veld wikkeling tussen F1 en F2 het ook weerstand Rf, al word dit nie aangetoon nie
Bladsy 15
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Generator verbindings (4.12 – 4.22)
•
In g.s. generators word die vloed verskaf deur elektromagnete en permanente magnete.
– Permanente magneet generators het die voordeel dat daar nie voorsiening gemaak
hoef te word vir ’n veldwikkeling en ’n gepaardgaande bron nie.
– Elektromagneet generators het die voordeel dat die vloed gevarieer kan word.
•
Alle permanente magneet generators is voorbeelde van afsonderlik-gemagnetiseerde
generators
Elektromagneet generators kan verbind word as
– Afsonderlik-gemagnetiseerde generators
– Newesluitgenerators
– Dubbelsluitingsgenerators
•
Bladsy 16
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Afsonderlik-gemagnetiseerde generators (4.12 – 4.13)
•
•
Wanneer die veldstroom vir die generator verskaf word deur ’n onafhanklike bron word
gesê dat die generator afsonderlik-gemagnetiseer is.
Twee belangrike kenkrommes bestaan vir die tipe generator
– Veldvloed vs. magnetiseerstroom kenkromme
– Die geïnduseerde spanning vs. magnetiseerstroom teen ’n konstante spoed kan hiervan afgelei word.
– Geïnduseerde spanning vs. spoed kenkromme
Bladsy 17
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Afsonderlik-gemagnetiseerde generators onder las (4.17)
•
•
Wanneer die tipe generator belas word neem die terminaalspanning geleidelik af met ’n
toename in lasstroom
Twee redes kan hiervoor gevind word:
– Spanningsval oor die ankerweerstand R0.
– ’n Afname in die geïnduseerde spanning E0 as gevolg van vloedkonsentrasie wat
weer veroorsaak word deur ankerreaksie.
Bladsy 18
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Newesluitgenerator (4.14 – 4.15, 4.18)
•
•
’n Newesluitgenerator is self-magnetiserend
Die spanning van ’n newesluitgenerator kan beheer
word deur eksterne veldweerstand by te voeg
– Die nullasspanning waar die generator gaan
stabiliseer kan bepaal word as die geïnduseerde
spanning v.s. magnetiseerstroom kenkromme
bekend is.
Bladsy 19
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Dubbelsluitgenerators (4.19 – 4.21)
•
Dubbelsluitgenerators bestaan uit twee veldwikkelinge, naamlik ’n newe- en ’n
seriewikkeling.
– Die byvoeging van die seriewikkeling is om die terminaalspanning vs. lasstroom te
manipuleer vir verbeterde spanningsregulasie, ensomeer.
Slide 7
Bladsy 1
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Hoofstuk 4 – G.s. generators
•
•
•
Die beginsel van werking van G.s. generators
– G.s. vs. w.s. masjiene
– Interne struktuur en kommutasie
– Windings, spoele en wikkelings
– Geïnduseerde spanning
– Generator onder las: Die energieomsettingsproses
– Ankerreaksie en kommutasiepole
Generatortopologieë en hul werkverrigting
– Afsonderlik-gemagnetiseerde generator
– Newesluitingsgenerator
– Dubbelsluitingsgenerator
Konstruksie van g.s. generators
– Praktiese aspekte van generator konstruksie
Addisionele bronne:
• Sen: Principles of Electric Machines and Power Electronics, Tweede uitgawe, 1996.
Bladsy 2
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. en w.s. Masjiene (4.1 – 4.3)
•
Daar is in beginsel nie ’n verskil tussen g.s. en w.s. masjiene nie. Beide funksioneer deur
die teenwoordigheid van spoele in ’n magneetveld:
– Spanning word opgewek in die geval van generatorwerking deur Faraday of Lorentz
se wet deurdat die spoele dan meganies aangedryf word.
– In die geval van motorwerking ontstaan ’n wringkrag deur Lorentz se wet a.g.v. strome
wat in die spoele vloei omdat ’n spanning op die terminale aangelê word.
•
Die verskil tussen g.s. en w.s. masjiene lê in die wyse hoe die spoele na buite beskikbaar
gemaak word.
Bladsy 3
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. en w.s. Masjiene (4.1 – 4.3)
•
Neem die volgende twee gevalle as voorbeeld:
Bladsy 4
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. generator konstruksie en werking (4.4)
•
•
Werklike g.s. generators lewer egter g.s. spannings met ’n klein riffel tot w.g.k. verhouding
(wat ook impliseer dat die spanning nie daal na nul nie.)
Dit word verkry deur die konstruksie as volg uit te brei deur nog spoele by te voeg (in
hierdie geval 4 spoele):
Bladsy 5
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. generator konstruksie en werking (4.4)
•
Verdere uitbreiding lewer selfs kleiner spanningsriffel. Hieronder word ’n konstruksie
getoon met 12 spoele vir ’n twee pool masjien:
Bladsy 6
•
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Bladsy 7
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Windings, spoele en wikkelings (Sen: 4.2.3)
•
Die onderstaande figuur verduidelik die verskil tussen windings, spoele en wikkelings:
– ’n Spoel bestaan uit verskeie windings in serie geskakel
– ’n Wikkeling bestaan uit verskeie spoele in serie geskakel
•
In g.s. masjiene kom daar hoofsaaklik twee maniere voor hoe wikkelings gekonstrueer
word
– Luswikkeling
– Golfwikkeling
Bladsy 8
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Luswikkelings (Sen: 4.2.3)
•
Luswikkeling
– Die naam kom daarvan dat die spoele
byna ’n lus maak, daarom sal die een
kant van ’n spoel byv. by
kommutatorstuk 2 begin en by
kommutatorstuk 3 eindig, met die
volgende spoel tussen 3 en 4, ens.
– Parallelle paaie ontstaan daarom
tussen die borsels. Die hoeveelheid
parallelle paaie is dan ook gelyk aan
die hoeveelheid pole van die masjien
en ook die hoeveelheid borsels.
Bladsy 9
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Golfwikkelings (Sen: 4.2.3)
•
Golfwikkeling
– Die naam kom daarvan dat die
verbinding van die spoele ’n golf
maak. Die een kant van die spoel
begin dan ook by die een negatiewe
potensiaal borsel en eindig by die
ander negatiewe potensiaal borsel.
– In die geval van die golfwikkeling is
daar altyd 2 parallelle paaie
Bladsy 10
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Geïnduseerde spanning (4.5 – 4.7)
•
Vanaf die vergelyking vir die e.m.k. wat in hoofstuk
2 afgelei is kan ons die volgende vergelyking aflei
vir die spanning wat tussen die terminale van ’n
winding geïnduseer word:
e 2 B lv
2 B lm r
•
Vanaf hierdie vergelyking kan die volgende
vergelyking vir die geïnduseerde spanning afgelei
word:
Ea K a m
waar K a Np a
of
Zp 2a
– Hierdie vergelyking verskil van die vergelyking
in Wildi deurdag voorsiening gemaak word vir
die aantal pole (p) en die aantal parallelle bane
(a)
Bladsy 11
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Generator onder las (4.8)
•
Wanneer ’n las verbind word aan ’n g.s. generator gaan daar stroom deur die geleiers
vloei wat ’n wringkrag veroorsaak wat die wringkrag van die meganiese aandrywing
teenwerk.
Bladsy 12
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Ankerreaksie (4.9)
•
Die oomblik wanneer daar stroom begin vloei in die geleiers word daar ook vloed
opgewek deur die ankergeleiers. Hierdie vloed vervorm die oorspronklike vloed en staan
bekend as ankerreaksie.
– Die ankerreaksie is afhanklik van die stroom wat gedra word deur die geleiers.
– Een van die effekte is dat die borsels nie meer geplaas is in die neutrale sone nie en
daarom vind vonking plaas gedurende kommutasie.
– Vloedkonsentrasie in sekere dele veroorsaak versadiging wat ’n vermindering van die
totale vloed teweegbring. Dit het weer ’n verlaging van die geïnduseerde spanning tot
gevolg.
Bladsy 13
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Posisionele verandering van die borsels en kommutasiepole (4.10 – 4.11)
•
Daar is twee maniere om die nadele van ankerreaksie te oorkom:
– Die posisie van die borsels kan verander word, sodat die kommutasie weer plaasvind
in die neutrale sone. Die neutrale sone verander egter saam met die stroom in die
ankergeleiers.
– Kommutasiepole: Hierdie pole dien om die ankerreaksie te kanselleer sodat die
neutrale sones herstel kan word na die posisie voordat stroom begin vloei het. Dit
kanselleer egter nie die effek in die omgewing van die pole nie.
Bladsy 14
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Ekwivalente baan van g.s. generators (4.16)
•
Die g.s. generator kan deur die volgende stroombaan gemodelleer word:
– E0 is die spanning wat onder nullas geïnduseer word en staan bekend as die
ankerspanning
– Dit word ook voorgestel deur Ea
– R0 is die weerstand van die serie windings/spoele wat in parallel verbind is tussen die
borsels en staan bekend as die ankerweerstand
– Dit word ook voorgestel as Ra
– Die veld wikkeling tussen F1 en F2 het ook weerstand Rf, al word dit nie aangetoon nie
Bladsy 15
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Generator verbindings (4.12 – 4.22)
•
In g.s. generators word die vloed verskaf deur elektromagnete en permanente magnete.
– Permanente magneet generators het die voordeel dat daar nie voorsiening gemaak
hoef te word vir ’n veldwikkeling en ’n gepaardgaande bron nie.
– Elektromagneet generators het die voordeel dat die vloed gevarieer kan word.
•
Alle permanente magneet generators is voorbeelde van afsonderlik-gemagnetiseerde
generators
Elektromagneet generators kan verbind word as
– Afsonderlik-gemagnetiseerde generators
– Newesluitgenerators
– Dubbelsluitingsgenerators
•
Bladsy 16
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Afsonderlik-gemagnetiseerde generators (4.12 – 4.13)
•
•
Wanneer die veldstroom vir die generator verskaf word deur ’n onafhanklike bron word
gesê dat die generator afsonderlik-gemagnetiseer is.
Twee belangrike kenkrommes bestaan vir die tipe generator
– Veldvloed vs. magnetiseerstroom kenkromme
– Die geïnduseerde spanning vs. magnetiseerstroom teen ’n konstante spoed kan hiervan afgelei word.
– Geïnduseerde spanning vs. spoed kenkromme
Bladsy 17
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Afsonderlik-gemagnetiseerde generators onder las (4.17)
•
•
Wanneer die tipe generator belas word neem die terminaalspanning geleidelik af met ’n
toename in lasstroom
Twee redes kan hiervoor gevind word:
– Spanningsval oor die ankerweerstand R0.
– ’n Afname in die geïnduseerde spanning E0 as gevolg van vloedkonsentrasie wat
weer veroorsaak word deur ankerreaksie.
Bladsy 18
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Newesluitgenerator (4.14 – 4.15, 4.18)
•
•
’n Newesluitgenerator is self-magnetiserend
Die spanning van ’n newesluitgenerator kan beheer
word deur eksterne veldweerstand by te voeg
– Die nullasspanning waar die generator gaan
stabiliseer kan bepaal word as die geïnduseerde
spanning v.s. magnetiseerstroom kenkromme
bekend is.
Bladsy 19
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Dubbelsluitgenerators (4.19 – 4.21)
•
Dubbelsluitgenerators bestaan uit twee veldwikkelinge, naamlik ’n newe- en ’n
seriewikkeling.
– Die byvoeging van die seriewikkeling is om die terminaalspanning vs. lasstroom te
manipuleer vir verbeterde spanningsregulasie, ensomeer.
Slide 8
Bladsy 1
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Hoofstuk 4 – G.s. generators
•
•
•
Die beginsel van werking van G.s. generators
– G.s. vs. w.s. masjiene
– Interne struktuur en kommutasie
– Windings, spoele en wikkelings
– Geïnduseerde spanning
– Generator onder las: Die energieomsettingsproses
– Ankerreaksie en kommutasiepole
Generatortopologieë en hul werkverrigting
– Afsonderlik-gemagnetiseerde generator
– Newesluitingsgenerator
– Dubbelsluitingsgenerator
Konstruksie van g.s. generators
– Praktiese aspekte van generator konstruksie
Addisionele bronne:
• Sen: Principles of Electric Machines and Power Electronics, Tweede uitgawe, 1996.
Bladsy 2
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. en w.s. Masjiene (4.1 – 4.3)
•
Daar is in beginsel nie ’n verskil tussen g.s. en w.s. masjiene nie. Beide funksioneer deur
die teenwoordigheid van spoele in ’n magneetveld:
– Spanning word opgewek in die geval van generatorwerking deur Faraday of Lorentz
se wet deurdat die spoele dan meganies aangedryf word.
– In die geval van motorwerking ontstaan ’n wringkrag deur Lorentz se wet a.g.v. strome
wat in die spoele vloei omdat ’n spanning op die terminale aangelê word.
•
Die verskil tussen g.s. en w.s. masjiene lê in die wyse hoe die spoele na buite beskikbaar
gemaak word.
Bladsy 3
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. en w.s. Masjiene (4.1 – 4.3)
•
Neem die volgende twee gevalle as voorbeeld:
Bladsy 4
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. generator konstruksie en werking (4.4)
•
•
Werklike g.s. generators lewer egter g.s. spannings met ’n klein riffel tot w.g.k. verhouding
(wat ook impliseer dat die spanning nie daal na nul nie.)
Dit word verkry deur die konstruksie as volg uit te brei deur nog spoele by te voeg (in
hierdie geval 4 spoele):
Bladsy 5
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. generator konstruksie en werking (4.4)
•
Verdere uitbreiding lewer selfs kleiner spanningsriffel. Hieronder word ’n konstruksie
getoon met 12 spoele vir ’n twee pool masjien:
Bladsy 6
•
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Bladsy 7
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Windings, spoele en wikkelings (Sen: 4.2.3)
•
Die onderstaande figuur verduidelik die verskil tussen windings, spoele en wikkelings:
– ’n Spoel bestaan uit verskeie windings in serie geskakel
– ’n Wikkeling bestaan uit verskeie spoele in serie geskakel
•
In g.s. masjiene kom daar hoofsaaklik twee maniere voor hoe wikkelings gekonstrueer
word
– Luswikkeling
– Golfwikkeling
Bladsy 8
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Luswikkelings (Sen: 4.2.3)
•
Luswikkeling
– Die naam kom daarvan dat die spoele
byna ’n lus maak, daarom sal die een
kant van ’n spoel byv. by
kommutatorstuk 2 begin en by
kommutatorstuk 3 eindig, met die
volgende spoel tussen 3 en 4, ens.
– Parallelle paaie ontstaan daarom
tussen die borsels. Die hoeveelheid
parallelle paaie is dan ook gelyk aan
die hoeveelheid pole van die masjien
en ook die hoeveelheid borsels.
Bladsy 9
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Golfwikkelings (Sen: 4.2.3)
•
Golfwikkeling
– Die naam kom daarvan dat die
verbinding van die spoele ’n golf
maak. Die een kant van die spoel
begin dan ook by die een negatiewe
potensiaal borsel en eindig by die
ander negatiewe potensiaal borsel.
– In die geval van die golfwikkeling is
daar altyd 2 parallelle paaie
Bladsy 10
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Geïnduseerde spanning (4.5 – 4.7)
•
Vanaf die vergelyking vir die e.m.k. wat in hoofstuk
2 afgelei is kan ons die volgende vergelyking aflei
vir die spanning wat tussen die terminale van ’n
winding geïnduseer word:
e 2 B lv
2 B lm r
•
Vanaf hierdie vergelyking kan die volgende
vergelyking vir die geïnduseerde spanning afgelei
word:
Ea K a m
waar K a Np a
of
Zp 2a
– Hierdie vergelyking verskil van die vergelyking
in Wildi deurdag voorsiening gemaak word vir
die aantal pole (p) en die aantal parallelle bane
(a)
Bladsy 11
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Generator onder las (4.8)
•
Wanneer ’n las verbind word aan ’n g.s. generator gaan daar stroom deur die geleiers
vloei wat ’n wringkrag veroorsaak wat die wringkrag van die meganiese aandrywing
teenwerk.
Bladsy 12
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Ankerreaksie (4.9)
•
Die oomblik wanneer daar stroom begin vloei in die geleiers word daar ook vloed
opgewek deur die ankergeleiers. Hierdie vloed vervorm die oorspronklike vloed en staan
bekend as ankerreaksie.
– Die ankerreaksie is afhanklik van die stroom wat gedra word deur die geleiers.
– Een van die effekte is dat die borsels nie meer geplaas is in die neutrale sone nie en
daarom vind vonking plaas gedurende kommutasie.
– Vloedkonsentrasie in sekere dele veroorsaak versadiging wat ’n vermindering van die
totale vloed teweegbring. Dit het weer ’n verlaging van die geïnduseerde spanning tot
gevolg.
Bladsy 13
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Posisionele verandering van die borsels en kommutasiepole (4.10 – 4.11)
•
Daar is twee maniere om die nadele van ankerreaksie te oorkom:
– Die posisie van die borsels kan verander word, sodat die kommutasie weer plaasvind
in die neutrale sone. Die neutrale sone verander egter saam met die stroom in die
ankergeleiers.
– Kommutasiepole: Hierdie pole dien om die ankerreaksie te kanselleer sodat die
neutrale sones herstel kan word na die posisie voordat stroom begin vloei het. Dit
kanselleer egter nie die effek in die omgewing van die pole nie.
Bladsy 14
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Ekwivalente baan van g.s. generators (4.16)
•
Die g.s. generator kan deur die volgende stroombaan gemodelleer word:
– E0 is die spanning wat onder nullas geïnduseer word en staan bekend as die
ankerspanning
– Dit word ook voorgestel deur Ea
– R0 is die weerstand van die serie windings/spoele wat in parallel verbind is tussen die
borsels en staan bekend as die ankerweerstand
– Dit word ook voorgestel as Ra
– Die veld wikkeling tussen F1 en F2 het ook weerstand Rf, al word dit nie aangetoon nie
Bladsy 15
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Generator verbindings (4.12 – 4.22)
•
In g.s. generators word die vloed verskaf deur elektromagnete en permanente magnete.
– Permanente magneet generators het die voordeel dat daar nie voorsiening gemaak
hoef te word vir ’n veldwikkeling en ’n gepaardgaande bron nie.
– Elektromagneet generators het die voordeel dat die vloed gevarieer kan word.
•
Alle permanente magneet generators is voorbeelde van afsonderlik-gemagnetiseerde
generators
Elektromagneet generators kan verbind word as
– Afsonderlik-gemagnetiseerde generators
– Newesluitgenerators
– Dubbelsluitingsgenerators
•
Bladsy 16
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Afsonderlik-gemagnetiseerde generators (4.12 – 4.13)
•
•
Wanneer die veldstroom vir die generator verskaf word deur ’n onafhanklike bron word
gesê dat die generator afsonderlik-gemagnetiseer is.
Twee belangrike kenkrommes bestaan vir die tipe generator
– Veldvloed vs. magnetiseerstroom kenkromme
– Die geïnduseerde spanning vs. magnetiseerstroom teen ’n konstante spoed kan hiervan afgelei word.
– Geïnduseerde spanning vs. spoed kenkromme
Bladsy 17
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Afsonderlik-gemagnetiseerde generators onder las (4.17)
•
•
Wanneer die tipe generator belas word neem die terminaalspanning geleidelik af met ’n
toename in lasstroom
Twee redes kan hiervoor gevind word:
– Spanningsval oor die ankerweerstand R0.
– ’n Afname in die geïnduseerde spanning E0 as gevolg van vloedkonsentrasie wat
weer veroorsaak word deur ankerreaksie.
Bladsy 18
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Newesluitgenerator (4.14 – 4.15, 4.18)
•
•
’n Newesluitgenerator is self-magnetiserend
Die spanning van ’n newesluitgenerator kan beheer
word deur eksterne veldweerstand by te voeg
– Die nullasspanning waar die generator gaan
stabiliseer kan bepaal word as die geïnduseerde
spanning v.s. magnetiseerstroom kenkromme
bekend is.
Bladsy 19
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Dubbelsluitgenerators (4.19 – 4.21)
•
Dubbelsluitgenerators bestaan uit twee veldwikkelinge, naamlik ’n newe- en ’n
seriewikkeling.
– Die byvoeging van die seriewikkeling is om die terminaalspanning vs. lasstroom te
manipuleer vir verbeterde spanningsregulasie, ensomeer.
Slide 9
Bladsy 1
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Hoofstuk 4 – G.s. generators
•
•
•
Die beginsel van werking van G.s. generators
– G.s. vs. w.s. masjiene
– Interne struktuur en kommutasie
– Windings, spoele en wikkelings
– Geïnduseerde spanning
– Generator onder las: Die energieomsettingsproses
– Ankerreaksie en kommutasiepole
Generatortopologieë en hul werkverrigting
– Afsonderlik-gemagnetiseerde generator
– Newesluitingsgenerator
– Dubbelsluitingsgenerator
Konstruksie van g.s. generators
– Praktiese aspekte van generator konstruksie
Addisionele bronne:
• Sen: Principles of Electric Machines and Power Electronics, Tweede uitgawe, 1996.
Bladsy 2
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. en w.s. Masjiene (4.1 – 4.3)
•
Daar is in beginsel nie ’n verskil tussen g.s. en w.s. masjiene nie. Beide funksioneer deur
die teenwoordigheid van spoele in ’n magneetveld:
– Spanning word opgewek in die geval van generatorwerking deur Faraday of Lorentz
se wet deurdat die spoele dan meganies aangedryf word.
– In die geval van motorwerking ontstaan ’n wringkrag deur Lorentz se wet a.g.v. strome
wat in die spoele vloei omdat ’n spanning op die terminale aangelê word.
•
Die verskil tussen g.s. en w.s. masjiene lê in die wyse hoe die spoele na buite beskikbaar
gemaak word.
Bladsy 3
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. en w.s. Masjiene (4.1 – 4.3)
•
Neem die volgende twee gevalle as voorbeeld:
Bladsy 4
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. generator konstruksie en werking (4.4)
•
•
Werklike g.s. generators lewer egter g.s. spannings met ’n klein riffel tot w.g.k. verhouding
(wat ook impliseer dat die spanning nie daal na nul nie.)
Dit word verkry deur die konstruksie as volg uit te brei deur nog spoele by te voeg (in
hierdie geval 4 spoele):
Bladsy 5
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. generator konstruksie en werking (4.4)
•
Verdere uitbreiding lewer selfs kleiner spanningsriffel. Hieronder word ’n konstruksie
getoon met 12 spoele vir ’n twee pool masjien:
Bladsy 6
•
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Bladsy 7
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Windings, spoele en wikkelings (Sen: 4.2.3)
•
Die onderstaande figuur verduidelik die verskil tussen windings, spoele en wikkelings:
– ’n Spoel bestaan uit verskeie windings in serie geskakel
– ’n Wikkeling bestaan uit verskeie spoele in serie geskakel
•
In g.s. masjiene kom daar hoofsaaklik twee maniere voor hoe wikkelings gekonstrueer
word
– Luswikkeling
– Golfwikkeling
Bladsy 8
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Luswikkelings (Sen: 4.2.3)
•
Luswikkeling
– Die naam kom daarvan dat die spoele
byna ’n lus maak, daarom sal die een
kant van ’n spoel byv. by
kommutatorstuk 2 begin en by
kommutatorstuk 3 eindig, met die
volgende spoel tussen 3 en 4, ens.
– Parallelle paaie ontstaan daarom
tussen die borsels. Die hoeveelheid
parallelle paaie is dan ook gelyk aan
die hoeveelheid pole van die masjien
en ook die hoeveelheid borsels.
Bladsy 9
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Golfwikkelings (Sen: 4.2.3)
•
Golfwikkeling
– Die naam kom daarvan dat die
verbinding van die spoele ’n golf
maak. Die een kant van die spoel
begin dan ook by die een negatiewe
potensiaal borsel en eindig by die
ander negatiewe potensiaal borsel.
– In die geval van die golfwikkeling is
daar altyd 2 parallelle paaie
Bladsy 10
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Geïnduseerde spanning (4.5 – 4.7)
•
Vanaf die vergelyking vir die e.m.k. wat in hoofstuk
2 afgelei is kan ons die volgende vergelyking aflei
vir die spanning wat tussen die terminale van ’n
winding geïnduseer word:
e 2 B lv
2 B lm r
•
Vanaf hierdie vergelyking kan die volgende
vergelyking vir die geïnduseerde spanning afgelei
word:
Ea K a m
waar K a Np a
of
Zp 2a
– Hierdie vergelyking verskil van die vergelyking
in Wildi deurdag voorsiening gemaak word vir
die aantal pole (p) en die aantal parallelle bane
(a)
Bladsy 11
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Generator onder las (4.8)
•
Wanneer ’n las verbind word aan ’n g.s. generator gaan daar stroom deur die geleiers
vloei wat ’n wringkrag veroorsaak wat die wringkrag van die meganiese aandrywing
teenwerk.
Bladsy 12
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Ankerreaksie (4.9)
•
Die oomblik wanneer daar stroom begin vloei in die geleiers word daar ook vloed
opgewek deur die ankergeleiers. Hierdie vloed vervorm die oorspronklike vloed en staan
bekend as ankerreaksie.
– Die ankerreaksie is afhanklik van die stroom wat gedra word deur die geleiers.
– Een van die effekte is dat die borsels nie meer geplaas is in die neutrale sone nie en
daarom vind vonking plaas gedurende kommutasie.
– Vloedkonsentrasie in sekere dele veroorsaak versadiging wat ’n vermindering van die
totale vloed teweegbring. Dit het weer ’n verlaging van die geïnduseerde spanning tot
gevolg.
Bladsy 13
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Posisionele verandering van die borsels en kommutasiepole (4.10 – 4.11)
•
Daar is twee maniere om die nadele van ankerreaksie te oorkom:
– Die posisie van die borsels kan verander word, sodat die kommutasie weer plaasvind
in die neutrale sone. Die neutrale sone verander egter saam met die stroom in die
ankergeleiers.
– Kommutasiepole: Hierdie pole dien om die ankerreaksie te kanselleer sodat die
neutrale sones herstel kan word na die posisie voordat stroom begin vloei het. Dit
kanselleer egter nie die effek in die omgewing van die pole nie.
Bladsy 14
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Ekwivalente baan van g.s. generators (4.16)
•
Die g.s. generator kan deur die volgende stroombaan gemodelleer word:
– E0 is die spanning wat onder nullas geïnduseer word en staan bekend as die
ankerspanning
– Dit word ook voorgestel deur Ea
– R0 is die weerstand van die serie windings/spoele wat in parallel verbind is tussen die
borsels en staan bekend as die ankerweerstand
– Dit word ook voorgestel as Ra
– Die veld wikkeling tussen F1 en F2 het ook weerstand Rf, al word dit nie aangetoon nie
Bladsy 15
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Generator verbindings (4.12 – 4.22)
•
In g.s. generators word die vloed verskaf deur elektromagnete en permanente magnete.
– Permanente magneet generators het die voordeel dat daar nie voorsiening gemaak
hoef te word vir ’n veldwikkeling en ’n gepaardgaande bron nie.
– Elektromagneet generators het die voordeel dat die vloed gevarieer kan word.
•
Alle permanente magneet generators is voorbeelde van afsonderlik-gemagnetiseerde
generators
Elektromagneet generators kan verbind word as
– Afsonderlik-gemagnetiseerde generators
– Newesluitgenerators
– Dubbelsluitingsgenerators
•
Bladsy 16
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Afsonderlik-gemagnetiseerde generators (4.12 – 4.13)
•
•
Wanneer die veldstroom vir die generator verskaf word deur ’n onafhanklike bron word
gesê dat die generator afsonderlik-gemagnetiseer is.
Twee belangrike kenkrommes bestaan vir die tipe generator
– Veldvloed vs. magnetiseerstroom kenkromme
– Die geïnduseerde spanning vs. magnetiseerstroom teen ’n konstante spoed kan hiervan afgelei word.
– Geïnduseerde spanning vs. spoed kenkromme
Bladsy 17
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Afsonderlik-gemagnetiseerde generators onder las (4.17)
•
•
Wanneer die tipe generator belas word neem die terminaalspanning geleidelik af met ’n
toename in lasstroom
Twee redes kan hiervoor gevind word:
– Spanningsval oor die ankerweerstand R0.
– ’n Afname in die geïnduseerde spanning E0 as gevolg van vloedkonsentrasie wat
weer veroorsaak word deur ankerreaksie.
Bladsy 18
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Newesluitgenerator (4.14 – 4.15, 4.18)
•
•
’n Newesluitgenerator is self-magnetiserend
Die spanning van ’n newesluitgenerator kan beheer
word deur eksterne veldweerstand by te voeg
– Die nullasspanning waar die generator gaan
stabiliseer kan bepaal word as die geïnduseerde
spanning v.s. magnetiseerstroom kenkromme
bekend is.
Bladsy 19
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Dubbelsluitgenerators (4.19 – 4.21)
•
Dubbelsluitgenerators bestaan uit twee veldwikkelinge, naamlik ’n newe- en ’n
seriewikkeling.
– Die byvoeging van die seriewikkeling is om die terminaalspanning vs. lasstroom te
manipuleer vir verbeterde spanningsregulasie, ensomeer.
Slide 10
Bladsy 1
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Hoofstuk 4 – G.s. generators
•
•
•
Die beginsel van werking van G.s. generators
– G.s. vs. w.s. masjiene
– Interne struktuur en kommutasie
– Windings, spoele en wikkelings
– Geïnduseerde spanning
– Generator onder las: Die energieomsettingsproses
– Ankerreaksie en kommutasiepole
Generatortopologieë en hul werkverrigting
– Afsonderlik-gemagnetiseerde generator
– Newesluitingsgenerator
– Dubbelsluitingsgenerator
Konstruksie van g.s. generators
– Praktiese aspekte van generator konstruksie
Addisionele bronne:
• Sen: Principles of Electric Machines and Power Electronics, Tweede uitgawe, 1996.
Bladsy 2
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. en w.s. Masjiene (4.1 – 4.3)
•
Daar is in beginsel nie ’n verskil tussen g.s. en w.s. masjiene nie. Beide funksioneer deur
die teenwoordigheid van spoele in ’n magneetveld:
– Spanning word opgewek in die geval van generatorwerking deur Faraday of Lorentz
se wet deurdat die spoele dan meganies aangedryf word.
– In die geval van motorwerking ontstaan ’n wringkrag deur Lorentz se wet a.g.v. strome
wat in die spoele vloei omdat ’n spanning op die terminale aangelê word.
•
Die verskil tussen g.s. en w.s. masjiene lê in die wyse hoe die spoele na buite beskikbaar
gemaak word.
Bladsy 3
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. en w.s. Masjiene (4.1 – 4.3)
•
Neem die volgende twee gevalle as voorbeeld:
Bladsy 4
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. generator konstruksie en werking (4.4)
•
•
Werklike g.s. generators lewer egter g.s. spannings met ’n klein riffel tot w.g.k. verhouding
(wat ook impliseer dat die spanning nie daal na nul nie.)
Dit word verkry deur die konstruksie as volg uit te brei deur nog spoele by te voeg (in
hierdie geval 4 spoele):
Bladsy 5
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. generator konstruksie en werking (4.4)
•
Verdere uitbreiding lewer selfs kleiner spanningsriffel. Hieronder word ’n konstruksie
getoon met 12 spoele vir ’n twee pool masjien:
Bladsy 6
•
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Bladsy 7
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Windings, spoele en wikkelings (Sen: 4.2.3)
•
Die onderstaande figuur verduidelik die verskil tussen windings, spoele en wikkelings:
– ’n Spoel bestaan uit verskeie windings in serie geskakel
– ’n Wikkeling bestaan uit verskeie spoele in serie geskakel
•
In g.s. masjiene kom daar hoofsaaklik twee maniere voor hoe wikkelings gekonstrueer
word
– Luswikkeling
– Golfwikkeling
Bladsy 8
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Luswikkelings (Sen: 4.2.3)
•
Luswikkeling
– Die naam kom daarvan dat die spoele
byna ’n lus maak, daarom sal die een
kant van ’n spoel byv. by
kommutatorstuk 2 begin en by
kommutatorstuk 3 eindig, met die
volgende spoel tussen 3 en 4, ens.
– Parallelle paaie ontstaan daarom
tussen die borsels. Die hoeveelheid
parallelle paaie is dan ook gelyk aan
die hoeveelheid pole van die masjien
en ook die hoeveelheid borsels.
Bladsy 9
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Golfwikkelings (Sen: 4.2.3)
•
Golfwikkeling
– Die naam kom daarvan dat die
verbinding van die spoele ’n golf
maak. Die een kant van die spoel
begin dan ook by die een negatiewe
potensiaal borsel en eindig by die
ander negatiewe potensiaal borsel.
– In die geval van die golfwikkeling is
daar altyd 2 parallelle paaie
Bladsy 10
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Geïnduseerde spanning (4.5 – 4.7)
•
Vanaf die vergelyking vir die e.m.k. wat in hoofstuk
2 afgelei is kan ons die volgende vergelyking aflei
vir die spanning wat tussen die terminale van ’n
winding geïnduseer word:
e 2 B lv
2 B lm r
•
Vanaf hierdie vergelyking kan die volgende
vergelyking vir die geïnduseerde spanning afgelei
word:
Ea K a m
waar K a Np a
of
Zp 2a
– Hierdie vergelyking verskil van die vergelyking
in Wildi deurdag voorsiening gemaak word vir
die aantal pole (p) en die aantal parallelle bane
(a)
Bladsy 11
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Generator onder las (4.8)
•
Wanneer ’n las verbind word aan ’n g.s. generator gaan daar stroom deur die geleiers
vloei wat ’n wringkrag veroorsaak wat die wringkrag van die meganiese aandrywing
teenwerk.
Bladsy 12
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Ankerreaksie (4.9)
•
Die oomblik wanneer daar stroom begin vloei in die geleiers word daar ook vloed
opgewek deur die ankergeleiers. Hierdie vloed vervorm die oorspronklike vloed en staan
bekend as ankerreaksie.
– Die ankerreaksie is afhanklik van die stroom wat gedra word deur die geleiers.
– Een van die effekte is dat die borsels nie meer geplaas is in die neutrale sone nie en
daarom vind vonking plaas gedurende kommutasie.
– Vloedkonsentrasie in sekere dele veroorsaak versadiging wat ’n vermindering van die
totale vloed teweegbring. Dit het weer ’n verlaging van die geïnduseerde spanning tot
gevolg.
Bladsy 13
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Posisionele verandering van die borsels en kommutasiepole (4.10 – 4.11)
•
Daar is twee maniere om die nadele van ankerreaksie te oorkom:
– Die posisie van die borsels kan verander word, sodat die kommutasie weer plaasvind
in die neutrale sone. Die neutrale sone verander egter saam met die stroom in die
ankergeleiers.
– Kommutasiepole: Hierdie pole dien om die ankerreaksie te kanselleer sodat die
neutrale sones herstel kan word na die posisie voordat stroom begin vloei het. Dit
kanselleer egter nie die effek in die omgewing van die pole nie.
Bladsy 14
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Ekwivalente baan van g.s. generators (4.16)
•
Die g.s. generator kan deur die volgende stroombaan gemodelleer word:
– E0 is die spanning wat onder nullas geïnduseer word en staan bekend as die
ankerspanning
– Dit word ook voorgestel deur Ea
– R0 is die weerstand van die serie windings/spoele wat in parallel verbind is tussen die
borsels en staan bekend as die ankerweerstand
– Dit word ook voorgestel as Ra
– Die veld wikkeling tussen F1 en F2 het ook weerstand Rf, al word dit nie aangetoon nie
Bladsy 15
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Generator verbindings (4.12 – 4.22)
•
In g.s. generators word die vloed verskaf deur elektromagnete en permanente magnete.
– Permanente magneet generators het die voordeel dat daar nie voorsiening gemaak
hoef te word vir ’n veldwikkeling en ’n gepaardgaande bron nie.
– Elektromagneet generators het die voordeel dat die vloed gevarieer kan word.
•
Alle permanente magneet generators is voorbeelde van afsonderlik-gemagnetiseerde
generators
Elektromagneet generators kan verbind word as
– Afsonderlik-gemagnetiseerde generators
– Newesluitgenerators
– Dubbelsluitingsgenerators
•
Bladsy 16
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Afsonderlik-gemagnetiseerde generators (4.12 – 4.13)
•
•
Wanneer die veldstroom vir die generator verskaf word deur ’n onafhanklike bron word
gesê dat die generator afsonderlik-gemagnetiseer is.
Twee belangrike kenkrommes bestaan vir die tipe generator
– Veldvloed vs. magnetiseerstroom kenkromme
– Die geïnduseerde spanning vs. magnetiseerstroom teen ’n konstante spoed kan hiervan afgelei word.
– Geïnduseerde spanning vs. spoed kenkromme
Bladsy 17
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Afsonderlik-gemagnetiseerde generators onder las (4.17)
•
•
Wanneer die tipe generator belas word neem die terminaalspanning geleidelik af met ’n
toename in lasstroom
Twee redes kan hiervoor gevind word:
– Spanningsval oor die ankerweerstand R0.
– ’n Afname in die geïnduseerde spanning E0 as gevolg van vloedkonsentrasie wat
weer veroorsaak word deur ankerreaksie.
Bladsy 18
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Newesluitgenerator (4.14 – 4.15, 4.18)
•
•
’n Newesluitgenerator is self-magnetiserend
Die spanning van ’n newesluitgenerator kan beheer
word deur eksterne veldweerstand by te voeg
– Die nullasspanning waar die generator gaan
stabiliseer kan bepaal word as die geïnduseerde
spanning v.s. magnetiseerstroom kenkromme
bekend is.
Bladsy 19
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Dubbelsluitgenerators (4.19 – 4.21)
•
Dubbelsluitgenerators bestaan uit twee veldwikkelinge, naamlik ’n newe- en ’n
seriewikkeling.
– Die byvoeging van die seriewikkeling is om die terminaalspanning vs. lasstroom te
manipuleer vir verbeterde spanningsregulasie, ensomeer.
Slide 11
Bladsy 1
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Hoofstuk 4 – G.s. generators
•
•
•
Die beginsel van werking van G.s. generators
– G.s. vs. w.s. masjiene
– Interne struktuur en kommutasie
– Windings, spoele en wikkelings
– Geïnduseerde spanning
– Generator onder las: Die energieomsettingsproses
– Ankerreaksie en kommutasiepole
Generatortopologieë en hul werkverrigting
– Afsonderlik-gemagnetiseerde generator
– Newesluitingsgenerator
– Dubbelsluitingsgenerator
Konstruksie van g.s. generators
– Praktiese aspekte van generator konstruksie
Addisionele bronne:
• Sen: Principles of Electric Machines and Power Electronics, Tweede uitgawe, 1996.
Bladsy 2
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. en w.s. Masjiene (4.1 – 4.3)
•
Daar is in beginsel nie ’n verskil tussen g.s. en w.s. masjiene nie. Beide funksioneer deur
die teenwoordigheid van spoele in ’n magneetveld:
– Spanning word opgewek in die geval van generatorwerking deur Faraday of Lorentz
se wet deurdat die spoele dan meganies aangedryf word.
– In die geval van motorwerking ontstaan ’n wringkrag deur Lorentz se wet a.g.v. strome
wat in die spoele vloei omdat ’n spanning op die terminale aangelê word.
•
Die verskil tussen g.s. en w.s. masjiene lê in die wyse hoe die spoele na buite beskikbaar
gemaak word.
Bladsy 3
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. en w.s. Masjiene (4.1 – 4.3)
•
Neem die volgende twee gevalle as voorbeeld:
Bladsy 4
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. generator konstruksie en werking (4.4)
•
•
Werklike g.s. generators lewer egter g.s. spannings met ’n klein riffel tot w.g.k. verhouding
(wat ook impliseer dat die spanning nie daal na nul nie.)
Dit word verkry deur die konstruksie as volg uit te brei deur nog spoele by te voeg (in
hierdie geval 4 spoele):
Bladsy 5
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. generator konstruksie en werking (4.4)
•
Verdere uitbreiding lewer selfs kleiner spanningsriffel. Hieronder word ’n konstruksie
getoon met 12 spoele vir ’n twee pool masjien:
Bladsy 6
•
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Bladsy 7
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Windings, spoele en wikkelings (Sen: 4.2.3)
•
Die onderstaande figuur verduidelik die verskil tussen windings, spoele en wikkelings:
– ’n Spoel bestaan uit verskeie windings in serie geskakel
– ’n Wikkeling bestaan uit verskeie spoele in serie geskakel
•
In g.s. masjiene kom daar hoofsaaklik twee maniere voor hoe wikkelings gekonstrueer
word
– Luswikkeling
– Golfwikkeling
Bladsy 8
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Luswikkelings (Sen: 4.2.3)
•
Luswikkeling
– Die naam kom daarvan dat die spoele
byna ’n lus maak, daarom sal die een
kant van ’n spoel byv. by
kommutatorstuk 2 begin en by
kommutatorstuk 3 eindig, met die
volgende spoel tussen 3 en 4, ens.
– Parallelle paaie ontstaan daarom
tussen die borsels. Die hoeveelheid
parallelle paaie is dan ook gelyk aan
die hoeveelheid pole van die masjien
en ook die hoeveelheid borsels.
Bladsy 9
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Golfwikkelings (Sen: 4.2.3)
•
Golfwikkeling
– Die naam kom daarvan dat die
verbinding van die spoele ’n golf
maak. Die een kant van die spoel
begin dan ook by die een negatiewe
potensiaal borsel en eindig by die
ander negatiewe potensiaal borsel.
– In die geval van die golfwikkeling is
daar altyd 2 parallelle paaie
Bladsy 10
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Geïnduseerde spanning (4.5 – 4.7)
•
Vanaf die vergelyking vir die e.m.k. wat in hoofstuk
2 afgelei is kan ons die volgende vergelyking aflei
vir die spanning wat tussen die terminale van ’n
winding geïnduseer word:
e 2 B lv
2 B lm r
•
Vanaf hierdie vergelyking kan die volgende
vergelyking vir die geïnduseerde spanning afgelei
word:
Ea K a m
waar K a Np a
of
Zp 2a
– Hierdie vergelyking verskil van die vergelyking
in Wildi deurdag voorsiening gemaak word vir
die aantal pole (p) en die aantal parallelle bane
(a)
Bladsy 11
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Generator onder las (4.8)
•
Wanneer ’n las verbind word aan ’n g.s. generator gaan daar stroom deur die geleiers
vloei wat ’n wringkrag veroorsaak wat die wringkrag van die meganiese aandrywing
teenwerk.
Bladsy 12
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Ankerreaksie (4.9)
•
Die oomblik wanneer daar stroom begin vloei in die geleiers word daar ook vloed
opgewek deur die ankergeleiers. Hierdie vloed vervorm die oorspronklike vloed en staan
bekend as ankerreaksie.
– Die ankerreaksie is afhanklik van die stroom wat gedra word deur die geleiers.
– Een van die effekte is dat die borsels nie meer geplaas is in die neutrale sone nie en
daarom vind vonking plaas gedurende kommutasie.
– Vloedkonsentrasie in sekere dele veroorsaak versadiging wat ’n vermindering van die
totale vloed teweegbring. Dit het weer ’n verlaging van die geïnduseerde spanning tot
gevolg.
Bladsy 13
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Posisionele verandering van die borsels en kommutasiepole (4.10 – 4.11)
•
Daar is twee maniere om die nadele van ankerreaksie te oorkom:
– Die posisie van die borsels kan verander word, sodat die kommutasie weer plaasvind
in die neutrale sone. Die neutrale sone verander egter saam met die stroom in die
ankergeleiers.
– Kommutasiepole: Hierdie pole dien om die ankerreaksie te kanselleer sodat die
neutrale sones herstel kan word na die posisie voordat stroom begin vloei het. Dit
kanselleer egter nie die effek in die omgewing van die pole nie.
Bladsy 14
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Ekwivalente baan van g.s. generators (4.16)
•
Die g.s. generator kan deur die volgende stroombaan gemodelleer word:
– E0 is die spanning wat onder nullas geïnduseer word en staan bekend as die
ankerspanning
– Dit word ook voorgestel deur Ea
– R0 is die weerstand van die serie windings/spoele wat in parallel verbind is tussen die
borsels en staan bekend as die ankerweerstand
– Dit word ook voorgestel as Ra
– Die veld wikkeling tussen F1 en F2 het ook weerstand Rf, al word dit nie aangetoon nie
Bladsy 15
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Generator verbindings (4.12 – 4.22)
•
In g.s. generators word die vloed verskaf deur elektromagnete en permanente magnete.
– Permanente magneet generators het die voordeel dat daar nie voorsiening gemaak
hoef te word vir ’n veldwikkeling en ’n gepaardgaande bron nie.
– Elektromagneet generators het die voordeel dat die vloed gevarieer kan word.
•
Alle permanente magneet generators is voorbeelde van afsonderlik-gemagnetiseerde
generators
Elektromagneet generators kan verbind word as
– Afsonderlik-gemagnetiseerde generators
– Newesluitgenerators
– Dubbelsluitingsgenerators
•
Bladsy 16
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Afsonderlik-gemagnetiseerde generators (4.12 – 4.13)
•
•
Wanneer die veldstroom vir die generator verskaf word deur ’n onafhanklike bron word
gesê dat die generator afsonderlik-gemagnetiseer is.
Twee belangrike kenkrommes bestaan vir die tipe generator
– Veldvloed vs. magnetiseerstroom kenkromme
– Die geïnduseerde spanning vs. magnetiseerstroom teen ’n konstante spoed kan hiervan afgelei word.
– Geïnduseerde spanning vs. spoed kenkromme
Bladsy 17
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Afsonderlik-gemagnetiseerde generators onder las (4.17)
•
•
Wanneer die tipe generator belas word neem die terminaalspanning geleidelik af met ’n
toename in lasstroom
Twee redes kan hiervoor gevind word:
– Spanningsval oor die ankerweerstand R0.
– ’n Afname in die geïnduseerde spanning E0 as gevolg van vloedkonsentrasie wat
weer veroorsaak word deur ankerreaksie.
Bladsy 18
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Newesluitgenerator (4.14 – 4.15, 4.18)
•
•
’n Newesluitgenerator is self-magnetiserend
Die spanning van ’n newesluitgenerator kan beheer
word deur eksterne veldweerstand by te voeg
– Die nullasspanning waar die generator gaan
stabiliseer kan bepaal word as die geïnduseerde
spanning v.s. magnetiseerstroom kenkromme
bekend is.
Bladsy 19
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Dubbelsluitgenerators (4.19 – 4.21)
•
Dubbelsluitgenerators bestaan uit twee veldwikkelinge, naamlik ’n newe- en ’n
seriewikkeling.
– Die byvoeging van die seriewikkeling is om die terminaalspanning vs. lasstroom te
manipuleer vir verbeterde spanningsregulasie, ensomeer.
Slide 12
Bladsy 1
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Hoofstuk 4 – G.s. generators
•
•
•
Die beginsel van werking van G.s. generators
– G.s. vs. w.s. masjiene
– Interne struktuur en kommutasie
– Windings, spoele en wikkelings
– Geïnduseerde spanning
– Generator onder las: Die energieomsettingsproses
– Ankerreaksie en kommutasiepole
Generatortopologieë en hul werkverrigting
– Afsonderlik-gemagnetiseerde generator
– Newesluitingsgenerator
– Dubbelsluitingsgenerator
Konstruksie van g.s. generators
– Praktiese aspekte van generator konstruksie
Addisionele bronne:
• Sen: Principles of Electric Machines and Power Electronics, Tweede uitgawe, 1996.
Bladsy 2
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. en w.s. Masjiene (4.1 – 4.3)
•
Daar is in beginsel nie ’n verskil tussen g.s. en w.s. masjiene nie. Beide funksioneer deur
die teenwoordigheid van spoele in ’n magneetveld:
– Spanning word opgewek in die geval van generatorwerking deur Faraday of Lorentz
se wet deurdat die spoele dan meganies aangedryf word.
– In die geval van motorwerking ontstaan ’n wringkrag deur Lorentz se wet a.g.v. strome
wat in die spoele vloei omdat ’n spanning op die terminale aangelê word.
•
Die verskil tussen g.s. en w.s. masjiene lê in die wyse hoe die spoele na buite beskikbaar
gemaak word.
Bladsy 3
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. en w.s. Masjiene (4.1 – 4.3)
•
Neem die volgende twee gevalle as voorbeeld:
Bladsy 4
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. generator konstruksie en werking (4.4)
•
•
Werklike g.s. generators lewer egter g.s. spannings met ’n klein riffel tot w.g.k. verhouding
(wat ook impliseer dat die spanning nie daal na nul nie.)
Dit word verkry deur die konstruksie as volg uit te brei deur nog spoele by te voeg (in
hierdie geval 4 spoele):
Bladsy 5
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. generator konstruksie en werking (4.4)
•
Verdere uitbreiding lewer selfs kleiner spanningsriffel. Hieronder word ’n konstruksie
getoon met 12 spoele vir ’n twee pool masjien:
Bladsy 6
•
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Bladsy 7
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Windings, spoele en wikkelings (Sen: 4.2.3)
•
Die onderstaande figuur verduidelik die verskil tussen windings, spoele en wikkelings:
– ’n Spoel bestaan uit verskeie windings in serie geskakel
– ’n Wikkeling bestaan uit verskeie spoele in serie geskakel
•
In g.s. masjiene kom daar hoofsaaklik twee maniere voor hoe wikkelings gekonstrueer
word
– Luswikkeling
– Golfwikkeling
Bladsy 8
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Luswikkelings (Sen: 4.2.3)
•
Luswikkeling
– Die naam kom daarvan dat die spoele
byna ’n lus maak, daarom sal die een
kant van ’n spoel byv. by
kommutatorstuk 2 begin en by
kommutatorstuk 3 eindig, met die
volgende spoel tussen 3 en 4, ens.
– Parallelle paaie ontstaan daarom
tussen die borsels. Die hoeveelheid
parallelle paaie is dan ook gelyk aan
die hoeveelheid pole van die masjien
en ook die hoeveelheid borsels.
Bladsy 9
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Golfwikkelings (Sen: 4.2.3)
•
Golfwikkeling
– Die naam kom daarvan dat die
verbinding van die spoele ’n golf
maak. Die een kant van die spoel
begin dan ook by die een negatiewe
potensiaal borsel en eindig by die
ander negatiewe potensiaal borsel.
– In die geval van die golfwikkeling is
daar altyd 2 parallelle paaie
Bladsy 10
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Geïnduseerde spanning (4.5 – 4.7)
•
Vanaf die vergelyking vir die e.m.k. wat in hoofstuk
2 afgelei is kan ons die volgende vergelyking aflei
vir die spanning wat tussen die terminale van ’n
winding geïnduseer word:
e 2 B lv
2 B lm r
•
Vanaf hierdie vergelyking kan die volgende
vergelyking vir die geïnduseerde spanning afgelei
word:
Ea K a m
waar K a Np a
of
Zp 2a
– Hierdie vergelyking verskil van die vergelyking
in Wildi deurdag voorsiening gemaak word vir
die aantal pole (p) en die aantal parallelle bane
(a)
Bladsy 11
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Generator onder las (4.8)
•
Wanneer ’n las verbind word aan ’n g.s. generator gaan daar stroom deur die geleiers
vloei wat ’n wringkrag veroorsaak wat die wringkrag van die meganiese aandrywing
teenwerk.
Bladsy 12
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Ankerreaksie (4.9)
•
Die oomblik wanneer daar stroom begin vloei in die geleiers word daar ook vloed
opgewek deur die ankergeleiers. Hierdie vloed vervorm die oorspronklike vloed en staan
bekend as ankerreaksie.
– Die ankerreaksie is afhanklik van die stroom wat gedra word deur die geleiers.
– Een van die effekte is dat die borsels nie meer geplaas is in die neutrale sone nie en
daarom vind vonking plaas gedurende kommutasie.
– Vloedkonsentrasie in sekere dele veroorsaak versadiging wat ’n vermindering van die
totale vloed teweegbring. Dit het weer ’n verlaging van die geïnduseerde spanning tot
gevolg.
Bladsy 13
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Posisionele verandering van die borsels en kommutasiepole (4.10 – 4.11)
•
Daar is twee maniere om die nadele van ankerreaksie te oorkom:
– Die posisie van die borsels kan verander word, sodat die kommutasie weer plaasvind
in die neutrale sone. Die neutrale sone verander egter saam met die stroom in die
ankergeleiers.
– Kommutasiepole: Hierdie pole dien om die ankerreaksie te kanselleer sodat die
neutrale sones herstel kan word na die posisie voordat stroom begin vloei het. Dit
kanselleer egter nie die effek in die omgewing van die pole nie.
Bladsy 14
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Ekwivalente baan van g.s. generators (4.16)
•
Die g.s. generator kan deur die volgende stroombaan gemodelleer word:
– E0 is die spanning wat onder nullas geïnduseer word en staan bekend as die
ankerspanning
– Dit word ook voorgestel deur Ea
– R0 is die weerstand van die serie windings/spoele wat in parallel verbind is tussen die
borsels en staan bekend as die ankerweerstand
– Dit word ook voorgestel as Ra
– Die veld wikkeling tussen F1 en F2 het ook weerstand Rf, al word dit nie aangetoon nie
Bladsy 15
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Generator verbindings (4.12 – 4.22)
•
In g.s. generators word die vloed verskaf deur elektromagnete en permanente magnete.
– Permanente magneet generators het die voordeel dat daar nie voorsiening gemaak
hoef te word vir ’n veldwikkeling en ’n gepaardgaande bron nie.
– Elektromagneet generators het die voordeel dat die vloed gevarieer kan word.
•
Alle permanente magneet generators is voorbeelde van afsonderlik-gemagnetiseerde
generators
Elektromagneet generators kan verbind word as
– Afsonderlik-gemagnetiseerde generators
– Newesluitgenerators
– Dubbelsluitingsgenerators
•
Bladsy 16
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Afsonderlik-gemagnetiseerde generators (4.12 – 4.13)
•
•
Wanneer die veldstroom vir die generator verskaf word deur ’n onafhanklike bron word
gesê dat die generator afsonderlik-gemagnetiseer is.
Twee belangrike kenkrommes bestaan vir die tipe generator
– Veldvloed vs. magnetiseerstroom kenkromme
– Die geïnduseerde spanning vs. magnetiseerstroom teen ’n konstante spoed kan hiervan afgelei word.
– Geïnduseerde spanning vs. spoed kenkromme
Bladsy 17
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Afsonderlik-gemagnetiseerde generators onder las (4.17)
•
•
Wanneer die tipe generator belas word neem die terminaalspanning geleidelik af met ’n
toename in lasstroom
Twee redes kan hiervoor gevind word:
– Spanningsval oor die ankerweerstand R0.
– ’n Afname in die geïnduseerde spanning E0 as gevolg van vloedkonsentrasie wat
weer veroorsaak word deur ankerreaksie.
Bladsy 18
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Newesluitgenerator (4.14 – 4.15, 4.18)
•
•
’n Newesluitgenerator is self-magnetiserend
Die spanning van ’n newesluitgenerator kan beheer
word deur eksterne veldweerstand by te voeg
– Die nullasspanning waar die generator gaan
stabiliseer kan bepaal word as die geïnduseerde
spanning v.s. magnetiseerstroom kenkromme
bekend is.
Bladsy 19
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Dubbelsluitgenerators (4.19 – 4.21)
•
Dubbelsluitgenerators bestaan uit twee veldwikkelinge, naamlik ’n newe- en ’n
seriewikkeling.
– Die byvoeging van die seriewikkeling is om die terminaalspanning vs. lasstroom te
manipuleer vir verbeterde spanningsregulasie, ensomeer.
Slide 13
Bladsy 1
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Hoofstuk 4 – G.s. generators
•
•
•
Die beginsel van werking van G.s. generators
– G.s. vs. w.s. masjiene
– Interne struktuur en kommutasie
– Windings, spoele en wikkelings
– Geïnduseerde spanning
– Generator onder las: Die energieomsettingsproses
– Ankerreaksie en kommutasiepole
Generatortopologieë en hul werkverrigting
– Afsonderlik-gemagnetiseerde generator
– Newesluitingsgenerator
– Dubbelsluitingsgenerator
Konstruksie van g.s. generators
– Praktiese aspekte van generator konstruksie
Addisionele bronne:
• Sen: Principles of Electric Machines and Power Electronics, Tweede uitgawe, 1996.
Bladsy 2
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. en w.s. Masjiene (4.1 – 4.3)
•
Daar is in beginsel nie ’n verskil tussen g.s. en w.s. masjiene nie. Beide funksioneer deur
die teenwoordigheid van spoele in ’n magneetveld:
– Spanning word opgewek in die geval van generatorwerking deur Faraday of Lorentz
se wet deurdat die spoele dan meganies aangedryf word.
– In die geval van motorwerking ontstaan ’n wringkrag deur Lorentz se wet a.g.v. strome
wat in die spoele vloei omdat ’n spanning op die terminale aangelê word.
•
Die verskil tussen g.s. en w.s. masjiene lê in die wyse hoe die spoele na buite beskikbaar
gemaak word.
Bladsy 3
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. en w.s. Masjiene (4.1 – 4.3)
•
Neem die volgende twee gevalle as voorbeeld:
Bladsy 4
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. generator konstruksie en werking (4.4)
•
•
Werklike g.s. generators lewer egter g.s. spannings met ’n klein riffel tot w.g.k. verhouding
(wat ook impliseer dat die spanning nie daal na nul nie.)
Dit word verkry deur die konstruksie as volg uit te brei deur nog spoele by te voeg (in
hierdie geval 4 spoele):
Bladsy 5
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. generator konstruksie en werking (4.4)
•
Verdere uitbreiding lewer selfs kleiner spanningsriffel. Hieronder word ’n konstruksie
getoon met 12 spoele vir ’n twee pool masjien:
Bladsy 6
•
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Bladsy 7
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Windings, spoele en wikkelings (Sen: 4.2.3)
•
Die onderstaande figuur verduidelik die verskil tussen windings, spoele en wikkelings:
– ’n Spoel bestaan uit verskeie windings in serie geskakel
– ’n Wikkeling bestaan uit verskeie spoele in serie geskakel
•
In g.s. masjiene kom daar hoofsaaklik twee maniere voor hoe wikkelings gekonstrueer
word
– Luswikkeling
– Golfwikkeling
Bladsy 8
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Luswikkelings (Sen: 4.2.3)
•
Luswikkeling
– Die naam kom daarvan dat die spoele
byna ’n lus maak, daarom sal die een
kant van ’n spoel byv. by
kommutatorstuk 2 begin en by
kommutatorstuk 3 eindig, met die
volgende spoel tussen 3 en 4, ens.
– Parallelle paaie ontstaan daarom
tussen die borsels. Die hoeveelheid
parallelle paaie is dan ook gelyk aan
die hoeveelheid pole van die masjien
en ook die hoeveelheid borsels.
Bladsy 9
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Golfwikkelings (Sen: 4.2.3)
•
Golfwikkeling
– Die naam kom daarvan dat die
verbinding van die spoele ’n golf
maak. Die een kant van die spoel
begin dan ook by die een negatiewe
potensiaal borsel en eindig by die
ander negatiewe potensiaal borsel.
– In die geval van die golfwikkeling is
daar altyd 2 parallelle paaie
Bladsy 10
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Geïnduseerde spanning (4.5 – 4.7)
•
Vanaf die vergelyking vir die e.m.k. wat in hoofstuk
2 afgelei is kan ons die volgende vergelyking aflei
vir die spanning wat tussen die terminale van ’n
winding geïnduseer word:
e 2 B lv
2 B lm r
•
Vanaf hierdie vergelyking kan die volgende
vergelyking vir die geïnduseerde spanning afgelei
word:
Ea K a m
waar K a Np a
of
Zp 2a
– Hierdie vergelyking verskil van die vergelyking
in Wildi deurdag voorsiening gemaak word vir
die aantal pole (p) en die aantal parallelle bane
(a)
Bladsy 11
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Generator onder las (4.8)
•
Wanneer ’n las verbind word aan ’n g.s. generator gaan daar stroom deur die geleiers
vloei wat ’n wringkrag veroorsaak wat die wringkrag van die meganiese aandrywing
teenwerk.
Bladsy 12
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Ankerreaksie (4.9)
•
Die oomblik wanneer daar stroom begin vloei in die geleiers word daar ook vloed
opgewek deur die ankergeleiers. Hierdie vloed vervorm die oorspronklike vloed en staan
bekend as ankerreaksie.
– Die ankerreaksie is afhanklik van die stroom wat gedra word deur die geleiers.
– Een van die effekte is dat die borsels nie meer geplaas is in die neutrale sone nie en
daarom vind vonking plaas gedurende kommutasie.
– Vloedkonsentrasie in sekere dele veroorsaak versadiging wat ’n vermindering van die
totale vloed teweegbring. Dit het weer ’n verlaging van die geïnduseerde spanning tot
gevolg.
Bladsy 13
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Posisionele verandering van die borsels en kommutasiepole (4.10 – 4.11)
•
Daar is twee maniere om die nadele van ankerreaksie te oorkom:
– Die posisie van die borsels kan verander word, sodat die kommutasie weer plaasvind
in die neutrale sone. Die neutrale sone verander egter saam met die stroom in die
ankergeleiers.
– Kommutasiepole: Hierdie pole dien om die ankerreaksie te kanselleer sodat die
neutrale sones herstel kan word na die posisie voordat stroom begin vloei het. Dit
kanselleer egter nie die effek in die omgewing van die pole nie.
Bladsy 14
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Ekwivalente baan van g.s. generators (4.16)
•
Die g.s. generator kan deur die volgende stroombaan gemodelleer word:
– E0 is die spanning wat onder nullas geïnduseer word en staan bekend as die
ankerspanning
– Dit word ook voorgestel deur Ea
– R0 is die weerstand van die serie windings/spoele wat in parallel verbind is tussen die
borsels en staan bekend as die ankerweerstand
– Dit word ook voorgestel as Ra
– Die veld wikkeling tussen F1 en F2 het ook weerstand Rf, al word dit nie aangetoon nie
Bladsy 15
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Generator verbindings (4.12 – 4.22)
•
In g.s. generators word die vloed verskaf deur elektromagnete en permanente magnete.
– Permanente magneet generators het die voordeel dat daar nie voorsiening gemaak
hoef te word vir ’n veldwikkeling en ’n gepaardgaande bron nie.
– Elektromagneet generators het die voordeel dat die vloed gevarieer kan word.
•
Alle permanente magneet generators is voorbeelde van afsonderlik-gemagnetiseerde
generators
Elektromagneet generators kan verbind word as
– Afsonderlik-gemagnetiseerde generators
– Newesluitgenerators
– Dubbelsluitingsgenerators
•
Bladsy 16
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Afsonderlik-gemagnetiseerde generators (4.12 – 4.13)
•
•
Wanneer die veldstroom vir die generator verskaf word deur ’n onafhanklike bron word
gesê dat die generator afsonderlik-gemagnetiseer is.
Twee belangrike kenkrommes bestaan vir die tipe generator
– Veldvloed vs. magnetiseerstroom kenkromme
– Die geïnduseerde spanning vs. magnetiseerstroom teen ’n konstante spoed kan hiervan afgelei word.
– Geïnduseerde spanning vs. spoed kenkromme
Bladsy 17
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Afsonderlik-gemagnetiseerde generators onder las (4.17)
•
•
Wanneer die tipe generator belas word neem die terminaalspanning geleidelik af met ’n
toename in lasstroom
Twee redes kan hiervoor gevind word:
– Spanningsval oor die ankerweerstand R0.
– ’n Afname in die geïnduseerde spanning E0 as gevolg van vloedkonsentrasie wat
weer veroorsaak word deur ankerreaksie.
Bladsy 18
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Newesluitgenerator (4.14 – 4.15, 4.18)
•
•
’n Newesluitgenerator is self-magnetiserend
Die spanning van ’n newesluitgenerator kan beheer
word deur eksterne veldweerstand by te voeg
– Die nullasspanning waar die generator gaan
stabiliseer kan bepaal word as die geïnduseerde
spanning v.s. magnetiseerstroom kenkromme
bekend is.
Bladsy 19
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Dubbelsluitgenerators (4.19 – 4.21)
•
Dubbelsluitgenerators bestaan uit twee veldwikkelinge, naamlik ’n newe- en ’n
seriewikkeling.
– Die byvoeging van die seriewikkeling is om die terminaalspanning vs. lasstroom te
manipuleer vir verbeterde spanningsregulasie, ensomeer.
Slide 14
Bladsy 1
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Hoofstuk 4 – G.s. generators
•
•
•
Die beginsel van werking van G.s. generators
– G.s. vs. w.s. masjiene
– Interne struktuur en kommutasie
– Windings, spoele en wikkelings
– Geïnduseerde spanning
– Generator onder las: Die energieomsettingsproses
– Ankerreaksie en kommutasiepole
Generatortopologieë en hul werkverrigting
– Afsonderlik-gemagnetiseerde generator
– Newesluitingsgenerator
– Dubbelsluitingsgenerator
Konstruksie van g.s. generators
– Praktiese aspekte van generator konstruksie
Addisionele bronne:
• Sen: Principles of Electric Machines and Power Electronics, Tweede uitgawe, 1996.
Bladsy 2
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. en w.s. Masjiene (4.1 – 4.3)
•
Daar is in beginsel nie ’n verskil tussen g.s. en w.s. masjiene nie. Beide funksioneer deur
die teenwoordigheid van spoele in ’n magneetveld:
– Spanning word opgewek in die geval van generatorwerking deur Faraday of Lorentz
se wet deurdat die spoele dan meganies aangedryf word.
– In die geval van motorwerking ontstaan ’n wringkrag deur Lorentz se wet a.g.v. strome
wat in die spoele vloei omdat ’n spanning op die terminale aangelê word.
•
Die verskil tussen g.s. en w.s. masjiene lê in die wyse hoe die spoele na buite beskikbaar
gemaak word.
Bladsy 3
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. en w.s. Masjiene (4.1 – 4.3)
•
Neem die volgende twee gevalle as voorbeeld:
Bladsy 4
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. generator konstruksie en werking (4.4)
•
•
Werklike g.s. generators lewer egter g.s. spannings met ’n klein riffel tot w.g.k. verhouding
(wat ook impliseer dat die spanning nie daal na nul nie.)
Dit word verkry deur die konstruksie as volg uit te brei deur nog spoele by te voeg (in
hierdie geval 4 spoele):
Bladsy 5
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. generator konstruksie en werking (4.4)
•
Verdere uitbreiding lewer selfs kleiner spanningsriffel. Hieronder word ’n konstruksie
getoon met 12 spoele vir ’n twee pool masjien:
Bladsy 6
•
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Bladsy 7
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Windings, spoele en wikkelings (Sen: 4.2.3)
•
Die onderstaande figuur verduidelik die verskil tussen windings, spoele en wikkelings:
– ’n Spoel bestaan uit verskeie windings in serie geskakel
– ’n Wikkeling bestaan uit verskeie spoele in serie geskakel
•
In g.s. masjiene kom daar hoofsaaklik twee maniere voor hoe wikkelings gekonstrueer
word
– Luswikkeling
– Golfwikkeling
Bladsy 8
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Luswikkelings (Sen: 4.2.3)
•
Luswikkeling
– Die naam kom daarvan dat die spoele
byna ’n lus maak, daarom sal die een
kant van ’n spoel byv. by
kommutatorstuk 2 begin en by
kommutatorstuk 3 eindig, met die
volgende spoel tussen 3 en 4, ens.
– Parallelle paaie ontstaan daarom
tussen die borsels. Die hoeveelheid
parallelle paaie is dan ook gelyk aan
die hoeveelheid pole van die masjien
en ook die hoeveelheid borsels.
Bladsy 9
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Golfwikkelings (Sen: 4.2.3)
•
Golfwikkeling
– Die naam kom daarvan dat die
verbinding van die spoele ’n golf
maak. Die een kant van die spoel
begin dan ook by die een negatiewe
potensiaal borsel en eindig by die
ander negatiewe potensiaal borsel.
– In die geval van die golfwikkeling is
daar altyd 2 parallelle paaie
Bladsy 10
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Geïnduseerde spanning (4.5 – 4.7)
•
Vanaf die vergelyking vir die e.m.k. wat in hoofstuk
2 afgelei is kan ons die volgende vergelyking aflei
vir die spanning wat tussen die terminale van ’n
winding geïnduseer word:
e 2 B lv
2 B lm r
•
Vanaf hierdie vergelyking kan die volgende
vergelyking vir die geïnduseerde spanning afgelei
word:
Ea K a m
waar K a Np a
of
Zp 2a
– Hierdie vergelyking verskil van die vergelyking
in Wildi deurdag voorsiening gemaak word vir
die aantal pole (p) en die aantal parallelle bane
(a)
Bladsy 11
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Generator onder las (4.8)
•
Wanneer ’n las verbind word aan ’n g.s. generator gaan daar stroom deur die geleiers
vloei wat ’n wringkrag veroorsaak wat die wringkrag van die meganiese aandrywing
teenwerk.
Bladsy 12
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Ankerreaksie (4.9)
•
Die oomblik wanneer daar stroom begin vloei in die geleiers word daar ook vloed
opgewek deur die ankergeleiers. Hierdie vloed vervorm die oorspronklike vloed en staan
bekend as ankerreaksie.
– Die ankerreaksie is afhanklik van die stroom wat gedra word deur die geleiers.
– Een van die effekte is dat die borsels nie meer geplaas is in die neutrale sone nie en
daarom vind vonking plaas gedurende kommutasie.
– Vloedkonsentrasie in sekere dele veroorsaak versadiging wat ’n vermindering van die
totale vloed teweegbring. Dit het weer ’n verlaging van die geïnduseerde spanning tot
gevolg.
Bladsy 13
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Posisionele verandering van die borsels en kommutasiepole (4.10 – 4.11)
•
Daar is twee maniere om die nadele van ankerreaksie te oorkom:
– Die posisie van die borsels kan verander word, sodat die kommutasie weer plaasvind
in die neutrale sone. Die neutrale sone verander egter saam met die stroom in die
ankergeleiers.
– Kommutasiepole: Hierdie pole dien om die ankerreaksie te kanselleer sodat die
neutrale sones herstel kan word na die posisie voordat stroom begin vloei het. Dit
kanselleer egter nie die effek in die omgewing van die pole nie.
Bladsy 14
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Ekwivalente baan van g.s. generators (4.16)
•
Die g.s. generator kan deur die volgende stroombaan gemodelleer word:
– E0 is die spanning wat onder nullas geïnduseer word en staan bekend as die
ankerspanning
– Dit word ook voorgestel deur Ea
– R0 is die weerstand van die serie windings/spoele wat in parallel verbind is tussen die
borsels en staan bekend as die ankerweerstand
– Dit word ook voorgestel as Ra
– Die veld wikkeling tussen F1 en F2 het ook weerstand Rf, al word dit nie aangetoon nie
Bladsy 15
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Generator verbindings (4.12 – 4.22)
•
In g.s. generators word die vloed verskaf deur elektromagnete en permanente magnete.
– Permanente magneet generators het die voordeel dat daar nie voorsiening gemaak
hoef te word vir ’n veldwikkeling en ’n gepaardgaande bron nie.
– Elektromagneet generators het die voordeel dat die vloed gevarieer kan word.
•
Alle permanente magneet generators is voorbeelde van afsonderlik-gemagnetiseerde
generators
Elektromagneet generators kan verbind word as
– Afsonderlik-gemagnetiseerde generators
– Newesluitgenerators
– Dubbelsluitingsgenerators
•
Bladsy 16
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Afsonderlik-gemagnetiseerde generators (4.12 – 4.13)
•
•
Wanneer die veldstroom vir die generator verskaf word deur ’n onafhanklike bron word
gesê dat die generator afsonderlik-gemagnetiseer is.
Twee belangrike kenkrommes bestaan vir die tipe generator
– Veldvloed vs. magnetiseerstroom kenkromme
– Die geïnduseerde spanning vs. magnetiseerstroom teen ’n konstante spoed kan hiervan afgelei word.
– Geïnduseerde spanning vs. spoed kenkromme
Bladsy 17
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Afsonderlik-gemagnetiseerde generators onder las (4.17)
•
•
Wanneer die tipe generator belas word neem die terminaalspanning geleidelik af met ’n
toename in lasstroom
Twee redes kan hiervoor gevind word:
– Spanningsval oor die ankerweerstand R0.
– ’n Afname in die geïnduseerde spanning E0 as gevolg van vloedkonsentrasie wat
weer veroorsaak word deur ankerreaksie.
Bladsy 18
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Newesluitgenerator (4.14 – 4.15, 4.18)
•
•
’n Newesluitgenerator is self-magnetiserend
Die spanning van ’n newesluitgenerator kan beheer
word deur eksterne veldweerstand by te voeg
– Die nullasspanning waar die generator gaan
stabiliseer kan bepaal word as die geïnduseerde
spanning v.s. magnetiseerstroom kenkromme
bekend is.
Bladsy 19
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Dubbelsluitgenerators (4.19 – 4.21)
•
Dubbelsluitgenerators bestaan uit twee veldwikkelinge, naamlik ’n newe- en ’n
seriewikkeling.
– Die byvoeging van die seriewikkeling is om die terminaalspanning vs. lasstroom te
manipuleer vir verbeterde spanningsregulasie, ensomeer.
Slide 15
Bladsy 1
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Hoofstuk 4 – G.s. generators
•
•
•
Die beginsel van werking van G.s. generators
– G.s. vs. w.s. masjiene
– Interne struktuur en kommutasie
– Windings, spoele en wikkelings
– Geïnduseerde spanning
– Generator onder las: Die energieomsettingsproses
– Ankerreaksie en kommutasiepole
Generatortopologieë en hul werkverrigting
– Afsonderlik-gemagnetiseerde generator
– Newesluitingsgenerator
– Dubbelsluitingsgenerator
Konstruksie van g.s. generators
– Praktiese aspekte van generator konstruksie
Addisionele bronne:
• Sen: Principles of Electric Machines and Power Electronics, Tweede uitgawe, 1996.
Bladsy 2
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. en w.s. Masjiene (4.1 – 4.3)
•
Daar is in beginsel nie ’n verskil tussen g.s. en w.s. masjiene nie. Beide funksioneer deur
die teenwoordigheid van spoele in ’n magneetveld:
– Spanning word opgewek in die geval van generatorwerking deur Faraday of Lorentz
se wet deurdat die spoele dan meganies aangedryf word.
– In die geval van motorwerking ontstaan ’n wringkrag deur Lorentz se wet a.g.v. strome
wat in die spoele vloei omdat ’n spanning op die terminale aangelê word.
•
Die verskil tussen g.s. en w.s. masjiene lê in die wyse hoe die spoele na buite beskikbaar
gemaak word.
Bladsy 3
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. en w.s. Masjiene (4.1 – 4.3)
•
Neem die volgende twee gevalle as voorbeeld:
Bladsy 4
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. generator konstruksie en werking (4.4)
•
•
Werklike g.s. generators lewer egter g.s. spannings met ’n klein riffel tot w.g.k. verhouding
(wat ook impliseer dat die spanning nie daal na nul nie.)
Dit word verkry deur die konstruksie as volg uit te brei deur nog spoele by te voeg (in
hierdie geval 4 spoele):
Bladsy 5
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. generator konstruksie en werking (4.4)
•
Verdere uitbreiding lewer selfs kleiner spanningsriffel. Hieronder word ’n konstruksie
getoon met 12 spoele vir ’n twee pool masjien:
Bladsy 6
•
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Bladsy 7
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Windings, spoele en wikkelings (Sen: 4.2.3)
•
Die onderstaande figuur verduidelik die verskil tussen windings, spoele en wikkelings:
– ’n Spoel bestaan uit verskeie windings in serie geskakel
– ’n Wikkeling bestaan uit verskeie spoele in serie geskakel
•
In g.s. masjiene kom daar hoofsaaklik twee maniere voor hoe wikkelings gekonstrueer
word
– Luswikkeling
– Golfwikkeling
Bladsy 8
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Luswikkelings (Sen: 4.2.3)
•
Luswikkeling
– Die naam kom daarvan dat die spoele
byna ’n lus maak, daarom sal die een
kant van ’n spoel byv. by
kommutatorstuk 2 begin en by
kommutatorstuk 3 eindig, met die
volgende spoel tussen 3 en 4, ens.
– Parallelle paaie ontstaan daarom
tussen die borsels. Die hoeveelheid
parallelle paaie is dan ook gelyk aan
die hoeveelheid pole van die masjien
en ook die hoeveelheid borsels.
Bladsy 9
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Golfwikkelings (Sen: 4.2.3)
•
Golfwikkeling
– Die naam kom daarvan dat die
verbinding van die spoele ’n golf
maak. Die een kant van die spoel
begin dan ook by die een negatiewe
potensiaal borsel en eindig by die
ander negatiewe potensiaal borsel.
– In die geval van die golfwikkeling is
daar altyd 2 parallelle paaie
Bladsy 10
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Geïnduseerde spanning (4.5 – 4.7)
•
Vanaf die vergelyking vir die e.m.k. wat in hoofstuk
2 afgelei is kan ons die volgende vergelyking aflei
vir die spanning wat tussen die terminale van ’n
winding geïnduseer word:
e 2 B lv
2 B lm r
•
Vanaf hierdie vergelyking kan die volgende
vergelyking vir die geïnduseerde spanning afgelei
word:
Ea K a m
waar K a Np a
of
Zp 2a
– Hierdie vergelyking verskil van die vergelyking
in Wildi deurdag voorsiening gemaak word vir
die aantal pole (p) en die aantal parallelle bane
(a)
Bladsy 11
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Generator onder las (4.8)
•
Wanneer ’n las verbind word aan ’n g.s. generator gaan daar stroom deur die geleiers
vloei wat ’n wringkrag veroorsaak wat die wringkrag van die meganiese aandrywing
teenwerk.
Bladsy 12
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Ankerreaksie (4.9)
•
Die oomblik wanneer daar stroom begin vloei in die geleiers word daar ook vloed
opgewek deur die ankergeleiers. Hierdie vloed vervorm die oorspronklike vloed en staan
bekend as ankerreaksie.
– Die ankerreaksie is afhanklik van die stroom wat gedra word deur die geleiers.
– Een van die effekte is dat die borsels nie meer geplaas is in die neutrale sone nie en
daarom vind vonking plaas gedurende kommutasie.
– Vloedkonsentrasie in sekere dele veroorsaak versadiging wat ’n vermindering van die
totale vloed teweegbring. Dit het weer ’n verlaging van die geïnduseerde spanning tot
gevolg.
Bladsy 13
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Posisionele verandering van die borsels en kommutasiepole (4.10 – 4.11)
•
Daar is twee maniere om die nadele van ankerreaksie te oorkom:
– Die posisie van die borsels kan verander word, sodat die kommutasie weer plaasvind
in die neutrale sone. Die neutrale sone verander egter saam met die stroom in die
ankergeleiers.
– Kommutasiepole: Hierdie pole dien om die ankerreaksie te kanselleer sodat die
neutrale sones herstel kan word na die posisie voordat stroom begin vloei het. Dit
kanselleer egter nie die effek in die omgewing van die pole nie.
Bladsy 14
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Ekwivalente baan van g.s. generators (4.16)
•
Die g.s. generator kan deur die volgende stroombaan gemodelleer word:
– E0 is die spanning wat onder nullas geïnduseer word en staan bekend as die
ankerspanning
– Dit word ook voorgestel deur Ea
– R0 is die weerstand van die serie windings/spoele wat in parallel verbind is tussen die
borsels en staan bekend as die ankerweerstand
– Dit word ook voorgestel as Ra
– Die veld wikkeling tussen F1 en F2 het ook weerstand Rf, al word dit nie aangetoon nie
Bladsy 15
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Generator verbindings (4.12 – 4.22)
•
In g.s. generators word die vloed verskaf deur elektromagnete en permanente magnete.
– Permanente magneet generators het die voordeel dat daar nie voorsiening gemaak
hoef te word vir ’n veldwikkeling en ’n gepaardgaande bron nie.
– Elektromagneet generators het die voordeel dat die vloed gevarieer kan word.
•
Alle permanente magneet generators is voorbeelde van afsonderlik-gemagnetiseerde
generators
Elektromagneet generators kan verbind word as
– Afsonderlik-gemagnetiseerde generators
– Newesluitgenerators
– Dubbelsluitingsgenerators
•
Bladsy 16
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Afsonderlik-gemagnetiseerde generators (4.12 – 4.13)
•
•
Wanneer die veldstroom vir die generator verskaf word deur ’n onafhanklike bron word
gesê dat die generator afsonderlik-gemagnetiseer is.
Twee belangrike kenkrommes bestaan vir die tipe generator
– Veldvloed vs. magnetiseerstroom kenkromme
– Die geïnduseerde spanning vs. magnetiseerstroom teen ’n konstante spoed kan hiervan afgelei word.
– Geïnduseerde spanning vs. spoed kenkromme
Bladsy 17
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Afsonderlik-gemagnetiseerde generators onder las (4.17)
•
•
Wanneer die tipe generator belas word neem die terminaalspanning geleidelik af met ’n
toename in lasstroom
Twee redes kan hiervoor gevind word:
– Spanningsval oor die ankerweerstand R0.
– ’n Afname in die geïnduseerde spanning E0 as gevolg van vloedkonsentrasie wat
weer veroorsaak word deur ankerreaksie.
Bladsy 18
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Newesluitgenerator (4.14 – 4.15, 4.18)
•
•
’n Newesluitgenerator is self-magnetiserend
Die spanning van ’n newesluitgenerator kan beheer
word deur eksterne veldweerstand by te voeg
– Die nullasspanning waar die generator gaan
stabiliseer kan bepaal word as die geïnduseerde
spanning v.s. magnetiseerstroom kenkromme
bekend is.
Bladsy 19
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Dubbelsluitgenerators (4.19 – 4.21)
•
Dubbelsluitgenerators bestaan uit twee veldwikkelinge, naamlik ’n newe- en ’n
seriewikkeling.
– Die byvoeging van die seriewikkeling is om die terminaalspanning vs. lasstroom te
manipuleer vir verbeterde spanningsregulasie, ensomeer.
Slide 16
Bladsy 1
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Hoofstuk 4 – G.s. generators
•
•
•
Die beginsel van werking van G.s. generators
– G.s. vs. w.s. masjiene
– Interne struktuur en kommutasie
– Windings, spoele en wikkelings
– Geïnduseerde spanning
– Generator onder las: Die energieomsettingsproses
– Ankerreaksie en kommutasiepole
Generatortopologieë en hul werkverrigting
– Afsonderlik-gemagnetiseerde generator
– Newesluitingsgenerator
– Dubbelsluitingsgenerator
Konstruksie van g.s. generators
– Praktiese aspekte van generator konstruksie
Addisionele bronne:
• Sen: Principles of Electric Machines and Power Electronics, Tweede uitgawe, 1996.
Bladsy 2
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. en w.s. Masjiene (4.1 – 4.3)
•
Daar is in beginsel nie ’n verskil tussen g.s. en w.s. masjiene nie. Beide funksioneer deur
die teenwoordigheid van spoele in ’n magneetveld:
– Spanning word opgewek in die geval van generatorwerking deur Faraday of Lorentz
se wet deurdat die spoele dan meganies aangedryf word.
– In die geval van motorwerking ontstaan ’n wringkrag deur Lorentz se wet a.g.v. strome
wat in die spoele vloei omdat ’n spanning op die terminale aangelê word.
•
Die verskil tussen g.s. en w.s. masjiene lê in die wyse hoe die spoele na buite beskikbaar
gemaak word.
Bladsy 3
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. en w.s. Masjiene (4.1 – 4.3)
•
Neem die volgende twee gevalle as voorbeeld:
Bladsy 4
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. generator konstruksie en werking (4.4)
•
•
Werklike g.s. generators lewer egter g.s. spannings met ’n klein riffel tot w.g.k. verhouding
(wat ook impliseer dat die spanning nie daal na nul nie.)
Dit word verkry deur die konstruksie as volg uit te brei deur nog spoele by te voeg (in
hierdie geval 4 spoele):
Bladsy 5
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. generator konstruksie en werking (4.4)
•
Verdere uitbreiding lewer selfs kleiner spanningsriffel. Hieronder word ’n konstruksie
getoon met 12 spoele vir ’n twee pool masjien:
Bladsy 6
•
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Bladsy 7
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Windings, spoele en wikkelings (Sen: 4.2.3)
•
Die onderstaande figuur verduidelik die verskil tussen windings, spoele en wikkelings:
– ’n Spoel bestaan uit verskeie windings in serie geskakel
– ’n Wikkeling bestaan uit verskeie spoele in serie geskakel
•
In g.s. masjiene kom daar hoofsaaklik twee maniere voor hoe wikkelings gekonstrueer
word
– Luswikkeling
– Golfwikkeling
Bladsy 8
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Luswikkelings (Sen: 4.2.3)
•
Luswikkeling
– Die naam kom daarvan dat die spoele
byna ’n lus maak, daarom sal die een
kant van ’n spoel byv. by
kommutatorstuk 2 begin en by
kommutatorstuk 3 eindig, met die
volgende spoel tussen 3 en 4, ens.
– Parallelle paaie ontstaan daarom
tussen die borsels. Die hoeveelheid
parallelle paaie is dan ook gelyk aan
die hoeveelheid pole van die masjien
en ook die hoeveelheid borsels.
Bladsy 9
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Golfwikkelings (Sen: 4.2.3)
•
Golfwikkeling
– Die naam kom daarvan dat die
verbinding van die spoele ’n golf
maak. Die een kant van die spoel
begin dan ook by die een negatiewe
potensiaal borsel en eindig by die
ander negatiewe potensiaal borsel.
– In die geval van die golfwikkeling is
daar altyd 2 parallelle paaie
Bladsy 10
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Geïnduseerde spanning (4.5 – 4.7)
•
Vanaf die vergelyking vir die e.m.k. wat in hoofstuk
2 afgelei is kan ons die volgende vergelyking aflei
vir die spanning wat tussen die terminale van ’n
winding geïnduseer word:
e 2 B lv
2 B lm r
•
Vanaf hierdie vergelyking kan die volgende
vergelyking vir die geïnduseerde spanning afgelei
word:
Ea K a m
waar K a Np a
of
Zp 2a
– Hierdie vergelyking verskil van die vergelyking
in Wildi deurdag voorsiening gemaak word vir
die aantal pole (p) en die aantal parallelle bane
(a)
Bladsy 11
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Generator onder las (4.8)
•
Wanneer ’n las verbind word aan ’n g.s. generator gaan daar stroom deur die geleiers
vloei wat ’n wringkrag veroorsaak wat die wringkrag van die meganiese aandrywing
teenwerk.
Bladsy 12
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Ankerreaksie (4.9)
•
Die oomblik wanneer daar stroom begin vloei in die geleiers word daar ook vloed
opgewek deur die ankergeleiers. Hierdie vloed vervorm die oorspronklike vloed en staan
bekend as ankerreaksie.
– Die ankerreaksie is afhanklik van die stroom wat gedra word deur die geleiers.
– Een van die effekte is dat die borsels nie meer geplaas is in die neutrale sone nie en
daarom vind vonking plaas gedurende kommutasie.
– Vloedkonsentrasie in sekere dele veroorsaak versadiging wat ’n vermindering van die
totale vloed teweegbring. Dit het weer ’n verlaging van die geïnduseerde spanning tot
gevolg.
Bladsy 13
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Posisionele verandering van die borsels en kommutasiepole (4.10 – 4.11)
•
Daar is twee maniere om die nadele van ankerreaksie te oorkom:
– Die posisie van die borsels kan verander word, sodat die kommutasie weer plaasvind
in die neutrale sone. Die neutrale sone verander egter saam met die stroom in die
ankergeleiers.
– Kommutasiepole: Hierdie pole dien om die ankerreaksie te kanselleer sodat die
neutrale sones herstel kan word na die posisie voordat stroom begin vloei het. Dit
kanselleer egter nie die effek in die omgewing van die pole nie.
Bladsy 14
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Ekwivalente baan van g.s. generators (4.16)
•
Die g.s. generator kan deur die volgende stroombaan gemodelleer word:
– E0 is die spanning wat onder nullas geïnduseer word en staan bekend as die
ankerspanning
– Dit word ook voorgestel deur Ea
– R0 is die weerstand van die serie windings/spoele wat in parallel verbind is tussen die
borsels en staan bekend as die ankerweerstand
– Dit word ook voorgestel as Ra
– Die veld wikkeling tussen F1 en F2 het ook weerstand Rf, al word dit nie aangetoon nie
Bladsy 15
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Generator verbindings (4.12 – 4.22)
•
In g.s. generators word die vloed verskaf deur elektromagnete en permanente magnete.
– Permanente magneet generators het die voordeel dat daar nie voorsiening gemaak
hoef te word vir ’n veldwikkeling en ’n gepaardgaande bron nie.
– Elektromagneet generators het die voordeel dat die vloed gevarieer kan word.
•
Alle permanente magneet generators is voorbeelde van afsonderlik-gemagnetiseerde
generators
Elektromagneet generators kan verbind word as
– Afsonderlik-gemagnetiseerde generators
– Newesluitgenerators
– Dubbelsluitingsgenerators
•
Bladsy 16
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Afsonderlik-gemagnetiseerde generators (4.12 – 4.13)
•
•
Wanneer die veldstroom vir die generator verskaf word deur ’n onafhanklike bron word
gesê dat die generator afsonderlik-gemagnetiseer is.
Twee belangrike kenkrommes bestaan vir die tipe generator
– Veldvloed vs. magnetiseerstroom kenkromme
– Die geïnduseerde spanning vs. magnetiseerstroom teen ’n konstante spoed kan hiervan afgelei word.
– Geïnduseerde spanning vs. spoed kenkromme
Bladsy 17
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Afsonderlik-gemagnetiseerde generators onder las (4.17)
•
•
Wanneer die tipe generator belas word neem die terminaalspanning geleidelik af met ’n
toename in lasstroom
Twee redes kan hiervoor gevind word:
– Spanningsval oor die ankerweerstand R0.
– ’n Afname in die geïnduseerde spanning E0 as gevolg van vloedkonsentrasie wat
weer veroorsaak word deur ankerreaksie.
Bladsy 18
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Newesluitgenerator (4.14 – 4.15, 4.18)
•
•
’n Newesluitgenerator is self-magnetiserend
Die spanning van ’n newesluitgenerator kan beheer
word deur eksterne veldweerstand by te voeg
– Die nullasspanning waar die generator gaan
stabiliseer kan bepaal word as die geïnduseerde
spanning v.s. magnetiseerstroom kenkromme
bekend is.
Bladsy 19
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Dubbelsluitgenerators (4.19 – 4.21)
•
Dubbelsluitgenerators bestaan uit twee veldwikkelinge, naamlik ’n newe- en ’n
seriewikkeling.
– Die byvoeging van die seriewikkeling is om die terminaalspanning vs. lasstroom te
manipuleer vir verbeterde spanningsregulasie, ensomeer.
Slide 17
Bladsy 1
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Hoofstuk 4 – G.s. generators
•
•
•
Die beginsel van werking van G.s. generators
– G.s. vs. w.s. masjiene
– Interne struktuur en kommutasie
– Windings, spoele en wikkelings
– Geïnduseerde spanning
– Generator onder las: Die energieomsettingsproses
– Ankerreaksie en kommutasiepole
Generatortopologieë en hul werkverrigting
– Afsonderlik-gemagnetiseerde generator
– Newesluitingsgenerator
– Dubbelsluitingsgenerator
Konstruksie van g.s. generators
– Praktiese aspekte van generator konstruksie
Addisionele bronne:
• Sen: Principles of Electric Machines and Power Electronics, Tweede uitgawe, 1996.
Bladsy 2
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. en w.s. Masjiene (4.1 – 4.3)
•
Daar is in beginsel nie ’n verskil tussen g.s. en w.s. masjiene nie. Beide funksioneer deur
die teenwoordigheid van spoele in ’n magneetveld:
– Spanning word opgewek in die geval van generatorwerking deur Faraday of Lorentz
se wet deurdat die spoele dan meganies aangedryf word.
– In die geval van motorwerking ontstaan ’n wringkrag deur Lorentz se wet a.g.v. strome
wat in die spoele vloei omdat ’n spanning op die terminale aangelê word.
•
Die verskil tussen g.s. en w.s. masjiene lê in die wyse hoe die spoele na buite beskikbaar
gemaak word.
Bladsy 3
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. en w.s. Masjiene (4.1 – 4.3)
•
Neem die volgende twee gevalle as voorbeeld:
Bladsy 4
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. generator konstruksie en werking (4.4)
•
•
Werklike g.s. generators lewer egter g.s. spannings met ’n klein riffel tot w.g.k. verhouding
(wat ook impliseer dat die spanning nie daal na nul nie.)
Dit word verkry deur die konstruksie as volg uit te brei deur nog spoele by te voeg (in
hierdie geval 4 spoele):
Bladsy 5
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. generator konstruksie en werking (4.4)
•
Verdere uitbreiding lewer selfs kleiner spanningsriffel. Hieronder word ’n konstruksie
getoon met 12 spoele vir ’n twee pool masjien:
Bladsy 6
•
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Bladsy 7
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Windings, spoele en wikkelings (Sen: 4.2.3)
•
Die onderstaande figuur verduidelik die verskil tussen windings, spoele en wikkelings:
– ’n Spoel bestaan uit verskeie windings in serie geskakel
– ’n Wikkeling bestaan uit verskeie spoele in serie geskakel
•
In g.s. masjiene kom daar hoofsaaklik twee maniere voor hoe wikkelings gekonstrueer
word
– Luswikkeling
– Golfwikkeling
Bladsy 8
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Luswikkelings (Sen: 4.2.3)
•
Luswikkeling
– Die naam kom daarvan dat die spoele
byna ’n lus maak, daarom sal die een
kant van ’n spoel byv. by
kommutatorstuk 2 begin en by
kommutatorstuk 3 eindig, met die
volgende spoel tussen 3 en 4, ens.
– Parallelle paaie ontstaan daarom
tussen die borsels. Die hoeveelheid
parallelle paaie is dan ook gelyk aan
die hoeveelheid pole van die masjien
en ook die hoeveelheid borsels.
Bladsy 9
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Golfwikkelings (Sen: 4.2.3)
•
Golfwikkeling
– Die naam kom daarvan dat die
verbinding van die spoele ’n golf
maak. Die een kant van die spoel
begin dan ook by die een negatiewe
potensiaal borsel en eindig by die
ander negatiewe potensiaal borsel.
– In die geval van die golfwikkeling is
daar altyd 2 parallelle paaie
Bladsy 10
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Geïnduseerde spanning (4.5 – 4.7)
•
Vanaf die vergelyking vir die e.m.k. wat in hoofstuk
2 afgelei is kan ons die volgende vergelyking aflei
vir die spanning wat tussen die terminale van ’n
winding geïnduseer word:
e 2 B lv
2 B lm r
•
Vanaf hierdie vergelyking kan die volgende
vergelyking vir die geïnduseerde spanning afgelei
word:
Ea K a m
waar K a Np a
of
Zp 2a
– Hierdie vergelyking verskil van die vergelyking
in Wildi deurdag voorsiening gemaak word vir
die aantal pole (p) en die aantal parallelle bane
(a)
Bladsy 11
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Generator onder las (4.8)
•
Wanneer ’n las verbind word aan ’n g.s. generator gaan daar stroom deur die geleiers
vloei wat ’n wringkrag veroorsaak wat die wringkrag van die meganiese aandrywing
teenwerk.
Bladsy 12
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Ankerreaksie (4.9)
•
Die oomblik wanneer daar stroom begin vloei in die geleiers word daar ook vloed
opgewek deur die ankergeleiers. Hierdie vloed vervorm die oorspronklike vloed en staan
bekend as ankerreaksie.
– Die ankerreaksie is afhanklik van die stroom wat gedra word deur die geleiers.
– Een van die effekte is dat die borsels nie meer geplaas is in die neutrale sone nie en
daarom vind vonking plaas gedurende kommutasie.
– Vloedkonsentrasie in sekere dele veroorsaak versadiging wat ’n vermindering van die
totale vloed teweegbring. Dit het weer ’n verlaging van die geïnduseerde spanning tot
gevolg.
Bladsy 13
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Posisionele verandering van die borsels en kommutasiepole (4.10 – 4.11)
•
Daar is twee maniere om die nadele van ankerreaksie te oorkom:
– Die posisie van die borsels kan verander word, sodat die kommutasie weer plaasvind
in die neutrale sone. Die neutrale sone verander egter saam met die stroom in die
ankergeleiers.
– Kommutasiepole: Hierdie pole dien om die ankerreaksie te kanselleer sodat die
neutrale sones herstel kan word na die posisie voordat stroom begin vloei het. Dit
kanselleer egter nie die effek in die omgewing van die pole nie.
Bladsy 14
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Ekwivalente baan van g.s. generators (4.16)
•
Die g.s. generator kan deur die volgende stroombaan gemodelleer word:
– E0 is die spanning wat onder nullas geïnduseer word en staan bekend as die
ankerspanning
– Dit word ook voorgestel deur Ea
– R0 is die weerstand van die serie windings/spoele wat in parallel verbind is tussen die
borsels en staan bekend as die ankerweerstand
– Dit word ook voorgestel as Ra
– Die veld wikkeling tussen F1 en F2 het ook weerstand Rf, al word dit nie aangetoon nie
Bladsy 15
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Generator verbindings (4.12 – 4.22)
•
In g.s. generators word die vloed verskaf deur elektromagnete en permanente magnete.
– Permanente magneet generators het die voordeel dat daar nie voorsiening gemaak
hoef te word vir ’n veldwikkeling en ’n gepaardgaande bron nie.
– Elektromagneet generators het die voordeel dat die vloed gevarieer kan word.
•
Alle permanente magneet generators is voorbeelde van afsonderlik-gemagnetiseerde
generators
Elektromagneet generators kan verbind word as
– Afsonderlik-gemagnetiseerde generators
– Newesluitgenerators
– Dubbelsluitingsgenerators
•
Bladsy 16
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Afsonderlik-gemagnetiseerde generators (4.12 – 4.13)
•
•
Wanneer die veldstroom vir die generator verskaf word deur ’n onafhanklike bron word
gesê dat die generator afsonderlik-gemagnetiseer is.
Twee belangrike kenkrommes bestaan vir die tipe generator
– Veldvloed vs. magnetiseerstroom kenkromme
– Die geïnduseerde spanning vs. magnetiseerstroom teen ’n konstante spoed kan hiervan afgelei word.
– Geïnduseerde spanning vs. spoed kenkromme
Bladsy 17
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Afsonderlik-gemagnetiseerde generators onder las (4.17)
•
•
Wanneer die tipe generator belas word neem die terminaalspanning geleidelik af met ’n
toename in lasstroom
Twee redes kan hiervoor gevind word:
– Spanningsval oor die ankerweerstand R0.
– ’n Afname in die geïnduseerde spanning E0 as gevolg van vloedkonsentrasie wat
weer veroorsaak word deur ankerreaksie.
Bladsy 18
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Newesluitgenerator (4.14 – 4.15, 4.18)
•
•
’n Newesluitgenerator is self-magnetiserend
Die spanning van ’n newesluitgenerator kan beheer
word deur eksterne veldweerstand by te voeg
– Die nullasspanning waar die generator gaan
stabiliseer kan bepaal word as die geïnduseerde
spanning v.s. magnetiseerstroom kenkromme
bekend is.
Bladsy 19
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Dubbelsluitgenerators (4.19 – 4.21)
•
Dubbelsluitgenerators bestaan uit twee veldwikkelinge, naamlik ’n newe- en ’n
seriewikkeling.
– Die byvoeging van die seriewikkeling is om die terminaalspanning vs. lasstroom te
manipuleer vir verbeterde spanningsregulasie, ensomeer.
Slide 18
Bladsy 1
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Hoofstuk 4 – G.s. generators
•
•
•
Die beginsel van werking van G.s. generators
– G.s. vs. w.s. masjiene
– Interne struktuur en kommutasie
– Windings, spoele en wikkelings
– Geïnduseerde spanning
– Generator onder las: Die energieomsettingsproses
– Ankerreaksie en kommutasiepole
Generatortopologieë en hul werkverrigting
– Afsonderlik-gemagnetiseerde generator
– Newesluitingsgenerator
– Dubbelsluitingsgenerator
Konstruksie van g.s. generators
– Praktiese aspekte van generator konstruksie
Addisionele bronne:
• Sen: Principles of Electric Machines and Power Electronics, Tweede uitgawe, 1996.
Bladsy 2
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. en w.s. Masjiene (4.1 – 4.3)
•
Daar is in beginsel nie ’n verskil tussen g.s. en w.s. masjiene nie. Beide funksioneer deur
die teenwoordigheid van spoele in ’n magneetveld:
– Spanning word opgewek in die geval van generatorwerking deur Faraday of Lorentz
se wet deurdat die spoele dan meganies aangedryf word.
– In die geval van motorwerking ontstaan ’n wringkrag deur Lorentz se wet a.g.v. strome
wat in die spoele vloei omdat ’n spanning op die terminale aangelê word.
•
Die verskil tussen g.s. en w.s. masjiene lê in die wyse hoe die spoele na buite beskikbaar
gemaak word.
Bladsy 3
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. en w.s. Masjiene (4.1 – 4.3)
•
Neem die volgende twee gevalle as voorbeeld:
Bladsy 4
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. generator konstruksie en werking (4.4)
•
•
Werklike g.s. generators lewer egter g.s. spannings met ’n klein riffel tot w.g.k. verhouding
(wat ook impliseer dat die spanning nie daal na nul nie.)
Dit word verkry deur die konstruksie as volg uit te brei deur nog spoele by te voeg (in
hierdie geval 4 spoele):
Bladsy 5
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. generator konstruksie en werking (4.4)
•
Verdere uitbreiding lewer selfs kleiner spanningsriffel. Hieronder word ’n konstruksie
getoon met 12 spoele vir ’n twee pool masjien:
Bladsy 6
•
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Bladsy 7
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Windings, spoele en wikkelings (Sen: 4.2.3)
•
Die onderstaande figuur verduidelik die verskil tussen windings, spoele en wikkelings:
– ’n Spoel bestaan uit verskeie windings in serie geskakel
– ’n Wikkeling bestaan uit verskeie spoele in serie geskakel
•
In g.s. masjiene kom daar hoofsaaklik twee maniere voor hoe wikkelings gekonstrueer
word
– Luswikkeling
– Golfwikkeling
Bladsy 8
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Luswikkelings (Sen: 4.2.3)
•
Luswikkeling
– Die naam kom daarvan dat die spoele
byna ’n lus maak, daarom sal die een
kant van ’n spoel byv. by
kommutatorstuk 2 begin en by
kommutatorstuk 3 eindig, met die
volgende spoel tussen 3 en 4, ens.
– Parallelle paaie ontstaan daarom
tussen die borsels. Die hoeveelheid
parallelle paaie is dan ook gelyk aan
die hoeveelheid pole van die masjien
en ook die hoeveelheid borsels.
Bladsy 9
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Golfwikkelings (Sen: 4.2.3)
•
Golfwikkeling
– Die naam kom daarvan dat die
verbinding van die spoele ’n golf
maak. Die een kant van die spoel
begin dan ook by die een negatiewe
potensiaal borsel en eindig by die
ander negatiewe potensiaal borsel.
– In die geval van die golfwikkeling is
daar altyd 2 parallelle paaie
Bladsy 10
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Geïnduseerde spanning (4.5 – 4.7)
•
Vanaf die vergelyking vir die e.m.k. wat in hoofstuk
2 afgelei is kan ons die volgende vergelyking aflei
vir die spanning wat tussen die terminale van ’n
winding geïnduseer word:
e 2 B lv
2 B lm r
•
Vanaf hierdie vergelyking kan die volgende
vergelyking vir die geïnduseerde spanning afgelei
word:
Ea K a m
waar K a Np a
of
Zp 2a
– Hierdie vergelyking verskil van die vergelyking
in Wildi deurdag voorsiening gemaak word vir
die aantal pole (p) en die aantal parallelle bane
(a)
Bladsy 11
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Generator onder las (4.8)
•
Wanneer ’n las verbind word aan ’n g.s. generator gaan daar stroom deur die geleiers
vloei wat ’n wringkrag veroorsaak wat die wringkrag van die meganiese aandrywing
teenwerk.
Bladsy 12
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Ankerreaksie (4.9)
•
Die oomblik wanneer daar stroom begin vloei in die geleiers word daar ook vloed
opgewek deur die ankergeleiers. Hierdie vloed vervorm die oorspronklike vloed en staan
bekend as ankerreaksie.
– Die ankerreaksie is afhanklik van die stroom wat gedra word deur die geleiers.
– Een van die effekte is dat die borsels nie meer geplaas is in die neutrale sone nie en
daarom vind vonking plaas gedurende kommutasie.
– Vloedkonsentrasie in sekere dele veroorsaak versadiging wat ’n vermindering van die
totale vloed teweegbring. Dit het weer ’n verlaging van die geïnduseerde spanning tot
gevolg.
Bladsy 13
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Posisionele verandering van die borsels en kommutasiepole (4.10 – 4.11)
•
Daar is twee maniere om die nadele van ankerreaksie te oorkom:
– Die posisie van die borsels kan verander word, sodat die kommutasie weer plaasvind
in die neutrale sone. Die neutrale sone verander egter saam met die stroom in die
ankergeleiers.
– Kommutasiepole: Hierdie pole dien om die ankerreaksie te kanselleer sodat die
neutrale sones herstel kan word na die posisie voordat stroom begin vloei het. Dit
kanselleer egter nie die effek in die omgewing van die pole nie.
Bladsy 14
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Ekwivalente baan van g.s. generators (4.16)
•
Die g.s. generator kan deur die volgende stroombaan gemodelleer word:
– E0 is die spanning wat onder nullas geïnduseer word en staan bekend as die
ankerspanning
– Dit word ook voorgestel deur Ea
– R0 is die weerstand van die serie windings/spoele wat in parallel verbind is tussen die
borsels en staan bekend as die ankerweerstand
– Dit word ook voorgestel as Ra
– Die veld wikkeling tussen F1 en F2 het ook weerstand Rf, al word dit nie aangetoon nie
Bladsy 15
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Generator verbindings (4.12 – 4.22)
•
In g.s. generators word die vloed verskaf deur elektromagnete en permanente magnete.
– Permanente magneet generators het die voordeel dat daar nie voorsiening gemaak
hoef te word vir ’n veldwikkeling en ’n gepaardgaande bron nie.
– Elektromagneet generators het die voordeel dat die vloed gevarieer kan word.
•
Alle permanente magneet generators is voorbeelde van afsonderlik-gemagnetiseerde
generators
Elektromagneet generators kan verbind word as
– Afsonderlik-gemagnetiseerde generators
– Newesluitgenerators
– Dubbelsluitingsgenerators
•
Bladsy 16
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Afsonderlik-gemagnetiseerde generators (4.12 – 4.13)
•
•
Wanneer die veldstroom vir die generator verskaf word deur ’n onafhanklike bron word
gesê dat die generator afsonderlik-gemagnetiseer is.
Twee belangrike kenkrommes bestaan vir die tipe generator
– Veldvloed vs. magnetiseerstroom kenkromme
– Die geïnduseerde spanning vs. magnetiseerstroom teen ’n konstante spoed kan hiervan afgelei word.
– Geïnduseerde spanning vs. spoed kenkromme
Bladsy 17
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Afsonderlik-gemagnetiseerde generators onder las (4.17)
•
•
Wanneer die tipe generator belas word neem die terminaalspanning geleidelik af met ’n
toename in lasstroom
Twee redes kan hiervoor gevind word:
– Spanningsval oor die ankerweerstand R0.
– ’n Afname in die geïnduseerde spanning E0 as gevolg van vloedkonsentrasie wat
weer veroorsaak word deur ankerreaksie.
Bladsy 18
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Newesluitgenerator (4.14 – 4.15, 4.18)
•
•
’n Newesluitgenerator is self-magnetiserend
Die spanning van ’n newesluitgenerator kan beheer
word deur eksterne veldweerstand by te voeg
– Die nullasspanning waar die generator gaan
stabiliseer kan bepaal word as die geïnduseerde
spanning v.s. magnetiseerstroom kenkromme
bekend is.
Bladsy 19
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Dubbelsluitgenerators (4.19 – 4.21)
•
Dubbelsluitgenerators bestaan uit twee veldwikkelinge, naamlik ’n newe- en ’n
seriewikkeling.
– Die byvoeging van die seriewikkeling is om die terminaalspanning vs. lasstroom te
manipuleer vir verbeterde spanningsregulasie, ensomeer.
Slide 19
Bladsy 1
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Hoofstuk 4 – G.s. generators
•
•
•
Die beginsel van werking van G.s. generators
– G.s. vs. w.s. masjiene
– Interne struktuur en kommutasie
– Windings, spoele en wikkelings
– Geïnduseerde spanning
– Generator onder las: Die energieomsettingsproses
– Ankerreaksie en kommutasiepole
Generatortopologieë en hul werkverrigting
– Afsonderlik-gemagnetiseerde generator
– Newesluitingsgenerator
– Dubbelsluitingsgenerator
Konstruksie van g.s. generators
– Praktiese aspekte van generator konstruksie
Addisionele bronne:
• Sen: Principles of Electric Machines and Power Electronics, Tweede uitgawe, 1996.
Bladsy 2
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. en w.s. Masjiene (4.1 – 4.3)
•
Daar is in beginsel nie ’n verskil tussen g.s. en w.s. masjiene nie. Beide funksioneer deur
die teenwoordigheid van spoele in ’n magneetveld:
– Spanning word opgewek in die geval van generatorwerking deur Faraday of Lorentz
se wet deurdat die spoele dan meganies aangedryf word.
– In die geval van motorwerking ontstaan ’n wringkrag deur Lorentz se wet a.g.v. strome
wat in die spoele vloei omdat ’n spanning op die terminale aangelê word.
•
Die verskil tussen g.s. en w.s. masjiene lê in die wyse hoe die spoele na buite beskikbaar
gemaak word.
Bladsy 3
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. en w.s. Masjiene (4.1 – 4.3)
•
Neem die volgende twee gevalle as voorbeeld:
Bladsy 4
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. generator konstruksie en werking (4.4)
•
•
Werklike g.s. generators lewer egter g.s. spannings met ’n klein riffel tot w.g.k. verhouding
(wat ook impliseer dat die spanning nie daal na nul nie.)
Dit word verkry deur die konstruksie as volg uit te brei deur nog spoele by te voeg (in
hierdie geval 4 spoele):
Bladsy 5
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. generator konstruksie en werking (4.4)
•
Verdere uitbreiding lewer selfs kleiner spanningsriffel. Hieronder word ’n konstruksie
getoon met 12 spoele vir ’n twee pool masjien:
Bladsy 6
•
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Bladsy 7
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Windings, spoele en wikkelings (Sen: 4.2.3)
•
Die onderstaande figuur verduidelik die verskil tussen windings, spoele en wikkelings:
– ’n Spoel bestaan uit verskeie windings in serie geskakel
– ’n Wikkeling bestaan uit verskeie spoele in serie geskakel
•
In g.s. masjiene kom daar hoofsaaklik twee maniere voor hoe wikkelings gekonstrueer
word
– Luswikkeling
– Golfwikkeling
Bladsy 8
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Luswikkelings (Sen: 4.2.3)
•
Luswikkeling
– Die naam kom daarvan dat die spoele
byna ’n lus maak, daarom sal die een
kant van ’n spoel byv. by
kommutatorstuk 2 begin en by
kommutatorstuk 3 eindig, met die
volgende spoel tussen 3 en 4, ens.
– Parallelle paaie ontstaan daarom
tussen die borsels. Die hoeveelheid
parallelle paaie is dan ook gelyk aan
die hoeveelheid pole van die masjien
en ook die hoeveelheid borsels.
Bladsy 9
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Golfwikkelings (Sen: 4.2.3)
•
Golfwikkeling
– Die naam kom daarvan dat die
verbinding van die spoele ’n golf
maak. Die een kant van die spoel
begin dan ook by die een negatiewe
potensiaal borsel en eindig by die
ander negatiewe potensiaal borsel.
– In die geval van die golfwikkeling is
daar altyd 2 parallelle paaie
Bladsy 10
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Geïnduseerde spanning (4.5 – 4.7)
•
Vanaf die vergelyking vir die e.m.k. wat in hoofstuk
2 afgelei is kan ons die volgende vergelyking aflei
vir die spanning wat tussen die terminale van ’n
winding geïnduseer word:
e 2 B lv
2 B lm r
•
Vanaf hierdie vergelyking kan die volgende
vergelyking vir die geïnduseerde spanning afgelei
word:
Ea K a m
waar K a Np a
of
Zp 2a
– Hierdie vergelyking verskil van die vergelyking
in Wildi deurdag voorsiening gemaak word vir
die aantal pole (p) en die aantal parallelle bane
(a)
Bladsy 11
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Generator onder las (4.8)
•
Wanneer ’n las verbind word aan ’n g.s. generator gaan daar stroom deur die geleiers
vloei wat ’n wringkrag veroorsaak wat die wringkrag van die meganiese aandrywing
teenwerk.
Bladsy 12
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Ankerreaksie (4.9)
•
Die oomblik wanneer daar stroom begin vloei in die geleiers word daar ook vloed
opgewek deur die ankergeleiers. Hierdie vloed vervorm die oorspronklike vloed en staan
bekend as ankerreaksie.
– Die ankerreaksie is afhanklik van die stroom wat gedra word deur die geleiers.
– Een van die effekte is dat die borsels nie meer geplaas is in die neutrale sone nie en
daarom vind vonking plaas gedurende kommutasie.
– Vloedkonsentrasie in sekere dele veroorsaak versadiging wat ’n vermindering van die
totale vloed teweegbring. Dit het weer ’n verlaging van die geïnduseerde spanning tot
gevolg.
Bladsy 13
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Posisionele verandering van die borsels en kommutasiepole (4.10 – 4.11)
•
Daar is twee maniere om die nadele van ankerreaksie te oorkom:
– Die posisie van die borsels kan verander word, sodat die kommutasie weer plaasvind
in die neutrale sone. Die neutrale sone verander egter saam met die stroom in die
ankergeleiers.
– Kommutasiepole: Hierdie pole dien om die ankerreaksie te kanselleer sodat die
neutrale sones herstel kan word na die posisie voordat stroom begin vloei het. Dit
kanselleer egter nie die effek in die omgewing van die pole nie.
Bladsy 14
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Ekwivalente baan van g.s. generators (4.16)
•
Die g.s. generator kan deur die volgende stroombaan gemodelleer word:
– E0 is die spanning wat onder nullas geïnduseer word en staan bekend as die
ankerspanning
– Dit word ook voorgestel deur Ea
– R0 is die weerstand van die serie windings/spoele wat in parallel verbind is tussen die
borsels en staan bekend as die ankerweerstand
– Dit word ook voorgestel as Ra
– Die veld wikkeling tussen F1 en F2 het ook weerstand Rf, al word dit nie aangetoon nie
Bladsy 15
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Generator verbindings (4.12 – 4.22)
•
In g.s. generators word die vloed verskaf deur elektromagnete en permanente magnete.
– Permanente magneet generators het die voordeel dat daar nie voorsiening gemaak
hoef te word vir ’n veldwikkeling en ’n gepaardgaande bron nie.
– Elektromagneet generators het die voordeel dat die vloed gevarieer kan word.
•
Alle permanente magneet generators is voorbeelde van afsonderlik-gemagnetiseerde
generators
Elektromagneet generators kan verbind word as
– Afsonderlik-gemagnetiseerde generators
– Newesluitgenerators
– Dubbelsluitingsgenerators
•
Bladsy 16
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Afsonderlik-gemagnetiseerde generators (4.12 – 4.13)
•
•
Wanneer die veldstroom vir die generator verskaf word deur ’n onafhanklike bron word
gesê dat die generator afsonderlik-gemagnetiseer is.
Twee belangrike kenkrommes bestaan vir die tipe generator
– Veldvloed vs. magnetiseerstroom kenkromme
– Die geïnduseerde spanning vs. magnetiseerstroom teen ’n konstante spoed kan hiervan afgelei word.
– Geïnduseerde spanning vs. spoed kenkromme
Bladsy 17
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Afsonderlik-gemagnetiseerde generators onder las (4.17)
•
•
Wanneer die tipe generator belas word neem die terminaalspanning geleidelik af met ’n
toename in lasstroom
Twee redes kan hiervoor gevind word:
– Spanningsval oor die ankerweerstand R0.
– ’n Afname in die geïnduseerde spanning E0 as gevolg van vloedkonsentrasie wat
weer veroorsaak word deur ankerreaksie.
Bladsy 18
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Newesluitgenerator (4.14 – 4.15, 4.18)
•
•
’n Newesluitgenerator is self-magnetiserend
Die spanning van ’n newesluitgenerator kan beheer
word deur eksterne veldweerstand by te voeg
– Die nullasspanning waar die generator gaan
stabiliseer kan bepaal word as die geïnduseerde
spanning v.s. magnetiseerstroom kenkromme
bekend is.
Bladsy 19
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Dubbelsluitgenerators (4.19 – 4.21)
•
Dubbelsluitgenerators bestaan uit twee veldwikkelinge, naamlik ’n newe- en ’n
seriewikkeling.
– Die byvoeging van die seriewikkeling is om die terminaalspanning vs. lasstroom te
manipuleer vir verbeterde spanningsregulasie, ensomeer.
Bladsy 1
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Hoofstuk 4 – G.s. generators
•
•
•
Die beginsel van werking van G.s. generators
– G.s. vs. w.s. masjiene
– Interne struktuur en kommutasie
– Windings, spoele en wikkelings
– Geïnduseerde spanning
– Generator onder las: Die energieomsettingsproses
– Ankerreaksie en kommutasiepole
Generatortopologieë en hul werkverrigting
– Afsonderlik-gemagnetiseerde generator
– Newesluitingsgenerator
– Dubbelsluitingsgenerator
Konstruksie van g.s. generators
– Praktiese aspekte van generator konstruksie
Addisionele bronne:
• Sen: Principles of Electric Machines and Power Electronics, Tweede uitgawe, 1996.
Bladsy 2
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. en w.s. Masjiene (4.1 – 4.3)
•
Daar is in beginsel nie ’n verskil tussen g.s. en w.s. masjiene nie. Beide funksioneer deur
die teenwoordigheid van spoele in ’n magneetveld:
– Spanning word opgewek in die geval van generatorwerking deur Faraday of Lorentz
se wet deurdat die spoele dan meganies aangedryf word.
– In die geval van motorwerking ontstaan ’n wringkrag deur Lorentz se wet a.g.v. strome
wat in die spoele vloei omdat ’n spanning op die terminale aangelê word.
•
Die verskil tussen g.s. en w.s. masjiene lê in die wyse hoe die spoele na buite beskikbaar
gemaak word.
Bladsy 3
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. en w.s. Masjiene (4.1 – 4.3)
•
Neem die volgende twee gevalle as voorbeeld:
Bladsy 4
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. generator konstruksie en werking (4.4)
•
•
Werklike g.s. generators lewer egter g.s. spannings met ’n klein riffel tot w.g.k. verhouding
(wat ook impliseer dat die spanning nie daal na nul nie.)
Dit word verkry deur die konstruksie as volg uit te brei deur nog spoele by te voeg (in
hierdie geval 4 spoele):
Bladsy 5
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. generator konstruksie en werking (4.4)
•
Verdere uitbreiding lewer selfs kleiner spanningsriffel. Hieronder word ’n konstruksie
getoon met 12 spoele vir ’n twee pool masjien:
Bladsy 6
•
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Bladsy 7
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Windings, spoele en wikkelings (Sen: 4.2.3)
•
Die onderstaande figuur verduidelik die verskil tussen windings, spoele en wikkelings:
– ’n Spoel bestaan uit verskeie windings in serie geskakel
– ’n Wikkeling bestaan uit verskeie spoele in serie geskakel
•
In g.s. masjiene kom daar hoofsaaklik twee maniere voor hoe wikkelings gekonstrueer
word
– Luswikkeling
– Golfwikkeling
Bladsy 8
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Luswikkelings (Sen: 4.2.3)
•
Luswikkeling
– Die naam kom daarvan dat die spoele
byna ’n lus maak, daarom sal die een
kant van ’n spoel byv. by
kommutatorstuk 2 begin en by
kommutatorstuk 3 eindig, met die
volgende spoel tussen 3 en 4, ens.
– Parallelle paaie ontstaan daarom
tussen die borsels. Die hoeveelheid
parallelle paaie is dan ook gelyk aan
die hoeveelheid pole van die masjien
en ook die hoeveelheid borsels.
Bladsy 9
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Golfwikkelings (Sen: 4.2.3)
•
Golfwikkeling
– Die naam kom daarvan dat die
verbinding van die spoele ’n golf
maak. Die een kant van die spoel
begin dan ook by die een negatiewe
potensiaal borsel en eindig by die
ander negatiewe potensiaal borsel.
– In die geval van die golfwikkeling is
daar altyd 2 parallelle paaie
Bladsy 10
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Geïnduseerde spanning (4.5 – 4.7)
•
Vanaf die vergelyking vir die e.m.k. wat in hoofstuk
2 afgelei is kan ons die volgende vergelyking aflei
vir die spanning wat tussen die terminale van ’n
winding geïnduseer word:
e 2 B lv
2 B lm r
•
Vanaf hierdie vergelyking kan die volgende
vergelyking vir die geïnduseerde spanning afgelei
word:
Ea K a m
waar K a Np a
of
Zp 2a
– Hierdie vergelyking verskil van die vergelyking
in Wildi deurdag voorsiening gemaak word vir
die aantal pole (p) en die aantal parallelle bane
(a)
Bladsy 11
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Generator onder las (4.8)
•
Wanneer ’n las verbind word aan ’n g.s. generator gaan daar stroom deur die geleiers
vloei wat ’n wringkrag veroorsaak wat die wringkrag van die meganiese aandrywing
teenwerk.
Bladsy 12
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Ankerreaksie (4.9)
•
Die oomblik wanneer daar stroom begin vloei in die geleiers word daar ook vloed
opgewek deur die ankergeleiers. Hierdie vloed vervorm die oorspronklike vloed en staan
bekend as ankerreaksie.
– Die ankerreaksie is afhanklik van die stroom wat gedra word deur die geleiers.
– Een van die effekte is dat die borsels nie meer geplaas is in die neutrale sone nie en
daarom vind vonking plaas gedurende kommutasie.
– Vloedkonsentrasie in sekere dele veroorsaak versadiging wat ’n vermindering van die
totale vloed teweegbring. Dit het weer ’n verlaging van die geïnduseerde spanning tot
gevolg.
Bladsy 13
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Posisionele verandering van die borsels en kommutasiepole (4.10 – 4.11)
•
Daar is twee maniere om die nadele van ankerreaksie te oorkom:
– Die posisie van die borsels kan verander word, sodat die kommutasie weer plaasvind
in die neutrale sone. Die neutrale sone verander egter saam met die stroom in die
ankergeleiers.
– Kommutasiepole: Hierdie pole dien om die ankerreaksie te kanselleer sodat die
neutrale sones herstel kan word na die posisie voordat stroom begin vloei het. Dit
kanselleer egter nie die effek in die omgewing van die pole nie.
Bladsy 14
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Ekwivalente baan van g.s. generators (4.16)
•
Die g.s. generator kan deur die volgende stroombaan gemodelleer word:
– E0 is die spanning wat onder nullas geïnduseer word en staan bekend as die
ankerspanning
– Dit word ook voorgestel deur Ea
– R0 is die weerstand van die serie windings/spoele wat in parallel verbind is tussen die
borsels en staan bekend as die ankerweerstand
– Dit word ook voorgestel as Ra
– Die veld wikkeling tussen F1 en F2 het ook weerstand Rf, al word dit nie aangetoon nie
Bladsy 15
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Generator verbindings (4.12 – 4.22)
•
In g.s. generators word die vloed verskaf deur elektromagnete en permanente magnete.
– Permanente magneet generators het die voordeel dat daar nie voorsiening gemaak
hoef te word vir ’n veldwikkeling en ’n gepaardgaande bron nie.
– Elektromagneet generators het die voordeel dat die vloed gevarieer kan word.
•
Alle permanente magneet generators is voorbeelde van afsonderlik-gemagnetiseerde
generators
Elektromagneet generators kan verbind word as
– Afsonderlik-gemagnetiseerde generators
– Newesluitgenerators
– Dubbelsluitingsgenerators
•
Bladsy 16
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Afsonderlik-gemagnetiseerde generators (4.12 – 4.13)
•
•
Wanneer die veldstroom vir die generator verskaf word deur ’n onafhanklike bron word
gesê dat die generator afsonderlik-gemagnetiseer is.
Twee belangrike kenkrommes bestaan vir die tipe generator
– Veldvloed vs. magnetiseerstroom kenkromme
– Die geïnduseerde spanning vs. magnetiseerstroom teen ’n konstante spoed kan hiervan afgelei word.
– Geïnduseerde spanning vs. spoed kenkromme
Bladsy 17
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Afsonderlik-gemagnetiseerde generators onder las (4.17)
•
•
Wanneer die tipe generator belas word neem die terminaalspanning geleidelik af met ’n
toename in lasstroom
Twee redes kan hiervoor gevind word:
– Spanningsval oor die ankerweerstand R0.
– ’n Afname in die geïnduseerde spanning E0 as gevolg van vloedkonsentrasie wat
weer veroorsaak word deur ankerreaksie.
Bladsy 18
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Newesluitgenerator (4.14 – 4.15, 4.18)
•
•
’n Newesluitgenerator is self-magnetiserend
Die spanning van ’n newesluitgenerator kan beheer
word deur eksterne veldweerstand by te voeg
– Die nullasspanning waar die generator gaan
stabiliseer kan bepaal word as die geïnduseerde
spanning v.s. magnetiseerstroom kenkromme
bekend is.
Bladsy 19
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Dubbelsluitgenerators (4.19 – 4.21)
•
Dubbelsluitgenerators bestaan uit twee veldwikkelinge, naamlik ’n newe- en ’n
seriewikkeling.
– Die byvoeging van die seriewikkeling is om die terminaalspanning vs. lasstroom te
manipuleer vir verbeterde spanningsregulasie, ensomeer.
Slide 2
Bladsy 1
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Hoofstuk 4 – G.s. generators
•
•
•
Die beginsel van werking van G.s. generators
– G.s. vs. w.s. masjiene
– Interne struktuur en kommutasie
– Windings, spoele en wikkelings
– Geïnduseerde spanning
– Generator onder las: Die energieomsettingsproses
– Ankerreaksie en kommutasiepole
Generatortopologieë en hul werkverrigting
– Afsonderlik-gemagnetiseerde generator
– Newesluitingsgenerator
– Dubbelsluitingsgenerator
Konstruksie van g.s. generators
– Praktiese aspekte van generator konstruksie
Addisionele bronne:
• Sen: Principles of Electric Machines and Power Electronics, Tweede uitgawe, 1996.
Bladsy 2
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. en w.s. Masjiene (4.1 – 4.3)
•
Daar is in beginsel nie ’n verskil tussen g.s. en w.s. masjiene nie. Beide funksioneer deur
die teenwoordigheid van spoele in ’n magneetveld:
– Spanning word opgewek in die geval van generatorwerking deur Faraday of Lorentz
se wet deurdat die spoele dan meganies aangedryf word.
– In die geval van motorwerking ontstaan ’n wringkrag deur Lorentz se wet a.g.v. strome
wat in die spoele vloei omdat ’n spanning op die terminale aangelê word.
•
Die verskil tussen g.s. en w.s. masjiene lê in die wyse hoe die spoele na buite beskikbaar
gemaak word.
Bladsy 3
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. en w.s. Masjiene (4.1 – 4.3)
•
Neem die volgende twee gevalle as voorbeeld:
Bladsy 4
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. generator konstruksie en werking (4.4)
•
•
Werklike g.s. generators lewer egter g.s. spannings met ’n klein riffel tot w.g.k. verhouding
(wat ook impliseer dat die spanning nie daal na nul nie.)
Dit word verkry deur die konstruksie as volg uit te brei deur nog spoele by te voeg (in
hierdie geval 4 spoele):
Bladsy 5
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. generator konstruksie en werking (4.4)
•
Verdere uitbreiding lewer selfs kleiner spanningsriffel. Hieronder word ’n konstruksie
getoon met 12 spoele vir ’n twee pool masjien:
Bladsy 6
•
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Bladsy 7
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Windings, spoele en wikkelings (Sen: 4.2.3)
•
Die onderstaande figuur verduidelik die verskil tussen windings, spoele en wikkelings:
– ’n Spoel bestaan uit verskeie windings in serie geskakel
– ’n Wikkeling bestaan uit verskeie spoele in serie geskakel
•
In g.s. masjiene kom daar hoofsaaklik twee maniere voor hoe wikkelings gekonstrueer
word
– Luswikkeling
– Golfwikkeling
Bladsy 8
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Luswikkelings (Sen: 4.2.3)
•
Luswikkeling
– Die naam kom daarvan dat die spoele
byna ’n lus maak, daarom sal die een
kant van ’n spoel byv. by
kommutatorstuk 2 begin en by
kommutatorstuk 3 eindig, met die
volgende spoel tussen 3 en 4, ens.
– Parallelle paaie ontstaan daarom
tussen die borsels. Die hoeveelheid
parallelle paaie is dan ook gelyk aan
die hoeveelheid pole van die masjien
en ook die hoeveelheid borsels.
Bladsy 9
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Golfwikkelings (Sen: 4.2.3)
•
Golfwikkeling
– Die naam kom daarvan dat die
verbinding van die spoele ’n golf
maak. Die een kant van die spoel
begin dan ook by die een negatiewe
potensiaal borsel en eindig by die
ander negatiewe potensiaal borsel.
– In die geval van die golfwikkeling is
daar altyd 2 parallelle paaie
Bladsy 10
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Geïnduseerde spanning (4.5 – 4.7)
•
Vanaf die vergelyking vir die e.m.k. wat in hoofstuk
2 afgelei is kan ons die volgende vergelyking aflei
vir die spanning wat tussen die terminale van ’n
winding geïnduseer word:
e 2 B lv
2 B lm r
•
Vanaf hierdie vergelyking kan die volgende
vergelyking vir die geïnduseerde spanning afgelei
word:
Ea K a m
waar K a Np a
of
Zp 2a
– Hierdie vergelyking verskil van die vergelyking
in Wildi deurdag voorsiening gemaak word vir
die aantal pole (p) en die aantal parallelle bane
(a)
Bladsy 11
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Generator onder las (4.8)
•
Wanneer ’n las verbind word aan ’n g.s. generator gaan daar stroom deur die geleiers
vloei wat ’n wringkrag veroorsaak wat die wringkrag van die meganiese aandrywing
teenwerk.
Bladsy 12
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Ankerreaksie (4.9)
•
Die oomblik wanneer daar stroom begin vloei in die geleiers word daar ook vloed
opgewek deur die ankergeleiers. Hierdie vloed vervorm die oorspronklike vloed en staan
bekend as ankerreaksie.
– Die ankerreaksie is afhanklik van die stroom wat gedra word deur die geleiers.
– Een van die effekte is dat die borsels nie meer geplaas is in die neutrale sone nie en
daarom vind vonking plaas gedurende kommutasie.
– Vloedkonsentrasie in sekere dele veroorsaak versadiging wat ’n vermindering van die
totale vloed teweegbring. Dit het weer ’n verlaging van die geïnduseerde spanning tot
gevolg.
Bladsy 13
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Posisionele verandering van die borsels en kommutasiepole (4.10 – 4.11)
•
Daar is twee maniere om die nadele van ankerreaksie te oorkom:
– Die posisie van die borsels kan verander word, sodat die kommutasie weer plaasvind
in die neutrale sone. Die neutrale sone verander egter saam met die stroom in die
ankergeleiers.
– Kommutasiepole: Hierdie pole dien om die ankerreaksie te kanselleer sodat die
neutrale sones herstel kan word na die posisie voordat stroom begin vloei het. Dit
kanselleer egter nie die effek in die omgewing van die pole nie.
Bladsy 14
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Ekwivalente baan van g.s. generators (4.16)
•
Die g.s. generator kan deur die volgende stroombaan gemodelleer word:
– E0 is die spanning wat onder nullas geïnduseer word en staan bekend as die
ankerspanning
– Dit word ook voorgestel deur Ea
– R0 is die weerstand van die serie windings/spoele wat in parallel verbind is tussen die
borsels en staan bekend as die ankerweerstand
– Dit word ook voorgestel as Ra
– Die veld wikkeling tussen F1 en F2 het ook weerstand Rf, al word dit nie aangetoon nie
Bladsy 15
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Generator verbindings (4.12 – 4.22)
•
In g.s. generators word die vloed verskaf deur elektromagnete en permanente magnete.
– Permanente magneet generators het die voordeel dat daar nie voorsiening gemaak
hoef te word vir ’n veldwikkeling en ’n gepaardgaande bron nie.
– Elektromagneet generators het die voordeel dat die vloed gevarieer kan word.
•
Alle permanente magneet generators is voorbeelde van afsonderlik-gemagnetiseerde
generators
Elektromagneet generators kan verbind word as
– Afsonderlik-gemagnetiseerde generators
– Newesluitgenerators
– Dubbelsluitingsgenerators
•
Bladsy 16
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Afsonderlik-gemagnetiseerde generators (4.12 – 4.13)
•
•
Wanneer die veldstroom vir die generator verskaf word deur ’n onafhanklike bron word
gesê dat die generator afsonderlik-gemagnetiseer is.
Twee belangrike kenkrommes bestaan vir die tipe generator
– Veldvloed vs. magnetiseerstroom kenkromme
– Die geïnduseerde spanning vs. magnetiseerstroom teen ’n konstante spoed kan hiervan afgelei word.
– Geïnduseerde spanning vs. spoed kenkromme
Bladsy 17
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Afsonderlik-gemagnetiseerde generators onder las (4.17)
•
•
Wanneer die tipe generator belas word neem die terminaalspanning geleidelik af met ’n
toename in lasstroom
Twee redes kan hiervoor gevind word:
– Spanningsval oor die ankerweerstand R0.
– ’n Afname in die geïnduseerde spanning E0 as gevolg van vloedkonsentrasie wat
weer veroorsaak word deur ankerreaksie.
Bladsy 18
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Newesluitgenerator (4.14 – 4.15, 4.18)
•
•
’n Newesluitgenerator is self-magnetiserend
Die spanning van ’n newesluitgenerator kan beheer
word deur eksterne veldweerstand by te voeg
– Die nullasspanning waar die generator gaan
stabiliseer kan bepaal word as die geïnduseerde
spanning v.s. magnetiseerstroom kenkromme
bekend is.
Bladsy 19
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Dubbelsluitgenerators (4.19 – 4.21)
•
Dubbelsluitgenerators bestaan uit twee veldwikkelinge, naamlik ’n newe- en ’n
seriewikkeling.
– Die byvoeging van die seriewikkeling is om die terminaalspanning vs. lasstroom te
manipuleer vir verbeterde spanningsregulasie, ensomeer.
Slide 3
Bladsy 1
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Hoofstuk 4 – G.s. generators
•
•
•
Die beginsel van werking van G.s. generators
– G.s. vs. w.s. masjiene
– Interne struktuur en kommutasie
– Windings, spoele en wikkelings
– Geïnduseerde spanning
– Generator onder las: Die energieomsettingsproses
– Ankerreaksie en kommutasiepole
Generatortopologieë en hul werkverrigting
– Afsonderlik-gemagnetiseerde generator
– Newesluitingsgenerator
– Dubbelsluitingsgenerator
Konstruksie van g.s. generators
– Praktiese aspekte van generator konstruksie
Addisionele bronne:
• Sen: Principles of Electric Machines and Power Electronics, Tweede uitgawe, 1996.
Bladsy 2
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. en w.s. Masjiene (4.1 – 4.3)
•
Daar is in beginsel nie ’n verskil tussen g.s. en w.s. masjiene nie. Beide funksioneer deur
die teenwoordigheid van spoele in ’n magneetveld:
– Spanning word opgewek in die geval van generatorwerking deur Faraday of Lorentz
se wet deurdat die spoele dan meganies aangedryf word.
– In die geval van motorwerking ontstaan ’n wringkrag deur Lorentz se wet a.g.v. strome
wat in die spoele vloei omdat ’n spanning op die terminale aangelê word.
•
Die verskil tussen g.s. en w.s. masjiene lê in die wyse hoe die spoele na buite beskikbaar
gemaak word.
Bladsy 3
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. en w.s. Masjiene (4.1 – 4.3)
•
Neem die volgende twee gevalle as voorbeeld:
Bladsy 4
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. generator konstruksie en werking (4.4)
•
•
Werklike g.s. generators lewer egter g.s. spannings met ’n klein riffel tot w.g.k. verhouding
(wat ook impliseer dat die spanning nie daal na nul nie.)
Dit word verkry deur die konstruksie as volg uit te brei deur nog spoele by te voeg (in
hierdie geval 4 spoele):
Bladsy 5
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. generator konstruksie en werking (4.4)
•
Verdere uitbreiding lewer selfs kleiner spanningsriffel. Hieronder word ’n konstruksie
getoon met 12 spoele vir ’n twee pool masjien:
Bladsy 6
•
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Bladsy 7
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Windings, spoele en wikkelings (Sen: 4.2.3)
•
Die onderstaande figuur verduidelik die verskil tussen windings, spoele en wikkelings:
– ’n Spoel bestaan uit verskeie windings in serie geskakel
– ’n Wikkeling bestaan uit verskeie spoele in serie geskakel
•
In g.s. masjiene kom daar hoofsaaklik twee maniere voor hoe wikkelings gekonstrueer
word
– Luswikkeling
– Golfwikkeling
Bladsy 8
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Luswikkelings (Sen: 4.2.3)
•
Luswikkeling
– Die naam kom daarvan dat die spoele
byna ’n lus maak, daarom sal die een
kant van ’n spoel byv. by
kommutatorstuk 2 begin en by
kommutatorstuk 3 eindig, met die
volgende spoel tussen 3 en 4, ens.
– Parallelle paaie ontstaan daarom
tussen die borsels. Die hoeveelheid
parallelle paaie is dan ook gelyk aan
die hoeveelheid pole van die masjien
en ook die hoeveelheid borsels.
Bladsy 9
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Golfwikkelings (Sen: 4.2.3)
•
Golfwikkeling
– Die naam kom daarvan dat die
verbinding van die spoele ’n golf
maak. Die een kant van die spoel
begin dan ook by die een negatiewe
potensiaal borsel en eindig by die
ander negatiewe potensiaal borsel.
– In die geval van die golfwikkeling is
daar altyd 2 parallelle paaie
Bladsy 10
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Geïnduseerde spanning (4.5 – 4.7)
•
Vanaf die vergelyking vir die e.m.k. wat in hoofstuk
2 afgelei is kan ons die volgende vergelyking aflei
vir die spanning wat tussen die terminale van ’n
winding geïnduseer word:
e 2 B lv
2 B lm r
•
Vanaf hierdie vergelyking kan die volgende
vergelyking vir die geïnduseerde spanning afgelei
word:
Ea K a m
waar K a Np a
of
Zp 2a
– Hierdie vergelyking verskil van die vergelyking
in Wildi deurdag voorsiening gemaak word vir
die aantal pole (p) en die aantal parallelle bane
(a)
Bladsy 11
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Generator onder las (4.8)
•
Wanneer ’n las verbind word aan ’n g.s. generator gaan daar stroom deur die geleiers
vloei wat ’n wringkrag veroorsaak wat die wringkrag van die meganiese aandrywing
teenwerk.
Bladsy 12
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Ankerreaksie (4.9)
•
Die oomblik wanneer daar stroom begin vloei in die geleiers word daar ook vloed
opgewek deur die ankergeleiers. Hierdie vloed vervorm die oorspronklike vloed en staan
bekend as ankerreaksie.
– Die ankerreaksie is afhanklik van die stroom wat gedra word deur die geleiers.
– Een van die effekte is dat die borsels nie meer geplaas is in die neutrale sone nie en
daarom vind vonking plaas gedurende kommutasie.
– Vloedkonsentrasie in sekere dele veroorsaak versadiging wat ’n vermindering van die
totale vloed teweegbring. Dit het weer ’n verlaging van die geïnduseerde spanning tot
gevolg.
Bladsy 13
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Posisionele verandering van die borsels en kommutasiepole (4.10 – 4.11)
•
Daar is twee maniere om die nadele van ankerreaksie te oorkom:
– Die posisie van die borsels kan verander word, sodat die kommutasie weer plaasvind
in die neutrale sone. Die neutrale sone verander egter saam met die stroom in die
ankergeleiers.
– Kommutasiepole: Hierdie pole dien om die ankerreaksie te kanselleer sodat die
neutrale sones herstel kan word na die posisie voordat stroom begin vloei het. Dit
kanselleer egter nie die effek in die omgewing van die pole nie.
Bladsy 14
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Ekwivalente baan van g.s. generators (4.16)
•
Die g.s. generator kan deur die volgende stroombaan gemodelleer word:
– E0 is die spanning wat onder nullas geïnduseer word en staan bekend as die
ankerspanning
– Dit word ook voorgestel deur Ea
– R0 is die weerstand van die serie windings/spoele wat in parallel verbind is tussen die
borsels en staan bekend as die ankerweerstand
– Dit word ook voorgestel as Ra
– Die veld wikkeling tussen F1 en F2 het ook weerstand Rf, al word dit nie aangetoon nie
Bladsy 15
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Generator verbindings (4.12 – 4.22)
•
In g.s. generators word die vloed verskaf deur elektromagnete en permanente magnete.
– Permanente magneet generators het die voordeel dat daar nie voorsiening gemaak
hoef te word vir ’n veldwikkeling en ’n gepaardgaande bron nie.
– Elektromagneet generators het die voordeel dat die vloed gevarieer kan word.
•
Alle permanente magneet generators is voorbeelde van afsonderlik-gemagnetiseerde
generators
Elektromagneet generators kan verbind word as
– Afsonderlik-gemagnetiseerde generators
– Newesluitgenerators
– Dubbelsluitingsgenerators
•
Bladsy 16
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Afsonderlik-gemagnetiseerde generators (4.12 – 4.13)
•
•
Wanneer die veldstroom vir die generator verskaf word deur ’n onafhanklike bron word
gesê dat die generator afsonderlik-gemagnetiseer is.
Twee belangrike kenkrommes bestaan vir die tipe generator
– Veldvloed vs. magnetiseerstroom kenkromme
– Die geïnduseerde spanning vs. magnetiseerstroom teen ’n konstante spoed kan hiervan afgelei word.
– Geïnduseerde spanning vs. spoed kenkromme
Bladsy 17
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Afsonderlik-gemagnetiseerde generators onder las (4.17)
•
•
Wanneer die tipe generator belas word neem die terminaalspanning geleidelik af met ’n
toename in lasstroom
Twee redes kan hiervoor gevind word:
– Spanningsval oor die ankerweerstand R0.
– ’n Afname in die geïnduseerde spanning E0 as gevolg van vloedkonsentrasie wat
weer veroorsaak word deur ankerreaksie.
Bladsy 18
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Newesluitgenerator (4.14 – 4.15, 4.18)
•
•
’n Newesluitgenerator is self-magnetiserend
Die spanning van ’n newesluitgenerator kan beheer
word deur eksterne veldweerstand by te voeg
– Die nullasspanning waar die generator gaan
stabiliseer kan bepaal word as die geïnduseerde
spanning v.s. magnetiseerstroom kenkromme
bekend is.
Bladsy 19
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Dubbelsluitgenerators (4.19 – 4.21)
•
Dubbelsluitgenerators bestaan uit twee veldwikkelinge, naamlik ’n newe- en ’n
seriewikkeling.
– Die byvoeging van die seriewikkeling is om die terminaalspanning vs. lasstroom te
manipuleer vir verbeterde spanningsregulasie, ensomeer.
Slide 4
Bladsy 1
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Hoofstuk 4 – G.s. generators
•
•
•
Die beginsel van werking van G.s. generators
– G.s. vs. w.s. masjiene
– Interne struktuur en kommutasie
– Windings, spoele en wikkelings
– Geïnduseerde spanning
– Generator onder las: Die energieomsettingsproses
– Ankerreaksie en kommutasiepole
Generatortopologieë en hul werkverrigting
– Afsonderlik-gemagnetiseerde generator
– Newesluitingsgenerator
– Dubbelsluitingsgenerator
Konstruksie van g.s. generators
– Praktiese aspekte van generator konstruksie
Addisionele bronne:
• Sen: Principles of Electric Machines and Power Electronics, Tweede uitgawe, 1996.
Bladsy 2
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. en w.s. Masjiene (4.1 – 4.3)
•
Daar is in beginsel nie ’n verskil tussen g.s. en w.s. masjiene nie. Beide funksioneer deur
die teenwoordigheid van spoele in ’n magneetveld:
– Spanning word opgewek in die geval van generatorwerking deur Faraday of Lorentz
se wet deurdat die spoele dan meganies aangedryf word.
– In die geval van motorwerking ontstaan ’n wringkrag deur Lorentz se wet a.g.v. strome
wat in die spoele vloei omdat ’n spanning op die terminale aangelê word.
•
Die verskil tussen g.s. en w.s. masjiene lê in die wyse hoe die spoele na buite beskikbaar
gemaak word.
Bladsy 3
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. en w.s. Masjiene (4.1 – 4.3)
•
Neem die volgende twee gevalle as voorbeeld:
Bladsy 4
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. generator konstruksie en werking (4.4)
•
•
Werklike g.s. generators lewer egter g.s. spannings met ’n klein riffel tot w.g.k. verhouding
(wat ook impliseer dat die spanning nie daal na nul nie.)
Dit word verkry deur die konstruksie as volg uit te brei deur nog spoele by te voeg (in
hierdie geval 4 spoele):
Bladsy 5
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. generator konstruksie en werking (4.4)
•
Verdere uitbreiding lewer selfs kleiner spanningsriffel. Hieronder word ’n konstruksie
getoon met 12 spoele vir ’n twee pool masjien:
Bladsy 6
•
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Bladsy 7
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Windings, spoele en wikkelings (Sen: 4.2.3)
•
Die onderstaande figuur verduidelik die verskil tussen windings, spoele en wikkelings:
– ’n Spoel bestaan uit verskeie windings in serie geskakel
– ’n Wikkeling bestaan uit verskeie spoele in serie geskakel
•
In g.s. masjiene kom daar hoofsaaklik twee maniere voor hoe wikkelings gekonstrueer
word
– Luswikkeling
– Golfwikkeling
Bladsy 8
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Luswikkelings (Sen: 4.2.3)
•
Luswikkeling
– Die naam kom daarvan dat die spoele
byna ’n lus maak, daarom sal die een
kant van ’n spoel byv. by
kommutatorstuk 2 begin en by
kommutatorstuk 3 eindig, met die
volgende spoel tussen 3 en 4, ens.
– Parallelle paaie ontstaan daarom
tussen die borsels. Die hoeveelheid
parallelle paaie is dan ook gelyk aan
die hoeveelheid pole van die masjien
en ook die hoeveelheid borsels.
Bladsy 9
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Golfwikkelings (Sen: 4.2.3)
•
Golfwikkeling
– Die naam kom daarvan dat die
verbinding van die spoele ’n golf
maak. Die een kant van die spoel
begin dan ook by die een negatiewe
potensiaal borsel en eindig by die
ander negatiewe potensiaal borsel.
– In die geval van die golfwikkeling is
daar altyd 2 parallelle paaie
Bladsy 10
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Geïnduseerde spanning (4.5 – 4.7)
•
Vanaf die vergelyking vir die e.m.k. wat in hoofstuk
2 afgelei is kan ons die volgende vergelyking aflei
vir die spanning wat tussen die terminale van ’n
winding geïnduseer word:
e 2 B lv
2 B lm r
•
Vanaf hierdie vergelyking kan die volgende
vergelyking vir die geïnduseerde spanning afgelei
word:
Ea K a m
waar K a Np a
of
Zp 2a
– Hierdie vergelyking verskil van die vergelyking
in Wildi deurdag voorsiening gemaak word vir
die aantal pole (p) en die aantal parallelle bane
(a)
Bladsy 11
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Generator onder las (4.8)
•
Wanneer ’n las verbind word aan ’n g.s. generator gaan daar stroom deur die geleiers
vloei wat ’n wringkrag veroorsaak wat die wringkrag van die meganiese aandrywing
teenwerk.
Bladsy 12
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Ankerreaksie (4.9)
•
Die oomblik wanneer daar stroom begin vloei in die geleiers word daar ook vloed
opgewek deur die ankergeleiers. Hierdie vloed vervorm die oorspronklike vloed en staan
bekend as ankerreaksie.
– Die ankerreaksie is afhanklik van die stroom wat gedra word deur die geleiers.
– Een van die effekte is dat die borsels nie meer geplaas is in die neutrale sone nie en
daarom vind vonking plaas gedurende kommutasie.
– Vloedkonsentrasie in sekere dele veroorsaak versadiging wat ’n vermindering van die
totale vloed teweegbring. Dit het weer ’n verlaging van die geïnduseerde spanning tot
gevolg.
Bladsy 13
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Posisionele verandering van die borsels en kommutasiepole (4.10 – 4.11)
•
Daar is twee maniere om die nadele van ankerreaksie te oorkom:
– Die posisie van die borsels kan verander word, sodat die kommutasie weer plaasvind
in die neutrale sone. Die neutrale sone verander egter saam met die stroom in die
ankergeleiers.
– Kommutasiepole: Hierdie pole dien om die ankerreaksie te kanselleer sodat die
neutrale sones herstel kan word na die posisie voordat stroom begin vloei het. Dit
kanselleer egter nie die effek in die omgewing van die pole nie.
Bladsy 14
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Ekwivalente baan van g.s. generators (4.16)
•
Die g.s. generator kan deur die volgende stroombaan gemodelleer word:
– E0 is die spanning wat onder nullas geïnduseer word en staan bekend as die
ankerspanning
– Dit word ook voorgestel deur Ea
– R0 is die weerstand van die serie windings/spoele wat in parallel verbind is tussen die
borsels en staan bekend as die ankerweerstand
– Dit word ook voorgestel as Ra
– Die veld wikkeling tussen F1 en F2 het ook weerstand Rf, al word dit nie aangetoon nie
Bladsy 15
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Generator verbindings (4.12 – 4.22)
•
In g.s. generators word die vloed verskaf deur elektromagnete en permanente magnete.
– Permanente magneet generators het die voordeel dat daar nie voorsiening gemaak
hoef te word vir ’n veldwikkeling en ’n gepaardgaande bron nie.
– Elektromagneet generators het die voordeel dat die vloed gevarieer kan word.
•
Alle permanente magneet generators is voorbeelde van afsonderlik-gemagnetiseerde
generators
Elektromagneet generators kan verbind word as
– Afsonderlik-gemagnetiseerde generators
– Newesluitgenerators
– Dubbelsluitingsgenerators
•
Bladsy 16
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Afsonderlik-gemagnetiseerde generators (4.12 – 4.13)
•
•
Wanneer die veldstroom vir die generator verskaf word deur ’n onafhanklike bron word
gesê dat die generator afsonderlik-gemagnetiseer is.
Twee belangrike kenkrommes bestaan vir die tipe generator
– Veldvloed vs. magnetiseerstroom kenkromme
– Die geïnduseerde spanning vs. magnetiseerstroom teen ’n konstante spoed kan hiervan afgelei word.
– Geïnduseerde spanning vs. spoed kenkromme
Bladsy 17
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Afsonderlik-gemagnetiseerde generators onder las (4.17)
•
•
Wanneer die tipe generator belas word neem die terminaalspanning geleidelik af met ’n
toename in lasstroom
Twee redes kan hiervoor gevind word:
– Spanningsval oor die ankerweerstand R0.
– ’n Afname in die geïnduseerde spanning E0 as gevolg van vloedkonsentrasie wat
weer veroorsaak word deur ankerreaksie.
Bladsy 18
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Newesluitgenerator (4.14 – 4.15, 4.18)
•
•
’n Newesluitgenerator is self-magnetiserend
Die spanning van ’n newesluitgenerator kan beheer
word deur eksterne veldweerstand by te voeg
– Die nullasspanning waar die generator gaan
stabiliseer kan bepaal word as die geïnduseerde
spanning v.s. magnetiseerstroom kenkromme
bekend is.
Bladsy 19
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Dubbelsluitgenerators (4.19 – 4.21)
•
Dubbelsluitgenerators bestaan uit twee veldwikkelinge, naamlik ’n newe- en ’n
seriewikkeling.
– Die byvoeging van die seriewikkeling is om die terminaalspanning vs. lasstroom te
manipuleer vir verbeterde spanningsregulasie, ensomeer.
Slide 5
Bladsy 1
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Hoofstuk 4 – G.s. generators
•
•
•
Die beginsel van werking van G.s. generators
– G.s. vs. w.s. masjiene
– Interne struktuur en kommutasie
– Windings, spoele en wikkelings
– Geïnduseerde spanning
– Generator onder las: Die energieomsettingsproses
– Ankerreaksie en kommutasiepole
Generatortopologieë en hul werkverrigting
– Afsonderlik-gemagnetiseerde generator
– Newesluitingsgenerator
– Dubbelsluitingsgenerator
Konstruksie van g.s. generators
– Praktiese aspekte van generator konstruksie
Addisionele bronne:
• Sen: Principles of Electric Machines and Power Electronics, Tweede uitgawe, 1996.
Bladsy 2
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. en w.s. Masjiene (4.1 – 4.3)
•
Daar is in beginsel nie ’n verskil tussen g.s. en w.s. masjiene nie. Beide funksioneer deur
die teenwoordigheid van spoele in ’n magneetveld:
– Spanning word opgewek in die geval van generatorwerking deur Faraday of Lorentz
se wet deurdat die spoele dan meganies aangedryf word.
– In die geval van motorwerking ontstaan ’n wringkrag deur Lorentz se wet a.g.v. strome
wat in die spoele vloei omdat ’n spanning op die terminale aangelê word.
•
Die verskil tussen g.s. en w.s. masjiene lê in die wyse hoe die spoele na buite beskikbaar
gemaak word.
Bladsy 3
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. en w.s. Masjiene (4.1 – 4.3)
•
Neem die volgende twee gevalle as voorbeeld:
Bladsy 4
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. generator konstruksie en werking (4.4)
•
•
Werklike g.s. generators lewer egter g.s. spannings met ’n klein riffel tot w.g.k. verhouding
(wat ook impliseer dat die spanning nie daal na nul nie.)
Dit word verkry deur die konstruksie as volg uit te brei deur nog spoele by te voeg (in
hierdie geval 4 spoele):
Bladsy 5
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. generator konstruksie en werking (4.4)
•
Verdere uitbreiding lewer selfs kleiner spanningsriffel. Hieronder word ’n konstruksie
getoon met 12 spoele vir ’n twee pool masjien:
Bladsy 6
•
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Bladsy 7
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Windings, spoele en wikkelings (Sen: 4.2.3)
•
Die onderstaande figuur verduidelik die verskil tussen windings, spoele en wikkelings:
– ’n Spoel bestaan uit verskeie windings in serie geskakel
– ’n Wikkeling bestaan uit verskeie spoele in serie geskakel
•
In g.s. masjiene kom daar hoofsaaklik twee maniere voor hoe wikkelings gekonstrueer
word
– Luswikkeling
– Golfwikkeling
Bladsy 8
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Luswikkelings (Sen: 4.2.3)
•
Luswikkeling
– Die naam kom daarvan dat die spoele
byna ’n lus maak, daarom sal die een
kant van ’n spoel byv. by
kommutatorstuk 2 begin en by
kommutatorstuk 3 eindig, met die
volgende spoel tussen 3 en 4, ens.
– Parallelle paaie ontstaan daarom
tussen die borsels. Die hoeveelheid
parallelle paaie is dan ook gelyk aan
die hoeveelheid pole van die masjien
en ook die hoeveelheid borsels.
Bladsy 9
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Golfwikkelings (Sen: 4.2.3)
•
Golfwikkeling
– Die naam kom daarvan dat die
verbinding van die spoele ’n golf
maak. Die een kant van die spoel
begin dan ook by die een negatiewe
potensiaal borsel en eindig by die
ander negatiewe potensiaal borsel.
– In die geval van die golfwikkeling is
daar altyd 2 parallelle paaie
Bladsy 10
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Geïnduseerde spanning (4.5 – 4.7)
•
Vanaf die vergelyking vir die e.m.k. wat in hoofstuk
2 afgelei is kan ons die volgende vergelyking aflei
vir die spanning wat tussen die terminale van ’n
winding geïnduseer word:
e 2 B lv
2 B lm r
•
Vanaf hierdie vergelyking kan die volgende
vergelyking vir die geïnduseerde spanning afgelei
word:
Ea K a m
waar K a Np a
of
Zp 2a
– Hierdie vergelyking verskil van die vergelyking
in Wildi deurdag voorsiening gemaak word vir
die aantal pole (p) en die aantal parallelle bane
(a)
Bladsy 11
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Generator onder las (4.8)
•
Wanneer ’n las verbind word aan ’n g.s. generator gaan daar stroom deur die geleiers
vloei wat ’n wringkrag veroorsaak wat die wringkrag van die meganiese aandrywing
teenwerk.
Bladsy 12
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Ankerreaksie (4.9)
•
Die oomblik wanneer daar stroom begin vloei in die geleiers word daar ook vloed
opgewek deur die ankergeleiers. Hierdie vloed vervorm die oorspronklike vloed en staan
bekend as ankerreaksie.
– Die ankerreaksie is afhanklik van die stroom wat gedra word deur die geleiers.
– Een van die effekte is dat die borsels nie meer geplaas is in die neutrale sone nie en
daarom vind vonking plaas gedurende kommutasie.
– Vloedkonsentrasie in sekere dele veroorsaak versadiging wat ’n vermindering van die
totale vloed teweegbring. Dit het weer ’n verlaging van die geïnduseerde spanning tot
gevolg.
Bladsy 13
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Posisionele verandering van die borsels en kommutasiepole (4.10 – 4.11)
•
Daar is twee maniere om die nadele van ankerreaksie te oorkom:
– Die posisie van die borsels kan verander word, sodat die kommutasie weer plaasvind
in die neutrale sone. Die neutrale sone verander egter saam met die stroom in die
ankergeleiers.
– Kommutasiepole: Hierdie pole dien om die ankerreaksie te kanselleer sodat die
neutrale sones herstel kan word na die posisie voordat stroom begin vloei het. Dit
kanselleer egter nie die effek in die omgewing van die pole nie.
Bladsy 14
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Ekwivalente baan van g.s. generators (4.16)
•
Die g.s. generator kan deur die volgende stroombaan gemodelleer word:
– E0 is die spanning wat onder nullas geïnduseer word en staan bekend as die
ankerspanning
– Dit word ook voorgestel deur Ea
– R0 is die weerstand van die serie windings/spoele wat in parallel verbind is tussen die
borsels en staan bekend as die ankerweerstand
– Dit word ook voorgestel as Ra
– Die veld wikkeling tussen F1 en F2 het ook weerstand Rf, al word dit nie aangetoon nie
Bladsy 15
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Generator verbindings (4.12 – 4.22)
•
In g.s. generators word die vloed verskaf deur elektromagnete en permanente magnete.
– Permanente magneet generators het die voordeel dat daar nie voorsiening gemaak
hoef te word vir ’n veldwikkeling en ’n gepaardgaande bron nie.
– Elektromagneet generators het die voordeel dat die vloed gevarieer kan word.
•
Alle permanente magneet generators is voorbeelde van afsonderlik-gemagnetiseerde
generators
Elektromagneet generators kan verbind word as
– Afsonderlik-gemagnetiseerde generators
– Newesluitgenerators
– Dubbelsluitingsgenerators
•
Bladsy 16
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Afsonderlik-gemagnetiseerde generators (4.12 – 4.13)
•
•
Wanneer die veldstroom vir die generator verskaf word deur ’n onafhanklike bron word
gesê dat die generator afsonderlik-gemagnetiseer is.
Twee belangrike kenkrommes bestaan vir die tipe generator
– Veldvloed vs. magnetiseerstroom kenkromme
– Die geïnduseerde spanning vs. magnetiseerstroom teen ’n konstante spoed kan hiervan afgelei word.
– Geïnduseerde spanning vs. spoed kenkromme
Bladsy 17
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Afsonderlik-gemagnetiseerde generators onder las (4.17)
•
•
Wanneer die tipe generator belas word neem die terminaalspanning geleidelik af met ’n
toename in lasstroom
Twee redes kan hiervoor gevind word:
– Spanningsval oor die ankerweerstand R0.
– ’n Afname in die geïnduseerde spanning E0 as gevolg van vloedkonsentrasie wat
weer veroorsaak word deur ankerreaksie.
Bladsy 18
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Newesluitgenerator (4.14 – 4.15, 4.18)
•
•
’n Newesluitgenerator is self-magnetiserend
Die spanning van ’n newesluitgenerator kan beheer
word deur eksterne veldweerstand by te voeg
– Die nullasspanning waar die generator gaan
stabiliseer kan bepaal word as die geïnduseerde
spanning v.s. magnetiseerstroom kenkromme
bekend is.
Bladsy 19
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Dubbelsluitgenerators (4.19 – 4.21)
•
Dubbelsluitgenerators bestaan uit twee veldwikkelinge, naamlik ’n newe- en ’n
seriewikkeling.
– Die byvoeging van die seriewikkeling is om die terminaalspanning vs. lasstroom te
manipuleer vir verbeterde spanningsregulasie, ensomeer.
Slide 6
Bladsy 1
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Hoofstuk 4 – G.s. generators
•
•
•
Die beginsel van werking van G.s. generators
– G.s. vs. w.s. masjiene
– Interne struktuur en kommutasie
– Windings, spoele en wikkelings
– Geïnduseerde spanning
– Generator onder las: Die energieomsettingsproses
– Ankerreaksie en kommutasiepole
Generatortopologieë en hul werkverrigting
– Afsonderlik-gemagnetiseerde generator
– Newesluitingsgenerator
– Dubbelsluitingsgenerator
Konstruksie van g.s. generators
– Praktiese aspekte van generator konstruksie
Addisionele bronne:
• Sen: Principles of Electric Machines and Power Electronics, Tweede uitgawe, 1996.
Bladsy 2
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. en w.s. Masjiene (4.1 – 4.3)
•
Daar is in beginsel nie ’n verskil tussen g.s. en w.s. masjiene nie. Beide funksioneer deur
die teenwoordigheid van spoele in ’n magneetveld:
– Spanning word opgewek in die geval van generatorwerking deur Faraday of Lorentz
se wet deurdat die spoele dan meganies aangedryf word.
– In die geval van motorwerking ontstaan ’n wringkrag deur Lorentz se wet a.g.v. strome
wat in die spoele vloei omdat ’n spanning op die terminale aangelê word.
•
Die verskil tussen g.s. en w.s. masjiene lê in die wyse hoe die spoele na buite beskikbaar
gemaak word.
Bladsy 3
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. en w.s. Masjiene (4.1 – 4.3)
•
Neem die volgende twee gevalle as voorbeeld:
Bladsy 4
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. generator konstruksie en werking (4.4)
•
•
Werklike g.s. generators lewer egter g.s. spannings met ’n klein riffel tot w.g.k. verhouding
(wat ook impliseer dat die spanning nie daal na nul nie.)
Dit word verkry deur die konstruksie as volg uit te brei deur nog spoele by te voeg (in
hierdie geval 4 spoele):
Bladsy 5
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. generator konstruksie en werking (4.4)
•
Verdere uitbreiding lewer selfs kleiner spanningsriffel. Hieronder word ’n konstruksie
getoon met 12 spoele vir ’n twee pool masjien:
Bladsy 6
•
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Bladsy 7
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Windings, spoele en wikkelings (Sen: 4.2.3)
•
Die onderstaande figuur verduidelik die verskil tussen windings, spoele en wikkelings:
– ’n Spoel bestaan uit verskeie windings in serie geskakel
– ’n Wikkeling bestaan uit verskeie spoele in serie geskakel
•
In g.s. masjiene kom daar hoofsaaklik twee maniere voor hoe wikkelings gekonstrueer
word
– Luswikkeling
– Golfwikkeling
Bladsy 8
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Luswikkelings (Sen: 4.2.3)
•
Luswikkeling
– Die naam kom daarvan dat die spoele
byna ’n lus maak, daarom sal die een
kant van ’n spoel byv. by
kommutatorstuk 2 begin en by
kommutatorstuk 3 eindig, met die
volgende spoel tussen 3 en 4, ens.
– Parallelle paaie ontstaan daarom
tussen die borsels. Die hoeveelheid
parallelle paaie is dan ook gelyk aan
die hoeveelheid pole van die masjien
en ook die hoeveelheid borsels.
Bladsy 9
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Golfwikkelings (Sen: 4.2.3)
•
Golfwikkeling
– Die naam kom daarvan dat die
verbinding van die spoele ’n golf
maak. Die een kant van die spoel
begin dan ook by die een negatiewe
potensiaal borsel en eindig by die
ander negatiewe potensiaal borsel.
– In die geval van die golfwikkeling is
daar altyd 2 parallelle paaie
Bladsy 10
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Geïnduseerde spanning (4.5 – 4.7)
•
Vanaf die vergelyking vir die e.m.k. wat in hoofstuk
2 afgelei is kan ons die volgende vergelyking aflei
vir die spanning wat tussen die terminale van ’n
winding geïnduseer word:
e 2 B lv
2 B lm r
•
Vanaf hierdie vergelyking kan die volgende
vergelyking vir die geïnduseerde spanning afgelei
word:
Ea K a m
waar K a Np a
of
Zp 2a
– Hierdie vergelyking verskil van die vergelyking
in Wildi deurdag voorsiening gemaak word vir
die aantal pole (p) en die aantal parallelle bane
(a)
Bladsy 11
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Generator onder las (4.8)
•
Wanneer ’n las verbind word aan ’n g.s. generator gaan daar stroom deur die geleiers
vloei wat ’n wringkrag veroorsaak wat die wringkrag van die meganiese aandrywing
teenwerk.
Bladsy 12
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Ankerreaksie (4.9)
•
Die oomblik wanneer daar stroom begin vloei in die geleiers word daar ook vloed
opgewek deur die ankergeleiers. Hierdie vloed vervorm die oorspronklike vloed en staan
bekend as ankerreaksie.
– Die ankerreaksie is afhanklik van die stroom wat gedra word deur die geleiers.
– Een van die effekte is dat die borsels nie meer geplaas is in die neutrale sone nie en
daarom vind vonking plaas gedurende kommutasie.
– Vloedkonsentrasie in sekere dele veroorsaak versadiging wat ’n vermindering van die
totale vloed teweegbring. Dit het weer ’n verlaging van die geïnduseerde spanning tot
gevolg.
Bladsy 13
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Posisionele verandering van die borsels en kommutasiepole (4.10 – 4.11)
•
Daar is twee maniere om die nadele van ankerreaksie te oorkom:
– Die posisie van die borsels kan verander word, sodat die kommutasie weer plaasvind
in die neutrale sone. Die neutrale sone verander egter saam met die stroom in die
ankergeleiers.
– Kommutasiepole: Hierdie pole dien om die ankerreaksie te kanselleer sodat die
neutrale sones herstel kan word na die posisie voordat stroom begin vloei het. Dit
kanselleer egter nie die effek in die omgewing van die pole nie.
Bladsy 14
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Ekwivalente baan van g.s. generators (4.16)
•
Die g.s. generator kan deur die volgende stroombaan gemodelleer word:
– E0 is die spanning wat onder nullas geïnduseer word en staan bekend as die
ankerspanning
– Dit word ook voorgestel deur Ea
– R0 is die weerstand van die serie windings/spoele wat in parallel verbind is tussen die
borsels en staan bekend as die ankerweerstand
– Dit word ook voorgestel as Ra
– Die veld wikkeling tussen F1 en F2 het ook weerstand Rf, al word dit nie aangetoon nie
Bladsy 15
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Generator verbindings (4.12 – 4.22)
•
In g.s. generators word die vloed verskaf deur elektromagnete en permanente magnete.
– Permanente magneet generators het die voordeel dat daar nie voorsiening gemaak
hoef te word vir ’n veldwikkeling en ’n gepaardgaande bron nie.
– Elektromagneet generators het die voordeel dat die vloed gevarieer kan word.
•
Alle permanente magneet generators is voorbeelde van afsonderlik-gemagnetiseerde
generators
Elektromagneet generators kan verbind word as
– Afsonderlik-gemagnetiseerde generators
– Newesluitgenerators
– Dubbelsluitingsgenerators
•
Bladsy 16
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Afsonderlik-gemagnetiseerde generators (4.12 – 4.13)
•
•
Wanneer die veldstroom vir die generator verskaf word deur ’n onafhanklike bron word
gesê dat die generator afsonderlik-gemagnetiseer is.
Twee belangrike kenkrommes bestaan vir die tipe generator
– Veldvloed vs. magnetiseerstroom kenkromme
– Die geïnduseerde spanning vs. magnetiseerstroom teen ’n konstante spoed kan hiervan afgelei word.
– Geïnduseerde spanning vs. spoed kenkromme
Bladsy 17
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Afsonderlik-gemagnetiseerde generators onder las (4.17)
•
•
Wanneer die tipe generator belas word neem die terminaalspanning geleidelik af met ’n
toename in lasstroom
Twee redes kan hiervoor gevind word:
– Spanningsval oor die ankerweerstand R0.
– ’n Afname in die geïnduseerde spanning E0 as gevolg van vloedkonsentrasie wat
weer veroorsaak word deur ankerreaksie.
Bladsy 18
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Newesluitgenerator (4.14 – 4.15, 4.18)
•
•
’n Newesluitgenerator is self-magnetiserend
Die spanning van ’n newesluitgenerator kan beheer
word deur eksterne veldweerstand by te voeg
– Die nullasspanning waar die generator gaan
stabiliseer kan bepaal word as die geïnduseerde
spanning v.s. magnetiseerstroom kenkromme
bekend is.
Bladsy 19
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Dubbelsluitgenerators (4.19 – 4.21)
•
Dubbelsluitgenerators bestaan uit twee veldwikkelinge, naamlik ’n newe- en ’n
seriewikkeling.
– Die byvoeging van die seriewikkeling is om die terminaalspanning vs. lasstroom te
manipuleer vir verbeterde spanningsregulasie, ensomeer.
Slide 7
Bladsy 1
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Hoofstuk 4 – G.s. generators
•
•
•
Die beginsel van werking van G.s. generators
– G.s. vs. w.s. masjiene
– Interne struktuur en kommutasie
– Windings, spoele en wikkelings
– Geïnduseerde spanning
– Generator onder las: Die energieomsettingsproses
– Ankerreaksie en kommutasiepole
Generatortopologieë en hul werkverrigting
– Afsonderlik-gemagnetiseerde generator
– Newesluitingsgenerator
– Dubbelsluitingsgenerator
Konstruksie van g.s. generators
– Praktiese aspekte van generator konstruksie
Addisionele bronne:
• Sen: Principles of Electric Machines and Power Electronics, Tweede uitgawe, 1996.
Bladsy 2
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. en w.s. Masjiene (4.1 – 4.3)
•
Daar is in beginsel nie ’n verskil tussen g.s. en w.s. masjiene nie. Beide funksioneer deur
die teenwoordigheid van spoele in ’n magneetveld:
– Spanning word opgewek in die geval van generatorwerking deur Faraday of Lorentz
se wet deurdat die spoele dan meganies aangedryf word.
– In die geval van motorwerking ontstaan ’n wringkrag deur Lorentz se wet a.g.v. strome
wat in die spoele vloei omdat ’n spanning op die terminale aangelê word.
•
Die verskil tussen g.s. en w.s. masjiene lê in die wyse hoe die spoele na buite beskikbaar
gemaak word.
Bladsy 3
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. en w.s. Masjiene (4.1 – 4.3)
•
Neem die volgende twee gevalle as voorbeeld:
Bladsy 4
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. generator konstruksie en werking (4.4)
•
•
Werklike g.s. generators lewer egter g.s. spannings met ’n klein riffel tot w.g.k. verhouding
(wat ook impliseer dat die spanning nie daal na nul nie.)
Dit word verkry deur die konstruksie as volg uit te brei deur nog spoele by te voeg (in
hierdie geval 4 spoele):
Bladsy 5
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. generator konstruksie en werking (4.4)
•
Verdere uitbreiding lewer selfs kleiner spanningsriffel. Hieronder word ’n konstruksie
getoon met 12 spoele vir ’n twee pool masjien:
Bladsy 6
•
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Bladsy 7
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Windings, spoele en wikkelings (Sen: 4.2.3)
•
Die onderstaande figuur verduidelik die verskil tussen windings, spoele en wikkelings:
– ’n Spoel bestaan uit verskeie windings in serie geskakel
– ’n Wikkeling bestaan uit verskeie spoele in serie geskakel
•
In g.s. masjiene kom daar hoofsaaklik twee maniere voor hoe wikkelings gekonstrueer
word
– Luswikkeling
– Golfwikkeling
Bladsy 8
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Luswikkelings (Sen: 4.2.3)
•
Luswikkeling
– Die naam kom daarvan dat die spoele
byna ’n lus maak, daarom sal die een
kant van ’n spoel byv. by
kommutatorstuk 2 begin en by
kommutatorstuk 3 eindig, met die
volgende spoel tussen 3 en 4, ens.
– Parallelle paaie ontstaan daarom
tussen die borsels. Die hoeveelheid
parallelle paaie is dan ook gelyk aan
die hoeveelheid pole van die masjien
en ook die hoeveelheid borsels.
Bladsy 9
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Golfwikkelings (Sen: 4.2.3)
•
Golfwikkeling
– Die naam kom daarvan dat die
verbinding van die spoele ’n golf
maak. Die een kant van die spoel
begin dan ook by die een negatiewe
potensiaal borsel en eindig by die
ander negatiewe potensiaal borsel.
– In die geval van die golfwikkeling is
daar altyd 2 parallelle paaie
Bladsy 10
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Geïnduseerde spanning (4.5 – 4.7)
•
Vanaf die vergelyking vir die e.m.k. wat in hoofstuk
2 afgelei is kan ons die volgende vergelyking aflei
vir die spanning wat tussen die terminale van ’n
winding geïnduseer word:
e 2 B lv
2 B lm r
•
Vanaf hierdie vergelyking kan die volgende
vergelyking vir die geïnduseerde spanning afgelei
word:
Ea K a m
waar K a Np a
of
Zp 2a
– Hierdie vergelyking verskil van die vergelyking
in Wildi deurdag voorsiening gemaak word vir
die aantal pole (p) en die aantal parallelle bane
(a)
Bladsy 11
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Generator onder las (4.8)
•
Wanneer ’n las verbind word aan ’n g.s. generator gaan daar stroom deur die geleiers
vloei wat ’n wringkrag veroorsaak wat die wringkrag van die meganiese aandrywing
teenwerk.
Bladsy 12
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Ankerreaksie (4.9)
•
Die oomblik wanneer daar stroom begin vloei in die geleiers word daar ook vloed
opgewek deur die ankergeleiers. Hierdie vloed vervorm die oorspronklike vloed en staan
bekend as ankerreaksie.
– Die ankerreaksie is afhanklik van die stroom wat gedra word deur die geleiers.
– Een van die effekte is dat die borsels nie meer geplaas is in die neutrale sone nie en
daarom vind vonking plaas gedurende kommutasie.
– Vloedkonsentrasie in sekere dele veroorsaak versadiging wat ’n vermindering van die
totale vloed teweegbring. Dit het weer ’n verlaging van die geïnduseerde spanning tot
gevolg.
Bladsy 13
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Posisionele verandering van die borsels en kommutasiepole (4.10 – 4.11)
•
Daar is twee maniere om die nadele van ankerreaksie te oorkom:
– Die posisie van die borsels kan verander word, sodat die kommutasie weer plaasvind
in die neutrale sone. Die neutrale sone verander egter saam met die stroom in die
ankergeleiers.
– Kommutasiepole: Hierdie pole dien om die ankerreaksie te kanselleer sodat die
neutrale sones herstel kan word na die posisie voordat stroom begin vloei het. Dit
kanselleer egter nie die effek in die omgewing van die pole nie.
Bladsy 14
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Ekwivalente baan van g.s. generators (4.16)
•
Die g.s. generator kan deur die volgende stroombaan gemodelleer word:
– E0 is die spanning wat onder nullas geïnduseer word en staan bekend as die
ankerspanning
– Dit word ook voorgestel deur Ea
– R0 is die weerstand van die serie windings/spoele wat in parallel verbind is tussen die
borsels en staan bekend as die ankerweerstand
– Dit word ook voorgestel as Ra
– Die veld wikkeling tussen F1 en F2 het ook weerstand Rf, al word dit nie aangetoon nie
Bladsy 15
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Generator verbindings (4.12 – 4.22)
•
In g.s. generators word die vloed verskaf deur elektromagnete en permanente magnete.
– Permanente magneet generators het die voordeel dat daar nie voorsiening gemaak
hoef te word vir ’n veldwikkeling en ’n gepaardgaande bron nie.
– Elektromagneet generators het die voordeel dat die vloed gevarieer kan word.
•
Alle permanente magneet generators is voorbeelde van afsonderlik-gemagnetiseerde
generators
Elektromagneet generators kan verbind word as
– Afsonderlik-gemagnetiseerde generators
– Newesluitgenerators
– Dubbelsluitingsgenerators
•
Bladsy 16
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Afsonderlik-gemagnetiseerde generators (4.12 – 4.13)
•
•
Wanneer die veldstroom vir die generator verskaf word deur ’n onafhanklike bron word
gesê dat die generator afsonderlik-gemagnetiseer is.
Twee belangrike kenkrommes bestaan vir die tipe generator
– Veldvloed vs. magnetiseerstroom kenkromme
– Die geïnduseerde spanning vs. magnetiseerstroom teen ’n konstante spoed kan hiervan afgelei word.
– Geïnduseerde spanning vs. spoed kenkromme
Bladsy 17
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Afsonderlik-gemagnetiseerde generators onder las (4.17)
•
•
Wanneer die tipe generator belas word neem die terminaalspanning geleidelik af met ’n
toename in lasstroom
Twee redes kan hiervoor gevind word:
– Spanningsval oor die ankerweerstand R0.
– ’n Afname in die geïnduseerde spanning E0 as gevolg van vloedkonsentrasie wat
weer veroorsaak word deur ankerreaksie.
Bladsy 18
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Newesluitgenerator (4.14 – 4.15, 4.18)
•
•
’n Newesluitgenerator is self-magnetiserend
Die spanning van ’n newesluitgenerator kan beheer
word deur eksterne veldweerstand by te voeg
– Die nullasspanning waar die generator gaan
stabiliseer kan bepaal word as die geïnduseerde
spanning v.s. magnetiseerstroom kenkromme
bekend is.
Bladsy 19
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Dubbelsluitgenerators (4.19 – 4.21)
•
Dubbelsluitgenerators bestaan uit twee veldwikkelinge, naamlik ’n newe- en ’n
seriewikkeling.
– Die byvoeging van die seriewikkeling is om die terminaalspanning vs. lasstroom te
manipuleer vir verbeterde spanningsregulasie, ensomeer.
Slide 8
Bladsy 1
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Hoofstuk 4 – G.s. generators
•
•
•
Die beginsel van werking van G.s. generators
– G.s. vs. w.s. masjiene
– Interne struktuur en kommutasie
– Windings, spoele en wikkelings
– Geïnduseerde spanning
– Generator onder las: Die energieomsettingsproses
– Ankerreaksie en kommutasiepole
Generatortopologieë en hul werkverrigting
– Afsonderlik-gemagnetiseerde generator
– Newesluitingsgenerator
– Dubbelsluitingsgenerator
Konstruksie van g.s. generators
– Praktiese aspekte van generator konstruksie
Addisionele bronne:
• Sen: Principles of Electric Machines and Power Electronics, Tweede uitgawe, 1996.
Bladsy 2
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. en w.s. Masjiene (4.1 – 4.3)
•
Daar is in beginsel nie ’n verskil tussen g.s. en w.s. masjiene nie. Beide funksioneer deur
die teenwoordigheid van spoele in ’n magneetveld:
– Spanning word opgewek in die geval van generatorwerking deur Faraday of Lorentz
se wet deurdat die spoele dan meganies aangedryf word.
– In die geval van motorwerking ontstaan ’n wringkrag deur Lorentz se wet a.g.v. strome
wat in die spoele vloei omdat ’n spanning op die terminale aangelê word.
•
Die verskil tussen g.s. en w.s. masjiene lê in die wyse hoe die spoele na buite beskikbaar
gemaak word.
Bladsy 3
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. en w.s. Masjiene (4.1 – 4.3)
•
Neem die volgende twee gevalle as voorbeeld:
Bladsy 4
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. generator konstruksie en werking (4.4)
•
•
Werklike g.s. generators lewer egter g.s. spannings met ’n klein riffel tot w.g.k. verhouding
(wat ook impliseer dat die spanning nie daal na nul nie.)
Dit word verkry deur die konstruksie as volg uit te brei deur nog spoele by te voeg (in
hierdie geval 4 spoele):
Bladsy 5
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. generator konstruksie en werking (4.4)
•
Verdere uitbreiding lewer selfs kleiner spanningsriffel. Hieronder word ’n konstruksie
getoon met 12 spoele vir ’n twee pool masjien:
Bladsy 6
•
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Bladsy 7
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Windings, spoele en wikkelings (Sen: 4.2.3)
•
Die onderstaande figuur verduidelik die verskil tussen windings, spoele en wikkelings:
– ’n Spoel bestaan uit verskeie windings in serie geskakel
– ’n Wikkeling bestaan uit verskeie spoele in serie geskakel
•
In g.s. masjiene kom daar hoofsaaklik twee maniere voor hoe wikkelings gekonstrueer
word
– Luswikkeling
– Golfwikkeling
Bladsy 8
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Luswikkelings (Sen: 4.2.3)
•
Luswikkeling
– Die naam kom daarvan dat die spoele
byna ’n lus maak, daarom sal die een
kant van ’n spoel byv. by
kommutatorstuk 2 begin en by
kommutatorstuk 3 eindig, met die
volgende spoel tussen 3 en 4, ens.
– Parallelle paaie ontstaan daarom
tussen die borsels. Die hoeveelheid
parallelle paaie is dan ook gelyk aan
die hoeveelheid pole van die masjien
en ook die hoeveelheid borsels.
Bladsy 9
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Golfwikkelings (Sen: 4.2.3)
•
Golfwikkeling
– Die naam kom daarvan dat die
verbinding van die spoele ’n golf
maak. Die een kant van die spoel
begin dan ook by die een negatiewe
potensiaal borsel en eindig by die
ander negatiewe potensiaal borsel.
– In die geval van die golfwikkeling is
daar altyd 2 parallelle paaie
Bladsy 10
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Geïnduseerde spanning (4.5 – 4.7)
•
Vanaf die vergelyking vir die e.m.k. wat in hoofstuk
2 afgelei is kan ons die volgende vergelyking aflei
vir die spanning wat tussen die terminale van ’n
winding geïnduseer word:
e 2 B lv
2 B lm r
•
Vanaf hierdie vergelyking kan die volgende
vergelyking vir die geïnduseerde spanning afgelei
word:
Ea K a m
waar K a Np a
of
Zp 2a
– Hierdie vergelyking verskil van die vergelyking
in Wildi deurdag voorsiening gemaak word vir
die aantal pole (p) en die aantal parallelle bane
(a)
Bladsy 11
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Generator onder las (4.8)
•
Wanneer ’n las verbind word aan ’n g.s. generator gaan daar stroom deur die geleiers
vloei wat ’n wringkrag veroorsaak wat die wringkrag van die meganiese aandrywing
teenwerk.
Bladsy 12
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Ankerreaksie (4.9)
•
Die oomblik wanneer daar stroom begin vloei in die geleiers word daar ook vloed
opgewek deur die ankergeleiers. Hierdie vloed vervorm die oorspronklike vloed en staan
bekend as ankerreaksie.
– Die ankerreaksie is afhanklik van die stroom wat gedra word deur die geleiers.
– Een van die effekte is dat die borsels nie meer geplaas is in die neutrale sone nie en
daarom vind vonking plaas gedurende kommutasie.
– Vloedkonsentrasie in sekere dele veroorsaak versadiging wat ’n vermindering van die
totale vloed teweegbring. Dit het weer ’n verlaging van die geïnduseerde spanning tot
gevolg.
Bladsy 13
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Posisionele verandering van die borsels en kommutasiepole (4.10 – 4.11)
•
Daar is twee maniere om die nadele van ankerreaksie te oorkom:
– Die posisie van die borsels kan verander word, sodat die kommutasie weer plaasvind
in die neutrale sone. Die neutrale sone verander egter saam met die stroom in die
ankergeleiers.
– Kommutasiepole: Hierdie pole dien om die ankerreaksie te kanselleer sodat die
neutrale sones herstel kan word na die posisie voordat stroom begin vloei het. Dit
kanselleer egter nie die effek in die omgewing van die pole nie.
Bladsy 14
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Ekwivalente baan van g.s. generators (4.16)
•
Die g.s. generator kan deur die volgende stroombaan gemodelleer word:
– E0 is die spanning wat onder nullas geïnduseer word en staan bekend as die
ankerspanning
– Dit word ook voorgestel deur Ea
– R0 is die weerstand van die serie windings/spoele wat in parallel verbind is tussen die
borsels en staan bekend as die ankerweerstand
– Dit word ook voorgestel as Ra
– Die veld wikkeling tussen F1 en F2 het ook weerstand Rf, al word dit nie aangetoon nie
Bladsy 15
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Generator verbindings (4.12 – 4.22)
•
In g.s. generators word die vloed verskaf deur elektromagnete en permanente magnete.
– Permanente magneet generators het die voordeel dat daar nie voorsiening gemaak
hoef te word vir ’n veldwikkeling en ’n gepaardgaande bron nie.
– Elektromagneet generators het die voordeel dat die vloed gevarieer kan word.
•
Alle permanente magneet generators is voorbeelde van afsonderlik-gemagnetiseerde
generators
Elektromagneet generators kan verbind word as
– Afsonderlik-gemagnetiseerde generators
– Newesluitgenerators
– Dubbelsluitingsgenerators
•
Bladsy 16
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Afsonderlik-gemagnetiseerde generators (4.12 – 4.13)
•
•
Wanneer die veldstroom vir die generator verskaf word deur ’n onafhanklike bron word
gesê dat die generator afsonderlik-gemagnetiseer is.
Twee belangrike kenkrommes bestaan vir die tipe generator
– Veldvloed vs. magnetiseerstroom kenkromme
– Die geïnduseerde spanning vs. magnetiseerstroom teen ’n konstante spoed kan hiervan afgelei word.
– Geïnduseerde spanning vs. spoed kenkromme
Bladsy 17
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Afsonderlik-gemagnetiseerde generators onder las (4.17)
•
•
Wanneer die tipe generator belas word neem die terminaalspanning geleidelik af met ’n
toename in lasstroom
Twee redes kan hiervoor gevind word:
– Spanningsval oor die ankerweerstand R0.
– ’n Afname in die geïnduseerde spanning E0 as gevolg van vloedkonsentrasie wat
weer veroorsaak word deur ankerreaksie.
Bladsy 18
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Newesluitgenerator (4.14 – 4.15, 4.18)
•
•
’n Newesluitgenerator is self-magnetiserend
Die spanning van ’n newesluitgenerator kan beheer
word deur eksterne veldweerstand by te voeg
– Die nullasspanning waar die generator gaan
stabiliseer kan bepaal word as die geïnduseerde
spanning v.s. magnetiseerstroom kenkromme
bekend is.
Bladsy 19
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Dubbelsluitgenerators (4.19 – 4.21)
•
Dubbelsluitgenerators bestaan uit twee veldwikkelinge, naamlik ’n newe- en ’n
seriewikkeling.
– Die byvoeging van die seriewikkeling is om die terminaalspanning vs. lasstroom te
manipuleer vir verbeterde spanningsregulasie, ensomeer.
Slide 9
Bladsy 1
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Hoofstuk 4 – G.s. generators
•
•
•
Die beginsel van werking van G.s. generators
– G.s. vs. w.s. masjiene
– Interne struktuur en kommutasie
– Windings, spoele en wikkelings
– Geïnduseerde spanning
– Generator onder las: Die energieomsettingsproses
– Ankerreaksie en kommutasiepole
Generatortopologieë en hul werkverrigting
– Afsonderlik-gemagnetiseerde generator
– Newesluitingsgenerator
– Dubbelsluitingsgenerator
Konstruksie van g.s. generators
– Praktiese aspekte van generator konstruksie
Addisionele bronne:
• Sen: Principles of Electric Machines and Power Electronics, Tweede uitgawe, 1996.
Bladsy 2
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. en w.s. Masjiene (4.1 – 4.3)
•
Daar is in beginsel nie ’n verskil tussen g.s. en w.s. masjiene nie. Beide funksioneer deur
die teenwoordigheid van spoele in ’n magneetveld:
– Spanning word opgewek in die geval van generatorwerking deur Faraday of Lorentz
se wet deurdat die spoele dan meganies aangedryf word.
– In die geval van motorwerking ontstaan ’n wringkrag deur Lorentz se wet a.g.v. strome
wat in die spoele vloei omdat ’n spanning op die terminale aangelê word.
•
Die verskil tussen g.s. en w.s. masjiene lê in die wyse hoe die spoele na buite beskikbaar
gemaak word.
Bladsy 3
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. en w.s. Masjiene (4.1 – 4.3)
•
Neem die volgende twee gevalle as voorbeeld:
Bladsy 4
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. generator konstruksie en werking (4.4)
•
•
Werklike g.s. generators lewer egter g.s. spannings met ’n klein riffel tot w.g.k. verhouding
(wat ook impliseer dat die spanning nie daal na nul nie.)
Dit word verkry deur die konstruksie as volg uit te brei deur nog spoele by te voeg (in
hierdie geval 4 spoele):
Bladsy 5
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. generator konstruksie en werking (4.4)
•
Verdere uitbreiding lewer selfs kleiner spanningsriffel. Hieronder word ’n konstruksie
getoon met 12 spoele vir ’n twee pool masjien:
Bladsy 6
•
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Bladsy 7
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Windings, spoele en wikkelings (Sen: 4.2.3)
•
Die onderstaande figuur verduidelik die verskil tussen windings, spoele en wikkelings:
– ’n Spoel bestaan uit verskeie windings in serie geskakel
– ’n Wikkeling bestaan uit verskeie spoele in serie geskakel
•
In g.s. masjiene kom daar hoofsaaklik twee maniere voor hoe wikkelings gekonstrueer
word
– Luswikkeling
– Golfwikkeling
Bladsy 8
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Luswikkelings (Sen: 4.2.3)
•
Luswikkeling
– Die naam kom daarvan dat die spoele
byna ’n lus maak, daarom sal die een
kant van ’n spoel byv. by
kommutatorstuk 2 begin en by
kommutatorstuk 3 eindig, met die
volgende spoel tussen 3 en 4, ens.
– Parallelle paaie ontstaan daarom
tussen die borsels. Die hoeveelheid
parallelle paaie is dan ook gelyk aan
die hoeveelheid pole van die masjien
en ook die hoeveelheid borsels.
Bladsy 9
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Golfwikkelings (Sen: 4.2.3)
•
Golfwikkeling
– Die naam kom daarvan dat die
verbinding van die spoele ’n golf
maak. Die een kant van die spoel
begin dan ook by die een negatiewe
potensiaal borsel en eindig by die
ander negatiewe potensiaal borsel.
– In die geval van die golfwikkeling is
daar altyd 2 parallelle paaie
Bladsy 10
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Geïnduseerde spanning (4.5 – 4.7)
•
Vanaf die vergelyking vir die e.m.k. wat in hoofstuk
2 afgelei is kan ons die volgende vergelyking aflei
vir die spanning wat tussen die terminale van ’n
winding geïnduseer word:
e 2 B lv
2 B lm r
•
Vanaf hierdie vergelyking kan die volgende
vergelyking vir die geïnduseerde spanning afgelei
word:
Ea K a m
waar K a Np a
of
Zp 2a
– Hierdie vergelyking verskil van die vergelyking
in Wildi deurdag voorsiening gemaak word vir
die aantal pole (p) en die aantal parallelle bane
(a)
Bladsy 11
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Generator onder las (4.8)
•
Wanneer ’n las verbind word aan ’n g.s. generator gaan daar stroom deur die geleiers
vloei wat ’n wringkrag veroorsaak wat die wringkrag van die meganiese aandrywing
teenwerk.
Bladsy 12
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Ankerreaksie (4.9)
•
Die oomblik wanneer daar stroom begin vloei in die geleiers word daar ook vloed
opgewek deur die ankergeleiers. Hierdie vloed vervorm die oorspronklike vloed en staan
bekend as ankerreaksie.
– Die ankerreaksie is afhanklik van die stroom wat gedra word deur die geleiers.
– Een van die effekte is dat die borsels nie meer geplaas is in die neutrale sone nie en
daarom vind vonking plaas gedurende kommutasie.
– Vloedkonsentrasie in sekere dele veroorsaak versadiging wat ’n vermindering van die
totale vloed teweegbring. Dit het weer ’n verlaging van die geïnduseerde spanning tot
gevolg.
Bladsy 13
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Posisionele verandering van die borsels en kommutasiepole (4.10 – 4.11)
•
Daar is twee maniere om die nadele van ankerreaksie te oorkom:
– Die posisie van die borsels kan verander word, sodat die kommutasie weer plaasvind
in die neutrale sone. Die neutrale sone verander egter saam met die stroom in die
ankergeleiers.
– Kommutasiepole: Hierdie pole dien om die ankerreaksie te kanselleer sodat die
neutrale sones herstel kan word na die posisie voordat stroom begin vloei het. Dit
kanselleer egter nie die effek in die omgewing van die pole nie.
Bladsy 14
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Ekwivalente baan van g.s. generators (4.16)
•
Die g.s. generator kan deur die volgende stroombaan gemodelleer word:
– E0 is die spanning wat onder nullas geïnduseer word en staan bekend as die
ankerspanning
– Dit word ook voorgestel deur Ea
– R0 is die weerstand van die serie windings/spoele wat in parallel verbind is tussen die
borsels en staan bekend as die ankerweerstand
– Dit word ook voorgestel as Ra
– Die veld wikkeling tussen F1 en F2 het ook weerstand Rf, al word dit nie aangetoon nie
Bladsy 15
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Generator verbindings (4.12 – 4.22)
•
In g.s. generators word die vloed verskaf deur elektromagnete en permanente magnete.
– Permanente magneet generators het die voordeel dat daar nie voorsiening gemaak
hoef te word vir ’n veldwikkeling en ’n gepaardgaande bron nie.
– Elektromagneet generators het die voordeel dat die vloed gevarieer kan word.
•
Alle permanente magneet generators is voorbeelde van afsonderlik-gemagnetiseerde
generators
Elektromagneet generators kan verbind word as
– Afsonderlik-gemagnetiseerde generators
– Newesluitgenerators
– Dubbelsluitingsgenerators
•
Bladsy 16
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Afsonderlik-gemagnetiseerde generators (4.12 – 4.13)
•
•
Wanneer die veldstroom vir die generator verskaf word deur ’n onafhanklike bron word
gesê dat die generator afsonderlik-gemagnetiseer is.
Twee belangrike kenkrommes bestaan vir die tipe generator
– Veldvloed vs. magnetiseerstroom kenkromme
– Die geïnduseerde spanning vs. magnetiseerstroom teen ’n konstante spoed kan hiervan afgelei word.
– Geïnduseerde spanning vs. spoed kenkromme
Bladsy 17
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Afsonderlik-gemagnetiseerde generators onder las (4.17)
•
•
Wanneer die tipe generator belas word neem die terminaalspanning geleidelik af met ’n
toename in lasstroom
Twee redes kan hiervoor gevind word:
– Spanningsval oor die ankerweerstand R0.
– ’n Afname in die geïnduseerde spanning E0 as gevolg van vloedkonsentrasie wat
weer veroorsaak word deur ankerreaksie.
Bladsy 18
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Newesluitgenerator (4.14 – 4.15, 4.18)
•
•
’n Newesluitgenerator is self-magnetiserend
Die spanning van ’n newesluitgenerator kan beheer
word deur eksterne veldweerstand by te voeg
– Die nullasspanning waar die generator gaan
stabiliseer kan bepaal word as die geïnduseerde
spanning v.s. magnetiseerstroom kenkromme
bekend is.
Bladsy 19
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Dubbelsluitgenerators (4.19 – 4.21)
•
Dubbelsluitgenerators bestaan uit twee veldwikkelinge, naamlik ’n newe- en ’n
seriewikkeling.
– Die byvoeging van die seriewikkeling is om die terminaalspanning vs. lasstroom te
manipuleer vir verbeterde spanningsregulasie, ensomeer.
Slide 10
Bladsy 1
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Hoofstuk 4 – G.s. generators
•
•
•
Die beginsel van werking van G.s. generators
– G.s. vs. w.s. masjiene
– Interne struktuur en kommutasie
– Windings, spoele en wikkelings
– Geïnduseerde spanning
– Generator onder las: Die energieomsettingsproses
– Ankerreaksie en kommutasiepole
Generatortopologieë en hul werkverrigting
– Afsonderlik-gemagnetiseerde generator
– Newesluitingsgenerator
– Dubbelsluitingsgenerator
Konstruksie van g.s. generators
– Praktiese aspekte van generator konstruksie
Addisionele bronne:
• Sen: Principles of Electric Machines and Power Electronics, Tweede uitgawe, 1996.
Bladsy 2
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. en w.s. Masjiene (4.1 – 4.3)
•
Daar is in beginsel nie ’n verskil tussen g.s. en w.s. masjiene nie. Beide funksioneer deur
die teenwoordigheid van spoele in ’n magneetveld:
– Spanning word opgewek in die geval van generatorwerking deur Faraday of Lorentz
se wet deurdat die spoele dan meganies aangedryf word.
– In die geval van motorwerking ontstaan ’n wringkrag deur Lorentz se wet a.g.v. strome
wat in die spoele vloei omdat ’n spanning op die terminale aangelê word.
•
Die verskil tussen g.s. en w.s. masjiene lê in die wyse hoe die spoele na buite beskikbaar
gemaak word.
Bladsy 3
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. en w.s. Masjiene (4.1 – 4.3)
•
Neem die volgende twee gevalle as voorbeeld:
Bladsy 4
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. generator konstruksie en werking (4.4)
•
•
Werklike g.s. generators lewer egter g.s. spannings met ’n klein riffel tot w.g.k. verhouding
(wat ook impliseer dat die spanning nie daal na nul nie.)
Dit word verkry deur die konstruksie as volg uit te brei deur nog spoele by te voeg (in
hierdie geval 4 spoele):
Bladsy 5
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. generator konstruksie en werking (4.4)
•
Verdere uitbreiding lewer selfs kleiner spanningsriffel. Hieronder word ’n konstruksie
getoon met 12 spoele vir ’n twee pool masjien:
Bladsy 6
•
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Bladsy 7
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Windings, spoele en wikkelings (Sen: 4.2.3)
•
Die onderstaande figuur verduidelik die verskil tussen windings, spoele en wikkelings:
– ’n Spoel bestaan uit verskeie windings in serie geskakel
– ’n Wikkeling bestaan uit verskeie spoele in serie geskakel
•
In g.s. masjiene kom daar hoofsaaklik twee maniere voor hoe wikkelings gekonstrueer
word
– Luswikkeling
– Golfwikkeling
Bladsy 8
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Luswikkelings (Sen: 4.2.3)
•
Luswikkeling
– Die naam kom daarvan dat die spoele
byna ’n lus maak, daarom sal die een
kant van ’n spoel byv. by
kommutatorstuk 2 begin en by
kommutatorstuk 3 eindig, met die
volgende spoel tussen 3 en 4, ens.
– Parallelle paaie ontstaan daarom
tussen die borsels. Die hoeveelheid
parallelle paaie is dan ook gelyk aan
die hoeveelheid pole van die masjien
en ook die hoeveelheid borsels.
Bladsy 9
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Golfwikkelings (Sen: 4.2.3)
•
Golfwikkeling
– Die naam kom daarvan dat die
verbinding van die spoele ’n golf
maak. Die een kant van die spoel
begin dan ook by die een negatiewe
potensiaal borsel en eindig by die
ander negatiewe potensiaal borsel.
– In die geval van die golfwikkeling is
daar altyd 2 parallelle paaie
Bladsy 10
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Geïnduseerde spanning (4.5 – 4.7)
•
Vanaf die vergelyking vir die e.m.k. wat in hoofstuk
2 afgelei is kan ons die volgende vergelyking aflei
vir die spanning wat tussen die terminale van ’n
winding geïnduseer word:
e 2 B lv
2 B lm r
•
Vanaf hierdie vergelyking kan die volgende
vergelyking vir die geïnduseerde spanning afgelei
word:
Ea K a m
waar K a Np a
of
Zp 2a
– Hierdie vergelyking verskil van die vergelyking
in Wildi deurdag voorsiening gemaak word vir
die aantal pole (p) en die aantal parallelle bane
(a)
Bladsy 11
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Generator onder las (4.8)
•
Wanneer ’n las verbind word aan ’n g.s. generator gaan daar stroom deur die geleiers
vloei wat ’n wringkrag veroorsaak wat die wringkrag van die meganiese aandrywing
teenwerk.
Bladsy 12
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Ankerreaksie (4.9)
•
Die oomblik wanneer daar stroom begin vloei in die geleiers word daar ook vloed
opgewek deur die ankergeleiers. Hierdie vloed vervorm die oorspronklike vloed en staan
bekend as ankerreaksie.
– Die ankerreaksie is afhanklik van die stroom wat gedra word deur die geleiers.
– Een van die effekte is dat die borsels nie meer geplaas is in die neutrale sone nie en
daarom vind vonking plaas gedurende kommutasie.
– Vloedkonsentrasie in sekere dele veroorsaak versadiging wat ’n vermindering van die
totale vloed teweegbring. Dit het weer ’n verlaging van die geïnduseerde spanning tot
gevolg.
Bladsy 13
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Posisionele verandering van die borsels en kommutasiepole (4.10 – 4.11)
•
Daar is twee maniere om die nadele van ankerreaksie te oorkom:
– Die posisie van die borsels kan verander word, sodat die kommutasie weer plaasvind
in die neutrale sone. Die neutrale sone verander egter saam met die stroom in die
ankergeleiers.
– Kommutasiepole: Hierdie pole dien om die ankerreaksie te kanselleer sodat die
neutrale sones herstel kan word na die posisie voordat stroom begin vloei het. Dit
kanselleer egter nie die effek in die omgewing van die pole nie.
Bladsy 14
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Ekwivalente baan van g.s. generators (4.16)
•
Die g.s. generator kan deur die volgende stroombaan gemodelleer word:
– E0 is die spanning wat onder nullas geïnduseer word en staan bekend as die
ankerspanning
– Dit word ook voorgestel deur Ea
– R0 is die weerstand van die serie windings/spoele wat in parallel verbind is tussen die
borsels en staan bekend as die ankerweerstand
– Dit word ook voorgestel as Ra
– Die veld wikkeling tussen F1 en F2 het ook weerstand Rf, al word dit nie aangetoon nie
Bladsy 15
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Generator verbindings (4.12 – 4.22)
•
In g.s. generators word die vloed verskaf deur elektromagnete en permanente magnete.
– Permanente magneet generators het die voordeel dat daar nie voorsiening gemaak
hoef te word vir ’n veldwikkeling en ’n gepaardgaande bron nie.
– Elektromagneet generators het die voordeel dat die vloed gevarieer kan word.
•
Alle permanente magneet generators is voorbeelde van afsonderlik-gemagnetiseerde
generators
Elektromagneet generators kan verbind word as
– Afsonderlik-gemagnetiseerde generators
– Newesluitgenerators
– Dubbelsluitingsgenerators
•
Bladsy 16
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Afsonderlik-gemagnetiseerde generators (4.12 – 4.13)
•
•
Wanneer die veldstroom vir die generator verskaf word deur ’n onafhanklike bron word
gesê dat die generator afsonderlik-gemagnetiseer is.
Twee belangrike kenkrommes bestaan vir die tipe generator
– Veldvloed vs. magnetiseerstroom kenkromme
– Die geïnduseerde spanning vs. magnetiseerstroom teen ’n konstante spoed kan hiervan afgelei word.
– Geïnduseerde spanning vs. spoed kenkromme
Bladsy 17
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Afsonderlik-gemagnetiseerde generators onder las (4.17)
•
•
Wanneer die tipe generator belas word neem die terminaalspanning geleidelik af met ’n
toename in lasstroom
Twee redes kan hiervoor gevind word:
– Spanningsval oor die ankerweerstand R0.
– ’n Afname in die geïnduseerde spanning E0 as gevolg van vloedkonsentrasie wat
weer veroorsaak word deur ankerreaksie.
Bladsy 18
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Newesluitgenerator (4.14 – 4.15, 4.18)
•
•
’n Newesluitgenerator is self-magnetiserend
Die spanning van ’n newesluitgenerator kan beheer
word deur eksterne veldweerstand by te voeg
– Die nullasspanning waar die generator gaan
stabiliseer kan bepaal word as die geïnduseerde
spanning v.s. magnetiseerstroom kenkromme
bekend is.
Bladsy 19
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Dubbelsluitgenerators (4.19 – 4.21)
•
Dubbelsluitgenerators bestaan uit twee veldwikkelinge, naamlik ’n newe- en ’n
seriewikkeling.
– Die byvoeging van die seriewikkeling is om die terminaalspanning vs. lasstroom te
manipuleer vir verbeterde spanningsregulasie, ensomeer.
Slide 11
Bladsy 1
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Hoofstuk 4 – G.s. generators
•
•
•
Die beginsel van werking van G.s. generators
– G.s. vs. w.s. masjiene
– Interne struktuur en kommutasie
– Windings, spoele en wikkelings
– Geïnduseerde spanning
– Generator onder las: Die energieomsettingsproses
– Ankerreaksie en kommutasiepole
Generatortopologieë en hul werkverrigting
– Afsonderlik-gemagnetiseerde generator
– Newesluitingsgenerator
– Dubbelsluitingsgenerator
Konstruksie van g.s. generators
– Praktiese aspekte van generator konstruksie
Addisionele bronne:
• Sen: Principles of Electric Machines and Power Electronics, Tweede uitgawe, 1996.
Bladsy 2
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. en w.s. Masjiene (4.1 – 4.3)
•
Daar is in beginsel nie ’n verskil tussen g.s. en w.s. masjiene nie. Beide funksioneer deur
die teenwoordigheid van spoele in ’n magneetveld:
– Spanning word opgewek in die geval van generatorwerking deur Faraday of Lorentz
se wet deurdat die spoele dan meganies aangedryf word.
– In die geval van motorwerking ontstaan ’n wringkrag deur Lorentz se wet a.g.v. strome
wat in die spoele vloei omdat ’n spanning op die terminale aangelê word.
•
Die verskil tussen g.s. en w.s. masjiene lê in die wyse hoe die spoele na buite beskikbaar
gemaak word.
Bladsy 3
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. en w.s. Masjiene (4.1 – 4.3)
•
Neem die volgende twee gevalle as voorbeeld:
Bladsy 4
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. generator konstruksie en werking (4.4)
•
•
Werklike g.s. generators lewer egter g.s. spannings met ’n klein riffel tot w.g.k. verhouding
(wat ook impliseer dat die spanning nie daal na nul nie.)
Dit word verkry deur die konstruksie as volg uit te brei deur nog spoele by te voeg (in
hierdie geval 4 spoele):
Bladsy 5
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. generator konstruksie en werking (4.4)
•
Verdere uitbreiding lewer selfs kleiner spanningsriffel. Hieronder word ’n konstruksie
getoon met 12 spoele vir ’n twee pool masjien:
Bladsy 6
•
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Bladsy 7
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Windings, spoele en wikkelings (Sen: 4.2.3)
•
Die onderstaande figuur verduidelik die verskil tussen windings, spoele en wikkelings:
– ’n Spoel bestaan uit verskeie windings in serie geskakel
– ’n Wikkeling bestaan uit verskeie spoele in serie geskakel
•
In g.s. masjiene kom daar hoofsaaklik twee maniere voor hoe wikkelings gekonstrueer
word
– Luswikkeling
– Golfwikkeling
Bladsy 8
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Luswikkelings (Sen: 4.2.3)
•
Luswikkeling
– Die naam kom daarvan dat die spoele
byna ’n lus maak, daarom sal die een
kant van ’n spoel byv. by
kommutatorstuk 2 begin en by
kommutatorstuk 3 eindig, met die
volgende spoel tussen 3 en 4, ens.
– Parallelle paaie ontstaan daarom
tussen die borsels. Die hoeveelheid
parallelle paaie is dan ook gelyk aan
die hoeveelheid pole van die masjien
en ook die hoeveelheid borsels.
Bladsy 9
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Golfwikkelings (Sen: 4.2.3)
•
Golfwikkeling
– Die naam kom daarvan dat die
verbinding van die spoele ’n golf
maak. Die een kant van die spoel
begin dan ook by die een negatiewe
potensiaal borsel en eindig by die
ander negatiewe potensiaal borsel.
– In die geval van die golfwikkeling is
daar altyd 2 parallelle paaie
Bladsy 10
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Geïnduseerde spanning (4.5 – 4.7)
•
Vanaf die vergelyking vir die e.m.k. wat in hoofstuk
2 afgelei is kan ons die volgende vergelyking aflei
vir die spanning wat tussen die terminale van ’n
winding geïnduseer word:
e 2 B lv
2 B lm r
•
Vanaf hierdie vergelyking kan die volgende
vergelyking vir die geïnduseerde spanning afgelei
word:
Ea K a m
waar K a Np a
of
Zp 2a
– Hierdie vergelyking verskil van die vergelyking
in Wildi deurdag voorsiening gemaak word vir
die aantal pole (p) en die aantal parallelle bane
(a)
Bladsy 11
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Generator onder las (4.8)
•
Wanneer ’n las verbind word aan ’n g.s. generator gaan daar stroom deur die geleiers
vloei wat ’n wringkrag veroorsaak wat die wringkrag van die meganiese aandrywing
teenwerk.
Bladsy 12
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Ankerreaksie (4.9)
•
Die oomblik wanneer daar stroom begin vloei in die geleiers word daar ook vloed
opgewek deur die ankergeleiers. Hierdie vloed vervorm die oorspronklike vloed en staan
bekend as ankerreaksie.
– Die ankerreaksie is afhanklik van die stroom wat gedra word deur die geleiers.
– Een van die effekte is dat die borsels nie meer geplaas is in die neutrale sone nie en
daarom vind vonking plaas gedurende kommutasie.
– Vloedkonsentrasie in sekere dele veroorsaak versadiging wat ’n vermindering van die
totale vloed teweegbring. Dit het weer ’n verlaging van die geïnduseerde spanning tot
gevolg.
Bladsy 13
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Posisionele verandering van die borsels en kommutasiepole (4.10 – 4.11)
•
Daar is twee maniere om die nadele van ankerreaksie te oorkom:
– Die posisie van die borsels kan verander word, sodat die kommutasie weer plaasvind
in die neutrale sone. Die neutrale sone verander egter saam met die stroom in die
ankergeleiers.
– Kommutasiepole: Hierdie pole dien om die ankerreaksie te kanselleer sodat die
neutrale sones herstel kan word na die posisie voordat stroom begin vloei het. Dit
kanselleer egter nie die effek in die omgewing van die pole nie.
Bladsy 14
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Ekwivalente baan van g.s. generators (4.16)
•
Die g.s. generator kan deur die volgende stroombaan gemodelleer word:
– E0 is die spanning wat onder nullas geïnduseer word en staan bekend as die
ankerspanning
– Dit word ook voorgestel deur Ea
– R0 is die weerstand van die serie windings/spoele wat in parallel verbind is tussen die
borsels en staan bekend as die ankerweerstand
– Dit word ook voorgestel as Ra
– Die veld wikkeling tussen F1 en F2 het ook weerstand Rf, al word dit nie aangetoon nie
Bladsy 15
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Generator verbindings (4.12 – 4.22)
•
In g.s. generators word die vloed verskaf deur elektromagnete en permanente magnete.
– Permanente magneet generators het die voordeel dat daar nie voorsiening gemaak
hoef te word vir ’n veldwikkeling en ’n gepaardgaande bron nie.
– Elektromagneet generators het die voordeel dat die vloed gevarieer kan word.
•
Alle permanente magneet generators is voorbeelde van afsonderlik-gemagnetiseerde
generators
Elektromagneet generators kan verbind word as
– Afsonderlik-gemagnetiseerde generators
– Newesluitgenerators
– Dubbelsluitingsgenerators
•
Bladsy 16
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Afsonderlik-gemagnetiseerde generators (4.12 – 4.13)
•
•
Wanneer die veldstroom vir die generator verskaf word deur ’n onafhanklike bron word
gesê dat die generator afsonderlik-gemagnetiseer is.
Twee belangrike kenkrommes bestaan vir die tipe generator
– Veldvloed vs. magnetiseerstroom kenkromme
– Die geïnduseerde spanning vs. magnetiseerstroom teen ’n konstante spoed kan hiervan afgelei word.
– Geïnduseerde spanning vs. spoed kenkromme
Bladsy 17
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Afsonderlik-gemagnetiseerde generators onder las (4.17)
•
•
Wanneer die tipe generator belas word neem die terminaalspanning geleidelik af met ’n
toename in lasstroom
Twee redes kan hiervoor gevind word:
– Spanningsval oor die ankerweerstand R0.
– ’n Afname in die geïnduseerde spanning E0 as gevolg van vloedkonsentrasie wat
weer veroorsaak word deur ankerreaksie.
Bladsy 18
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Newesluitgenerator (4.14 – 4.15, 4.18)
•
•
’n Newesluitgenerator is self-magnetiserend
Die spanning van ’n newesluitgenerator kan beheer
word deur eksterne veldweerstand by te voeg
– Die nullasspanning waar die generator gaan
stabiliseer kan bepaal word as die geïnduseerde
spanning v.s. magnetiseerstroom kenkromme
bekend is.
Bladsy 19
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Dubbelsluitgenerators (4.19 – 4.21)
•
Dubbelsluitgenerators bestaan uit twee veldwikkelinge, naamlik ’n newe- en ’n
seriewikkeling.
– Die byvoeging van die seriewikkeling is om die terminaalspanning vs. lasstroom te
manipuleer vir verbeterde spanningsregulasie, ensomeer.
Slide 12
Bladsy 1
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Hoofstuk 4 – G.s. generators
•
•
•
Die beginsel van werking van G.s. generators
– G.s. vs. w.s. masjiene
– Interne struktuur en kommutasie
– Windings, spoele en wikkelings
– Geïnduseerde spanning
– Generator onder las: Die energieomsettingsproses
– Ankerreaksie en kommutasiepole
Generatortopologieë en hul werkverrigting
– Afsonderlik-gemagnetiseerde generator
– Newesluitingsgenerator
– Dubbelsluitingsgenerator
Konstruksie van g.s. generators
– Praktiese aspekte van generator konstruksie
Addisionele bronne:
• Sen: Principles of Electric Machines and Power Electronics, Tweede uitgawe, 1996.
Bladsy 2
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. en w.s. Masjiene (4.1 – 4.3)
•
Daar is in beginsel nie ’n verskil tussen g.s. en w.s. masjiene nie. Beide funksioneer deur
die teenwoordigheid van spoele in ’n magneetveld:
– Spanning word opgewek in die geval van generatorwerking deur Faraday of Lorentz
se wet deurdat die spoele dan meganies aangedryf word.
– In die geval van motorwerking ontstaan ’n wringkrag deur Lorentz se wet a.g.v. strome
wat in die spoele vloei omdat ’n spanning op die terminale aangelê word.
•
Die verskil tussen g.s. en w.s. masjiene lê in die wyse hoe die spoele na buite beskikbaar
gemaak word.
Bladsy 3
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. en w.s. Masjiene (4.1 – 4.3)
•
Neem die volgende twee gevalle as voorbeeld:
Bladsy 4
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. generator konstruksie en werking (4.4)
•
•
Werklike g.s. generators lewer egter g.s. spannings met ’n klein riffel tot w.g.k. verhouding
(wat ook impliseer dat die spanning nie daal na nul nie.)
Dit word verkry deur die konstruksie as volg uit te brei deur nog spoele by te voeg (in
hierdie geval 4 spoele):
Bladsy 5
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. generator konstruksie en werking (4.4)
•
Verdere uitbreiding lewer selfs kleiner spanningsriffel. Hieronder word ’n konstruksie
getoon met 12 spoele vir ’n twee pool masjien:
Bladsy 6
•
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Bladsy 7
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Windings, spoele en wikkelings (Sen: 4.2.3)
•
Die onderstaande figuur verduidelik die verskil tussen windings, spoele en wikkelings:
– ’n Spoel bestaan uit verskeie windings in serie geskakel
– ’n Wikkeling bestaan uit verskeie spoele in serie geskakel
•
In g.s. masjiene kom daar hoofsaaklik twee maniere voor hoe wikkelings gekonstrueer
word
– Luswikkeling
– Golfwikkeling
Bladsy 8
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Luswikkelings (Sen: 4.2.3)
•
Luswikkeling
– Die naam kom daarvan dat die spoele
byna ’n lus maak, daarom sal die een
kant van ’n spoel byv. by
kommutatorstuk 2 begin en by
kommutatorstuk 3 eindig, met die
volgende spoel tussen 3 en 4, ens.
– Parallelle paaie ontstaan daarom
tussen die borsels. Die hoeveelheid
parallelle paaie is dan ook gelyk aan
die hoeveelheid pole van die masjien
en ook die hoeveelheid borsels.
Bladsy 9
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Golfwikkelings (Sen: 4.2.3)
•
Golfwikkeling
– Die naam kom daarvan dat die
verbinding van die spoele ’n golf
maak. Die een kant van die spoel
begin dan ook by die een negatiewe
potensiaal borsel en eindig by die
ander negatiewe potensiaal borsel.
– In die geval van die golfwikkeling is
daar altyd 2 parallelle paaie
Bladsy 10
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Geïnduseerde spanning (4.5 – 4.7)
•
Vanaf die vergelyking vir die e.m.k. wat in hoofstuk
2 afgelei is kan ons die volgende vergelyking aflei
vir die spanning wat tussen die terminale van ’n
winding geïnduseer word:
e 2 B lv
2 B lm r
•
Vanaf hierdie vergelyking kan die volgende
vergelyking vir die geïnduseerde spanning afgelei
word:
Ea K a m
waar K a Np a
of
Zp 2a
– Hierdie vergelyking verskil van die vergelyking
in Wildi deurdag voorsiening gemaak word vir
die aantal pole (p) en die aantal parallelle bane
(a)
Bladsy 11
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Generator onder las (4.8)
•
Wanneer ’n las verbind word aan ’n g.s. generator gaan daar stroom deur die geleiers
vloei wat ’n wringkrag veroorsaak wat die wringkrag van die meganiese aandrywing
teenwerk.
Bladsy 12
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Ankerreaksie (4.9)
•
Die oomblik wanneer daar stroom begin vloei in die geleiers word daar ook vloed
opgewek deur die ankergeleiers. Hierdie vloed vervorm die oorspronklike vloed en staan
bekend as ankerreaksie.
– Die ankerreaksie is afhanklik van die stroom wat gedra word deur die geleiers.
– Een van die effekte is dat die borsels nie meer geplaas is in die neutrale sone nie en
daarom vind vonking plaas gedurende kommutasie.
– Vloedkonsentrasie in sekere dele veroorsaak versadiging wat ’n vermindering van die
totale vloed teweegbring. Dit het weer ’n verlaging van die geïnduseerde spanning tot
gevolg.
Bladsy 13
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Posisionele verandering van die borsels en kommutasiepole (4.10 – 4.11)
•
Daar is twee maniere om die nadele van ankerreaksie te oorkom:
– Die posisie van die borsels kan verander word, sodat die kommutasie weer plaasvind
in die neutrale sone. Die neutrale sone verander egter saam met die stroom in die
ankergeleiers.
– Kommutasiepole: Hierdie pole dien om die ankerreaksie te kanselleer sodat die
neutrale sones herstel kan word na die posisie voordat stroom begin vloei het. Dit
kanselleer egter nie die effek in die omgewing van die pole nie.
Bladsy 14
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Ekwivalente baan van g.s. generators (4.16)
•
Die g.s. generator kan deur die volgende stroombaan gemodelleer word:
– E0 is die spanning wat onder nullas geïnduseer word en staan bekend as die
ankerspanning
– Dit word ook voorgestel deur Ea
– R0 is die weerstand van die serie windings/spoele wat in parallel verbind is tussen die
borsels en staan bekend as die ankerweerstand
– Dit word ook voorgestel as Ra
– Die veld wikkeling tussen F1 en F2 het ook weerstand Rf, al word dit nie aangetoon nie
Bladsy 15
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Generator verbindings (4.12 – 4.22)
•
In g.s. generators word die vloed verskaf deur elektromagnete en permanente magnete.
– Permanente magneet generators het die voordeel dat daar nie voorsiening gemaak
hoef te word vir ’n veldwikkeling en ’n gepaardgaande bron nie.
– Elektromagneet generators het die voordeel dat die vloed gevarieer kan word.
•
Alle permanente magneet generators is voorbeelde van afsonderlik-gemagnetiseerde
generators
Elektromagneet generators kan verbind word as
– Afsonderlik-gemagnetiseerde generators
– Newesluitgenerators
– Dubbelsluitingsgenerators
•
Bladsy 16
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Afsonderlik-gemagnetiseerde generators (4.12 – 4.13)
•
•
Wanneer die veldstroom vir die generator verskaf word deur ’n onafhanklike bron word
gesê dat die generator afsonderlik-gemagnetiseer is.
Twee belangrike kenkrommes bestaan vir die tipe generator
– Veldvloed vs. magnetiseerstroom kenkromme
– Die geïnduseerde spanning vs. magnetiseerstroom teen ’n konstante spoed kan hiervan afgelei word.
– Geïnduseerde spanning vs. spoed kenkromme
Bladsy 17
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Afsonderlik-gemagnetiseerde generators onder las (4.17)
•
•
Wanneer die tipe generator belas word neem die terminaalspanning geleidelik af met ’n
toename in lasstroom
Twee redes kan hiervoor gevind word:
– Spanningsval oor die ankerweerstand R0.
– ’n Afname in die geïnduseerde spanning E0 as gevolg van vloedkonsentrasie wat
weer veroorsaak word deur ankerreaksie.
Bladsy 18
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Newesluitgenerator (4.14 – 4.15, 4.18)
•
•
’n Newesluitgenerator is self-magnetiserend
Die spanning van ’n newesluitgenerator kan beheer
word deur eksterne veldweerstand by te voeg
– Die nullasspanning waar die generator gaan
stabiliseer kan bepaal word as die geïnduseerde
spanning v.s. magnetiseerstroom kenkromme
bekend is.
Bladsy 19
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Dubbelsluitgenerators (4.19 – 4.21)
•
Dubbelsluitgenerators bestaan uit twee veldwikkelinge, naamlik ’n newe- en ’n
seriewikkeling.
– Die byvoeging van die seriewikkeling is om die terminaalspanning vs. lasstroom te
manipuleer vir verbeterde spanningsregulasie, ensomeer.
Slide 13
Bladsy 1
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Hoofstuk 4 – G.s. generators
•
•
•
Die beginsel van werking van G.s. generators
– G.s. vs. w.s. masjiene
– Interne struktuur en kommutasie
– Windings, spoele en wikkelings
– Geïnduseerde spanning
– Generator onder las: Die energieomsettingsproses
– Ankerreaksie en kommutasiepole
Generatortopologieë en hul werkverrigting
– Afsonderlik-gemagnetiseerde generator
– Newesluitingsgenerator
– Dubbelsluitingsgenerator
Konstruksie van g.s. generators
– Praktiese aspekte van generator konstruksie
Addisionele bronne:
• Sen: Principles of Electric Machines and Power Electronics, Tweede uitgawe, 1996.
Bladsy 2
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. en w.s. Masjiene (4.1 – 4.3)
•
Daar is in beginsel nie ’n verskil tussen g.s. en w.s. masjiene nie. Beide funksioneer deur
die teenwoordigheid van spoele in ’n magneetveld:
– Spanning word opgewek in die geval van generatorwerking deur Faraday of Lorentz
se wet deurdat die spoele dan meganies aangedryf word.
– In die geval van motorwerking ontstaan ’n wringkrag deur Lorentz se wet a.g.v. strome
wat in die spoele vloei omdat ’n spanning op die terminale aangelê word.
•
Die verskil tussen g.s. en w.s. masjiene lê in die wyse hoe die spoele na buite beskikbaar
gemaak word.
Bladsy 3
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. en w.s. Masjiene (4.1 – 4.3)
•
Neem die volgende twee gevalle as voorbeeld:
Bladsy 4
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. generator konstruksie en werking (4.4)
•
•
Werklike g.s. generators lewer egter g.s. spannings met ’n klein riffel tot w.g.k. verhouding
(wat ook impliseer dat die spanning nie daal na nul nie.)
Dit word verkry deur die konstruksie as volg uit te brei deur nog spoele by te voeg (in
hierdie geval 4 spoele):
Bladsy 5
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. generator konstruksie en werking (4.4)
•
Verdere uitbreiding lewer selfs kleiner spanningsriffel. Hieronder word ’n konstruksie
getoon met 12 spoele vir ’n twee pool masjien:
Bladsy 6
•
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Bladsy 7
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Windings, spoele en wikkelings (Sen: 4.2.3)
•
Die onderstaande figuur verduidelik die verskil tussen windings, spoele en wikkelings:
– ’n Spoel bestaan uit verskeie windings in serie geskakel
– ’n Wikkeling bestaan uit verskeie spoele in serie geskakel
•
In g.s. masjiene kom daar hoofsaaklik twee maniere voor hoe wikkelings gekonstrueer
word
– Luswikkeling
– Golfwikkeling
Bladsy 8
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Luswikkelings (Sen: 4.2.3)
•
Luswikkeling
– Die naam kom daarvan dat die spoele
byna ’n lus maak, daarom sal die een
kant van ’n spoel byv. by
kommutatorstuk 2 begin en by
kommutatorstuk 3 eindig, met die
volgende spoel tussen 3 en 4, ens.
– Parallelle paaie ontstaan daarom
tussen die borsels. Die hoeveelheid
parallelle paaie is dan ook gelyk aan
die hoeveelheid pole van die masjien
en ook die hoeveelheid borsels.
Bladsy 9
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Golfwikkelings (Sen: 4.2.3)
•
Golfwikkeling
– Die naam kom daarvan dat die
verbinding van die spoele ’n golf
maak. Die een kant van die spoel
begin dan ook by die een negatiewe
potensiaal borsel en eindig by die
ander negatiewe potensiaal borsel.
– In die geval van die golfwikkeling is
daar altyd 2 parallelle paaie
Bladsy 10
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Geïnduseerde spanning (4.5 – 4.7)
•
Vanaf die vergelyking vir die e.m.k. wat in hoofstuk
2 afgelei is kan ons die volgende vergelyking aflei
vir die spanning wat tussen die terminale van ’n
winding geïnduseer word:
e 2 B lv
2 B lm r
•
Vanaf hierdie vergelyking kan die volgende
vergelyking vir die geïnduseerde spanning afgelei
word:
Ea K a m
waar K a Np a
of
Zp 2a
– Hierdie vergelyking verskil van die vergelyking
in Wildi deurdag voorsiening gemaak word vir
die aantal pole (p) en die aantal parallelle bane
(a)
Bladsy 11
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Generator onder las (4.8)
•
Wanneer ’n las verbind word aan ’n g.s. generator gaan daar stroom deur die geleiers
vloei wat ’n wringkrag veroorsaak wat die wringkrag van die meganiese aandrywing
teenwerk.
Bladsy 12
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Ankerreaksie (4.9)
•
Die oomblik wanneer daar stroom begin vloei in die geleiers word daar ook vloed
opgewek deur die ankergeleiers. Hierdie vloed vervorm die oorspronklike vloed en staan
bekend as ankerreaksie.
– Die ankerreaksie is afhanklik van die stroom wat gedra word deur die geleiers.
– Een van die effekte is dat die borsels nie meer geplaas is in die neutrale sone nie en
daarom vind vonking plaas gedurende kommutasie.
– Vloedkonsentrasie in sekere dele veroorsaak versadiging wat ’n vermindering van die
totale vloed teweegbring. Dit het weer ’n verlaging van die geïnduseerde spanning tot
gevolg.
Bladsy 13
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Posisionele verandering van die borsels en kommutasiepole (4.10 – 4.11)
•
Daar is twee maniere om die nadele van ankerreaksie te oorkom:
– Die posisie van die borsels kan verander word, sodat die kommutasie weer plaasvind
in die neutrale sone. Die neutrale sone verander egter saam met die stroom in die
ankergeleiers.
– Kommutasiepole: Hierdie pole dien om die ankerreaksie te kanselleer sodat die
neutrale sones herstel kan word na die posisie voordat stroom begin vloei het. Dit
kanselleer egter nie die effek in die omgewing van die pole nie.
Bladsy 14
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Ekwivalente baan van g.s. generators (4.16)
•
Die g.s. generator kan deur die volgende stroombaan gemodelleer word:
– E0 is die spanning wat onder nullas geïnduseer word en staan bekend as die
ankerspanning
– Dit word ook voorgestel deur Ea
– R0 is die weerstand van die serie windings/spoele wat in parallel verbind is tussen die
borsels en staan bekend as die ankerweerstand
– Dit word ook voorgestel as Ra
– Die veld wikkeling tussen F1 en F2 het ook weerstand Rf, al word dit nie aangetoon nie
Bladsy 15
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Generator verbindings (4.12 – 4.22)
•
In g.s. generators word die vloed verskaf deur elektromagnete en permanente magnete.
– Permanente magneet generators het die voordeel dat daar nie voorsiening gemaak
hoef te word vir ’n veldwikkeling en ’n gepaardgaande bron nie.
– Elektromagneet generators het die voordeel dat die vloed gevarieer kan word.
•
Alle permanente magneet generators is voorbeelde van afsonderlik-gemagnetiseerde
generators
Elektromagneet generators kan verbind word as
– Afsonderlik-gemagnetiseerde generators
– Newesluitgenerators
– Dubbelsluitingsgenerators
•
Bladsy 16
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Afsonderlik-gemagnetiseerde generators (4.12 – 4.13)
•
•
Wanneer die veldstroom vir die generator verskaf word deur ’n onafhanklike bron word
gesê dat die generator afsonderlik-gemagnetiseer is.
Twee belangrike kenkrommes bestaan vir die tipe generator
– Veldvloed vs. magnetiseerstroom kenkromme
– Die geïnduseerde spanning vs. magnetiseerstroom teen ’n konstante spoed kan hiervan afgelei word.
– Geïnduseerde spanning vs. spoed kenkromme
Bladsy 17
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Afsonderlik-gemagnetiseerde generators onder las (4.17)
•
•
Wanneer die tipe generator belas word neem die terminaalspanning geleidelik af met ’n
toename in lasstroom
Twee redes kan hiervoor gevind word:
– Spanningsval oor die ankerweerstand R0.
– ’n Afname in die geïnduseerde spanning E0 as gevolg van vloedkonsentrasie wat
weer veroorsaak word deur ankerreaksie.
Bladsy 18
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Newesluitgenerator (4.14 – 4.15, 4.18)
•
•
’n Newesluitgenerator is self-magnetiserend
Die spanning van ’n newesluitgenerator kan beheer
word deur eksterne veldweerstand by te voeg
– Die nullasspanning waar die generator gaan
stabiliseer kan bepaal word as die geïnduseerde
spanning v.s. magnetiseerstroom kenkromme
bekend is.
Bladsy 19
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Dubbelsluitgenerators (4.19 – 4.21)
•
Dubbelsluitgenerators bestaan uit twee veldwikkelinge, naamlik ’n newe- en ’n
seriewikkeling.
– Die byvoeging van die seriewikkeling is om die terminaalspanning vs. lasstroom te
manipuleer vir verbeterde spanningsregulasie, ensomeer.
Slide 14
Bladsy 1
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Hoofstuk 4 – G.s. generators
•
•
•
Die beginsel van werking van G.s. generators
– G.s. vs. w.s. masjiene
– Interne struktuur en kommutasie
– Windings, spoele en wikkelings
– Geïnduseerde spanning
– Generator onder las: Die energieomsettingsproses
– Ankerreaksie en kommutasiepole
Generatortopologieë en hul werkverrigting
– Afsonderlik-gemagnetiseerde generator
– Newesluitingsgenerator
– Dubbelsluitingsgenerator
Konstruksie van g.s. generators
– Praktiese aspekte van generator konstruksie
Addisionele bronne:
• Sen: Principles of Electric Machines and Power Electronics, Tweede uitgawe, 1996.
Bladsy 2
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. en w.s. Masjiene (4.1 – 4.3)
•
Daar is in beginsel nie ’n verskil tussen g.s. en w.s. masjiene nie. Beide funksioneer deur
die teenwoordigheid van spoele in ’n magneetveld:
– Spanning word opgewek in die geval van generatorwerking deur Faraday of Lorentz
se wet deurdat die spoele dan meganies aangedryf word.
– In die geval van motorwerking ontstaan ’n wringkrag deur Lorentz se wet a.g.v. strome
wat in die spoele vloei omdat ’n spanning op die terminale aangelê word.
•
Die verskil tussen g.s. en w.s. masjiene lê in die wyse hoe die spoele na buite beskikbaar
gemaak word.
Bladsy 3
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. en w.s. Masjiene (4.1 – 4.3)
•
Neem die volgende twee gevalle as voorbeeld:
Bladsy 4
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. generator konstruksie en werking (4.4)
•
•
Werklike g.s. generators lewer egter g.s. spannings met ’n klein riffel tot w.g.k. verhouding
(wat ook impliseer dat die spanning nie daal na nul nie.)
Dit word verkry deur die konstruksie as volg uit te brei deur nog spoele by te voeg (in
hierdie geval 4 spoele):
Bladsy 5
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. generator konstruksie en werking (4.4)
•
Verdere uitbreiding lewer selfs kleiner spanningsriffel. Hieronder word ’n konstruksie
getoon met 12 spoele vir ’n twee pool masjien:
Bladsy 6
•
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Bladsy 7
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Windings, spoele en wikkelings (Sen: 4.2.3)
•
Die onderstaande figuur verduidelik die verskil tussen windings, spoele en wikkelings:
– ’n Spoel bestaan uit verskeie windings in serie geskakel
– ’n Wikkeling bestaan uit verskeie spoele in serie geskakel
•
In g.s. masjiene kom daar hoofsaaklik twee maniere voor hoe wikkelings gekonstrueer
word
– Luswikkeling
– Golfwikkeling
Bladsy 8
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Luswikkelings (Sen: 4.2.3)
•
Luswikkeling
– Die naam kom daarvan dat die spoele
byna ’n lus maak, daarom sal die een
kant van ’n spoel byv. by
kommutatorstuk 2 begin en by
kommutatorstuk 3 eindig, met die
volgende spoel tussen 3 en 4, ens.
– Parallelle paaie ontstaan daarom
tussen die borsels. Die hoeveelheid
parallelle paaie is dan ook gelyk aan
die hoeveelheid pole van die masjien
en ook die hoeveelheid borsels.
Bladsy 9
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Golfwikkelings (Sen: 4.2.3)
•
Golfwikkeling
– Die naam kom daarvan dat die
verbinding van die spoele ’n golf
maak. Die een kant van die spoel
begin dan ook by die een negatiewe
potensiaal borsel en eindig by die
ander negatiewe potensiaal borsel.
– In die geval van die golfwikkeling is
daar altyd 2 parallelle paaie
Bladsy 10
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Geïnduseerde spanning (4.5 – 4.7)
•
Vanaf die vergelyking vir die e.m.k. wat in hoofstuk
2 afgelei is kan ons die volgende vergelyking aflei
vir die spanning wat tussen die terminale van ’n
winding geïnduseer word:
e 2 B lv
2 B lm r
•
Vanaf hierdie vergelyking kan die volgende
vergelyking vir die geïnduseerde spanning afgelei
word:
Ea K a m
waar K a Np a
of
Zp 2a
– Hierdie vergelyking verskil van die vergelyking
in Wildi deurdag voorsiening gemaak word vir
die aantal pole (p) en die aantal parallelle bane
(a)
Bladsy 11
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Generator onder las (4.8)
•
Wanneer ’n las verbind word aan ’n g.s. generator gaan daar stroom deur die geleiers
vloei wat ’n wringkrag veroorsaak wat die wringkrag van die meganiese aandrywing
teenwerk.
Bladsy 12
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Ankerreaksie (4.9)
•
Die oomblik wanneer daar stroom begin vloei in die geleiers word daar ook vloed
opgewek deur die ankergeleiers. Hierdie vloed vervorm die oorspronklike vloed en staan
bekend as ankerreaksie.
– Die ankerreaksie is afhanklik van die stroom wat gedra word deur die geleiers.
– Een van die effekte is dat die borsels nie meer geplaas is in die neutrale sone nie en
daarom vind vonking plaas gedurende kommutasie.
– Vloedkonsentrasie in sekere dele veroorsaak versadiging wat ’n vermindering van die
totale vloed teweegbring. Dit het weer ’n verlaging van die geïnduseerde spanning tot
gevolg.
Bladsy 13
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Posisionele verandering van die borsels en kommutasiepole (4.10 – 4.11)
•
Daar is twee maniere om die nadele van ankerreaksie te oorkom:
– Die posisie van die borsels kan verander word, sodat die kommutasie weer plaasvind
in die neutrale sone. Die neutrale sone verander egter saam met die stroom in die
ankergeleiers.
– Kommutasiepole: Hierdie pole dien om die ankerreaksie te kanselleer sodat die
neutrale sones herstel kan word na die posisie voordat stroom begin vloei het. Dit
kanselleer egter nie die effek in die omgewing van die pole nie.
Bladsy 14
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Ekwivalente baan van g.s. generators (4.16)
•
Die g.s. generator kan deur die volgende stroombaan gemodelleer word:
– E0 is die spanning wat onder nullas geïnduseer word en staan bekend as die
ankerspanning
– Dit word ook voorgestel deur Ea
– R0 is die weerstand van die serie windings/spoele wat in parallel verbind is tussen die
borsels en staan bekend as die ankerweerstand
– Dit word ook voorgestel as Ra
– Die veld wikkeling tussen F1 en F2 het ook weerstand Rf, al word dit nie aangetoon nie
Bladsy 15
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Generator verbindings (4.12 – 4.22)
•
In g.s. generators word die vloed verskaf deur elektromagnete en permanente magnete.
– Permanente magneet generators het die voordeel dat daar nie voorsiening gemaak
hoef te word vir ’n veldwikkeling en ’n gepaardgaande bron nie.
– Elektromagneet generators het die voordeel dat die vloed gevarieer kan word.
•
Alle permanente magneet generators is voorbeelde van afsonderlik-gemagnetiseerde
generators
Elektromagneet generators kan verbind word as
– Afsonderlik-gemagnetiseerde generators
– Newesluitgenerators
– Dubbelsluitingsgenerators
•
Bladsy 16
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Afsonderlik-gemagnetiseerde generators (4.12 – 4.13)
•
•
Wanneer die veldstroom vir die generator verskaf word deur ’n onafhanklike bron word
gesê dat die generator afsonderlik-gemagnetiseer is.
Twee belangrike kenkrommes bestaan vir die tipe generator
– Veldvloed vs. magnetiseerstroom kenkromme
– Die geïnduseerde spanning vs. magnetiseerstroom teen ’n konstante spoed kan hiervan afgelei word.
– Geïnduseerde spanning vs. spoed kenkromme
Bladsy 17
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Afsonderlik-gemagnetiseerde generators onder las (4.17)
•
•
Wanneer die tipe generator belas word neem die terminaalspanning geleidelik af met ’n
toename in lasstroom
Twee redes kan hiervoor gevind word:
– Spanningsval oor die ankerweerstand R0.
– ’n Afname in die geïnduseerde spanning E0 as gevolg van vloedkonsentrasie wat
weer veroorsaak word deur ankerreaksie.
Bladsy 18
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Newesluitgenerator (4.14 – 4.15, 4.18)
•
•
’n Newesluitgenerator is self-magnetiserend
Die spanning van ’n newesluitgenerator kan beheer
word deur eksterne veldweerstand by te voeg
– Die nullasspanning waar die generator gaan
stabiliseer kan bepaal word as die geïnduseerde
spanning v.s. magnetiseerstroom kenkromme
bekend is.
Bladsy 19
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Dubbelsluitgenerators (4.19 – 4.21)
•
Dubbelsluitgenerators bestaan uit twee veldwikkelinge, naamlik ’n newe- en ’n
seriewikkeling.
– Die byvoeging van die seriewikkeling is om die terminaalspanning vs. lasstroom te
manipuleer vir verbeterde spanningsregulasie, ensomeer.
Slide 15
Bladsy 1
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Hoofstuk 4 – G.s. generators
•
•
•
Die beginsel van werking van G.s. generators
– G.s. vs. w.s. masjiene
– Interne struktuur en kommutasie
– Windings, spoele en wikkelings
– Geïnduseerde spanning
– Generator onder las: Die energieomsettingsproses
– Ankerreaksie en kommutasiepole
Generatortopologieë en hul werkverrigting
– Afsonderlik-gemagnetiseerde generator
– Newesluitingsgenerator
– Dubbelsluitingsgenerator
Konstruksie van g.s. generators
– Praktiese aspekte van generator konstruksie
Addisionele bronne:
• Sen: Principles of Electric Machines and Power Electronics, Tweede uitgawe, 1996.
Bladsy 2
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. en w.s. Masjiene (4.1 – 4.3)
•
Daar is in beginsel nie ’n verskil tussen g.s. en w.s. masjiene nie. Beide funksioneer deur
die teenwoordigheid van spoele in ’n magneetveld:
– Spanning word opgewek in die geval van generatorwerking deur Faraday of Lorentz
se wet deurdat die spoele dan meganies aangedryf word.
– In die geval van motorwerking ontstaan ’n wringkrag deur Lorentz se wet a.g.v. strome
wat in die spoele vloei omdat ’n spanning op die terminale aangelê word.
•
Die verskil tussen g.s. en w.s. masjiene lê in die wyse hoe die spoele na buite beskikbaar
gemaak word.
Bladsy 3
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. en w.s. Masjiene (4.1 – 4.3)
•
Neem die volgende twee gevalle as voorbeeld:
Bladsy 4
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. generator konstruksie en werking (4.4)
•
•
Werklike g.s. generators lewer egter g.s. spannings met ’n klein riffel tot w.g.k. verhouding
(wat ook impliseer dat die spanning nie daal na nul nie.)
Dit word verkry deur die konstruksie as volg uit te brei deur nog spoele by te voeg (in
hierdie geval 4 spoele):
Bladsy 5
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. generator konstruksie en werking (4.4)
•
Verdere uitbreiding lewer selfs kleiner spanningsriffel. Hieronder word ’n konstruksie
getoon met 12 spoele vir ’n twee pool masjien:
Bladsy 6
•
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Bladsy 7
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Windings, spoele en wikkelings (Sen: 4.2.3)
•
Die onderstaande figuur verduidelik die verskil tussen windings, spoele en wikkelings:
– ’n Spoel bestaan uit verskeie windings in serie geskakel
– ’n Wikkeling bestaan uit verskeie spoele in serie geskakel
•
In g.s. masjiene kom daar hoofsaaklik twee maniere voor hoe wikkelings gekonstrueer
word
– Luswikkeling
– Golfwikkeling
Bladsy 8
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Luswikkelings (Sen: 4.2.3)
•
Luswikkeling
– Die naam kom daarvan dat die spoele
byna ’n lus maak, daarom sal die een
kant van ’n spoel byv. by
kommutatorstuk 2 begin en by
kommutatorstuk 3 eindig, met die
volgende spoel tussen 3 en 4, ens.
– Parallelle paaie ontstaan daarom
tussen die borsels. Die hoeveelheid
parallelle paaie is dan ook gelyk aan
die hoeveelheid pole van die masjien
en ook die hoeveelheid borsels.
Bladsy 9
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Golfwikkelings (Sen: 4.2.3)
•
Golfwikkeling
– Die naam kom daarvan dat die
verbinding van die spoele ’n golf
maak. Die een kant van die spoel
begin dan ook by die een negatiewe
potensiaal borsel en eindig by die
ander negatiewe potensiaal borsel.
– In die geval van die golfwikkeling is
daar altyd 2 parallelle paaie
Bladsy 10
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Geïnduseerde spanning (4.5 – 4.7)
•
Vanaf die vergelyking vir die e.m.k. wat in hoofstuk
2 afgelei is kan ons die volgende vergelyking aflei
vir die spanning wat tussen die terminale van ’n
winding geïnduseer word:
e 2 B lv
2 B lm r
•
Vanaf hierdie vergelyking kan die volgende
vergelyking vir die geïnduseerde spanning afgelei
word:
Ea K a m
waar K a Np a
of
Zp 2a
– Hierdie vergelyking verskil van die vergelyking
in Wildi deurdag voorsiening gemaak word vir
die aantal pole (p) en die aantal parallelle bane
(a)
Bladsy 11
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Generator onder las (4.8)
•
Wanneer ’n las verbind word aan ’n g.s. generator gaan daar stroom deur die geleiers
vloei wat ’n wringkrag veroorsaak wat die wringkrag van die meganiese aandrywing
teenwerk.
Bladsy 12
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Ankerreaksie (4.9)
•
Die oomblik wanneer daar stroom begin vloei in die geleiers word daar ook vloed
opgewek deur die ankergeleiers. Hierdie vloed vervorm die oorspronklike vloed en staan
bekend as ankerreaksie.
– Die ankerreaksie is afhanklik van die stroom wat gedra word deur die geleiers.
– Een van die effekte is dat die borsels nie meer geplaas is in die neutrale sone nie en
daarom vind vonking plaas gedurende kommutasie.
– Vloedkonsentrasie in sekere dele veroorsaak versadiging wat ’n vermindering van die
totale vloed teweegbring. Dit het weer ’n verlaging van die geïnduseerde spanning tot
gevolg.
Bladsy 13
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Posisionele verandering van die borsels en kommutasiepole (4.10 – 4.11)
•
Daar is twee maniere om die nadele van ankerreaksie te oorkom:
– Die posisie van die borsels kan verander word, sodat die kommutasie weer plaasvind
in die neutrale sone. Die neutrale sone verander egter saam met die stroom in die
ankergeleiers.
– Kommutasiepole: Hierdie pole dien om die ankerreaksie te kanselleer sodat die
neutrale sones herstel kan word na die posisie voordat stroom begin vloei het. Dit
kanselleer egter nie die effek in die omgewing van die pole nie.
Bladsy 14
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Ekwivalente baan van g.s. generators (4.16)
•
Die g.s. generator kan deur die volgende stroombaan gemodelleer word:
– E0 is die spanning wat onder nullas geïnduseer word en staan bekend as die
ankerspanning
– Dit word ook voorgestel deur Ea
– R0 is die weerstand van die serie windings/spoele wat in parallel verbind is tussen die
borsels en staan bekend as die ankerweerstand
– Dit word ook voorgestel as Ra
– Die veld wikkeling tussen F1 en F2 het ook weerstand Rf, al word dit nie aangetoon nie
Bladsy 15
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Generator verbindings (4.12 – 4.22)
•
In g.s. generators word die vloed verskaf deur elektromagnete en permanente magnete.
– Permanente magneet generators het die voordeel dat daar nie voorsiening gemaak
hoef te word vir ’n veldwikkeling en ’n gepaardgaande bron nie.
– Elektromagneet generators het die voordeel dat die vloed gevarieer kan word.
•
Alle permanente magneet generators is voorbeelde van afsonderlik-gemagnetiseerde
generators
Elektromagneet generators kan verbind word as
– Afsonderlik-gemagnetiseerde generators
– Newesluitgenerators
– Dubbelsluitingsgenerators
•
Bladsy 16
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Afsonderlik-gemagnetiseerde generators (4.12 – 4.13)
•
•
Wanneer die veldstroom vir die generator verskaf word deur ’n onafhanklike bron word
gesê dat die generator afsonderlik-gemagnetiseer is.
Twee belangrike kenkrommes bestaan vir die tipe generator
– Veldvloed vs. magnetiseerstroom kenkromme
– Die geïnduseerde spanning vs. magnetiseerstroom teen ’n konstante spoed kan hiervan afgelei word.
– Geïnduseerde spanning vs. spoed kenkromme
Bladsy 17
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Afsonderlik-gemagnetiseerde generators onder las (4.17)
•
•
Wanneer die tipe generator belas word neem die terminaalspanning geleidelik af met ’n
toename in lasstroom
Twee redes kan hiervoor gevind word:
– Spanningsval oor die ankerweerstand R0.
– ’n Afname in die geïnduseerde spanning E0 as gevolg van vloedkonsentrasie wat
weer veroorsaak word deur ankerreaksie.
Bladsy 18
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Newesluitgenerator (4.14 – 4.15, 4.18)
•
•
’n Newesluitgenerator is self-magnetiserend
Die spanning van ’n newesluitgenerator kan beheer
word deur eksterne veldweerstand by te voeg
– Die nullasspanning waar die generator gaan
stabiliseer kan bepaal word as die geïnduseerde
spanning v.s. magnetiseerstroom kenkromme
bekend is.
Bladsy 19
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Dubbelsluitgenerators (4.19 – 4.21)
•
Dubbelsluitgenerators bestaan uit twee veldwikkelinge, naamlik ’n newe- en ’n
seriewikkeling.
– Die byvoeging van die seriewikkeling is om die terminaalspanning vs. lasstroom te
manipuleer vir verbeterde spanningsregulasie, ensomeer.
Slide 16
Bladsy 1
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Hoofstuk 4 – G.s. generators
•
•
•
Die beginsel van werking van G.s. generators
– G.s. vs. w.s. masjiene
– Interne struktuur en kommutasie
– Windings, spoele en wikkelings
– Geïnduseerde spanning
– Generator onder las: Die energieomsettingsproses
– Ankerreaksie en kommutasiepole
Generatortopologieë en hul werkverrigting
– Afsonderlik-gemagnetiseerde generator
– Newesluitingsgenerator
– Dubbelsluitingsgenerator
Konstruksie van g.s. generators
– Praktiese aspekte van generator konstruksie
Addisionele bronne:
• Sen: Principles of Electric Machines and Power Electronics, Tweede uitgawe, 1996.
Bladsy 2
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. en w.s. Masjiene (4.1 – 4.3)
•
Daar is in beginsel nie ’n verskil tussen g.s. en w.s. masjiene nie. Beide funksioneer deur
die teenwoordigheid van spoele in ’n magneetveld:
– Spanning word opgewek in die geval van generatorwerking deur Faraday of Lorentz
se wet deurdat die spoele dan meganies aangedryf word.
– In die geval van motorwerking ontstaan ’n wringkrag deur Lorentz se wet a.g.v. strome
wat in die spoele vloei omdat ’n spanning op die terminale aangelê word.
•
Die verskil tussen g.s. en w.s. masjiene lê in die wyse hoe die spoele na buite beskikbaar
gemaak word.
Bladsy 3
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. en w.s. Masjiene (4.1 – 4.3)
•
Neem die volgende twee gevalle as voorbeeld:
Bladsy 4
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. generator konstruksie en werking (4.4)
•
•
Werklike g.s. generators lewer egter g.s. spannings met ’n klein riffel tot w.g.k. verhouding
(wat ook impliseer dat die spanning nie daal na nul nie.)
Dit word verkry deur die konstruksie as volg uit te brei deur nog spoele by te voeg (in
hierdie geval 4 spoele):
Bladsy 5
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. generator konstruksie en werking (4.4)
•
Verdere uitbreiding lewer selfs kleiner spanningsriffel. Hieronder word ’n konstruksie
getoon met 12 spoele vir ’n twee pool masjien:
Bladsy 6
•
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Bladsy 7
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Windings, spoele en wikkelings (Sen: 4.2.3)
•
Die onderstaande figuur verduidelik die verskil tussen windings, spoele en wikkelings:
– ’n Spoel bestaan uit verskeie windings in serie geskakel
– ’n Wikkeling bestaan uit verskeie spoele in serie geskakel
•
In g.s. masjiene kom daar hoofsaaklik twee maniere voor hoe wikkelings gekonstrueer
word
– Luswikkeling
– Golfwikkeling
Bladsy 8
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Luswikkelings (Sen: 4.2.3)
•
Luswikkeling
– Die naam kom daarvan dat die spoele
byna ’n lus maak, daarom sal die een
kant van ’n spoel byv. by
kommutatorstuk 2 begin en by
kommutatorstuk 3 eindig, met die
volgende spoel tussen 3 en 4, ens.
– Parallelle paaie ontstaan daarom
tussen die borsels. Die hoeveelheid
parallelle paaie is dan ook gelyk aan
die hoeveelheid pole van die masjien
en ook die hoeveelheid borsels.
Bladsy 9
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Golfwikkelings (Sen: 4.2.3)
•
Golfwikkeling
– Die naam kom daarvan dat die
verbinding van die spoele ’n golf
maak. Die een kant van die spoel
begin dan ook by die een negatiewe
potensiaal borsel en eindig by die
ander negatiewe potensiaal borsel.
– In die geval van die golfwikkeling is
daar altyd 2 parallelle paaie
Bladsy 10
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Geïnduseerde spanning (4.5 – 4.7)
•
Vanaf die vergelyking vir die e.m.k. wat in hoofstuk
2 afgelei is kan ons die volgende vergelyking aflei
vir die spanning wat tussen die terminale van ’n
winding geïnduseer word:
e 2 B lv
2 B lm r
•
Vanaf hierdie vergelyking kan die volgende
vergelyking vir die geïnduseerde spanning afgelei
word:
Ea K a m
waar K a Np a
of
Zp 2a
– Hierdie vergelyking verskil van die vergelyking
in Wildi deurdag voorsiening gemaak word vir
die aantal pole (p) en die aantal parallelle bane
(a)
Bladsy 11
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Generator onder las (4.8)
•
Wanneer ’n las verbind word aan ’n g.s. generator gaan daar stroom deur die geleiers
vloei wat ’n wringkrag veroorsaak wat die wringkrag van die meganiese aandrywing
teenwerk.
Bladsy 12
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Ankerreaksie (4.9)
•
Die oomblik wanneer daar stroom begin vloei in die geleiers word daar ook vloed
opgewek deur die ankergeleiers. Hierdie vloed vervorm die oorspronklike vloed en staan
bekend as ankerreaksie.
– Die ankerreaksie is afhanklik van die stroom wat gedra word deur die geleiers.
– Een van die effekte is dat die borsels nie meer geplaas is in die neutrale sone nie en
daarom vind vonking plaas gedurende kommutasie.
– Vloedkonsentrasie in sekere dele veroorsaak versadiging wat ’n vermindering van die
totale vloed teweegbring. Dit het weer ’n verlaging van die geïnduseerde spanning tot
gevolg.
Bladsy 13
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Posisionele verandering van die borsels en kommutasiepole (4.10 – 4.11)
•
Daar is twee maniere om die nadele van ankerreaksie te oorkom:
– Die posisie van die borsels kan verander word, sodat die kommutasie weer plaasvind
in die neutrale sone. Die neutrale sone verander egter saam met die stroom in die
ankergeleiers.
– Kommutasiepole: Hierdie pole dien om die ankerreaksie te kanselleer sodat die
neutrale sones herstel kan word na die posisie voordat stroom begin vloei het. Dit
kanselleer egter nie die effek in die omgewing van die pole nie.
Bladsy 14
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Ekwivalente baan van g.s. generators (4.16)
•
Die g.s. generator kan deur die volgende stroombaan gemodelleer word:
– E0 is die spanning wat onder nullas geïnduseer word en staan bekend as die
ankerspanning
– Dit word ook voorgestel deur Ea
– R0 is die weerstand van die serie windings/spoele wat in parallel verbind is tussen die
borsels en staan bekend as die ankerweerstand
– Dit word ook voorgestel as Ra
– Die veld wikkeling tussen F1 en F2 het ook weerstand Rf, al word dit nie aangetoon nie
Bladsy 15
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Generator verbindings (4.12 – 4.22)
•
In g.s. generators word die vloed verskaf deur elektromagnete en permanente magnete.
– Permanente magneet generators het die voordeel dat daar nie voorsiening gemaak
hoef te word vir ’n veldwikkeling en ’n gepaardgaande bron nie.
– Elektromagneet generators het die voordeel dat die vloed gevarieer kan word.
•
Alle permanente magneet generators is voorbeelde van afsonderlik-gemagnetiseerde
generators
Elektromagneet generators kan verbind word as
– Afsonderlik-gemagnetiseerde generators
– Newesluitgenerators
– Dubbelsluitingsgenerators
•
Bladsy 16
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Afsonderlik-gemagnetiseerde generators (4.12 – 4.13)
•
•
Wanneer die veldstroom vir die generator verskaf word deur ’n onafhanklike bron word
gesê dat die generator afsonderlik-gemagnetiseer is.
Twee belangrike kenkrommes bestaan vir die tipe generator
– Veldvloed vs. magnetiseerstroom kenkromme
– Die geïnduseerde spanning vs. magnetiseerstroom teen ’n konstante spoed kan hiervan afgelei word.
– Geïnduseerde spanning vs. spoed kenkromme
Bladsy 17
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Afsonderlik-gemagnetiseerde generators onder las (4.17)
•
•
Wanneer die tipe generator belas word neem die terminaalspanning geleidelik af met ’n
toename in lasstroom
Twee redes kan hiervoor gevind word:
– Spanningsval oor die ankerweerstand R0.
– ’n Afname in die geïnduseerde spanning E0 as gevolg van vloedkonsentrasie wat
weer veroorsaak word deur ankerreaksie.
Bladsy 18
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Newesluitgenerator (4.14 – 4.15, 4.18)
•
•
’n Newesluitgenerator is self-magnetiserend
Die spanning van ’n newesluitgenerator kan beheer
word deur eksterne veldweerstand by te voeg
– Die nullasspanning waar die generator gaan
stabiliseer kan bepaal word as die geïnduseerde
spanning v.s. magnetiseerstroom kenkromme
bekend is.
Bladsy 19
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Dubbelsluitgenerators (4.19 – 4.21)
•
Dubbelsluitgenerators bestaan uit twee veldwikkelinge, naamlik ’n newe- en ’n
seriewikkeling.
– Die byvoeging van die seriewikkeling is om die terminaalspanning vs. lasstroom te
manipuleer vir verbeterde spanningsregulasie, ensomeer.
Slide 17
Bladsy 1
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Hoofstuk 4 – G.s. generators
•
•
•
Die beginsel van werking van G.s. generators
– G.s. vs. w.s. masjiene
– Interne struktuur en kommutasie
– Windings, spoele en wikkelings
– Geïnduseerde spanning
– Generator onder las: Die energieomsettingsproses
– Ankerreaksie en kommutasiepole
Generatortopologieë en hul werkverrigting
– Afsonderlik-gemagnetiseerde generator
– Newesluitingsgenerator
– Dubbelsluitingsgenerator
Konstruksie van g.s. generators
– Praktiese aspekte van generator konstruksie
Addisionele bronne:
• Sen: Principles of Electric Machines and Power Electronics, Tweede uitgawe, 1996.
Bladsy 2
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. en w.s. Masjiene (4.1 – 4.3)
•
Daar is in beginsel nie ’n verskil tussen g.s. en w.s. masjiene nie. Beide funksioneer deur
die teenwoordigheid van spoele in ’n magneetveld:
– Spanning word opgewek in die geval van generatorwerking deur Faraday of Lorentz
se wet deurdat die spoele dan meganies aangedryf word.
– In die geval van motorwerking ontstaan ’n wringkrag deur Lorentz se wet a.g.v. strome
wat in die spoele vloei omdat ’n spanning op die terminale aangelê word.
•
Die verskil tussen g.s. en w.s. masjiene lê in die wyse hoe die spoele na buite beskikbaar
gemaak word.
Bladsy 3
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. en w.s. Masjiene (4.1 – 4.3)
•
Neem die volgende twee gevalle as voorbeeld:
Bladsy 4
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. generator konstruksie en werking (4.4)
•
•
Werklike g.s. generators lewer egter g.s. spannings met ’n klein riffel tot w.g.k. verhouding
(wat ook impliseer dat die spanning nie daal na nul nie.)
Dit word verkry deur die konstruksie as volg uit te brei deur nog spoele by te voeg (in
hierdie geval 4 spoele):
Bladsy 5
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. generator konstruksie en werking (4.4)
•
Verdere uitbreiding lewer selfs kleiner spanningsriffel. Hieronder word ’n konstruksie
getoon met 12 spoele vir ’n twee pool masjien:
Bladsy 6
•
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Bladsy 7
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Windings, spoele en wikkelings (Sen: 4.2.3)
•
Die onderstaande figuur verduidelik die verskil tussen windings, spoele en wikkelings:
– ’n Spoel bestaan uit verskeie windings in serie geskakel
– ’n Wikkeling bestaan uit verskeie spoele in serie geskakel
•
In g.s. masjiene kom daar hoofsaaklik twee maniere voor hoe wikkelings gekonstrueer
word
– Luswikkeling
– Golfwikkeling
Bladsy 8
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Luswikkelings (Sen: 4.2.3)
•
Luswikkeling
– Die naam kom daarvan dat die spoele
byna ’n lus maak, daarom sal die een
kant van ’n spoel byv. by
kommutatorstuk 2 begin en by
kommutatorstuk 3 eindig, met die
volgende spoel tussen 3 en 4, ens.
– Parallelle paaie ontstaan daarom
tussen die borsels. Die hoeveelheid
parallelle paaie is dan ook gelyk aan
die hoeveelheid pole van die masjien
en ook die hoeveelheid borsels.
Bladsy 9
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Golfwikkelings (Sen: 4.2.3)
•
Golfwikkeling
– Die naam kom daarvan dat die
verbinding van die spoele ’n golf
maak. Die een kant van die spoel
begin dan ook by die een negatiewe
potensiaal borsel en eindig by die
ander negatiewe potensiaal borsel.
– In die geval van die golfwikkeling is
daar altyd 2 parallelle paaie
Bladsy 10
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Geïnduseerde spanning (4.5 – 4.7)
•
Vanaf die vergelyking vir die e.m.k. wat in hoofstuk
2 afgelei is kan ons die volgende vergelyking aflei
vir die spanning wat tussen die terminale van ’n
winding geïnduseer word:
e 2 B lv
2 B lm r
•
Vanaf hierdie vergelyking kan die volgende
vergelyking vir die geïnduseerde spanning afgelei
word:
Ea K a m
waar K a Np a
of
Zp 2a
– Hierdie vergelyking verskil van die vergelyking
in Wildi deurdag voorsiening gemaak word vir
die aantal pole (p) en die aantal parallelle bane
(a)
Bladsy 11
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Generator onder las (4.8)
•
Wanneer ’n las verbind word aan ’n g.s. generator gaan daar stroom deur die geleiers
vloei wat ’n wringkrag veroorsaak wat die wringkrag van die meganiese aandrywing
teenwerk.
Bladsy 12
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Ankerreaksie (4.9)
•
Die oomblik wanneer daar stroom begin vloei in die geleiers word daar ook vloed
opgewek deur die ankergeleiers. Hierdie vloed vervorm die oorspronklike vloed en staan
bekend as ankerreaksie.
– Die ankerreaksie is afhanklik van die stroom wat gedra word deur die geleiers.
– Een van die effekte is dat die borsels nie meer geplaas is in die neutrale sone nie en
daarom vind vonking plaas gedurende kommutasie.
– Vloedkonsentrasie in sekere dele veroorsaak versadiging wat ’n vermindering van die
totale vloed teweegbring. Dit het weer ’n verlaging van die geïnduseerde spanning tot
gevolg.
Bladsy 13
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Posisionele verandering van die borsels en kommutasiepole (4.10 – 4.11)
•
Daar is twee maniere om die nadele van ankerreaksie te oorkom:
– Die posisie van die borsels kan verander word, sodat die kommutasie weer plaasvind
in die neutrale sone. Die neutrale sone verander egter saam met die stroom in die
ankergeleiers.
– Kommutasiepole: Hierdie pole dien om die ankerreaksie te kanselleer sodat die
neutrale sones herstel kan word na die posisie voordat stroom begin vloei het. Dit
kanselleer egter nie die effek in die omgewing van die pole nie.
Bladsy 14
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Ekwivalente baan van g.s. generators (4.16)
•
Die g.s. generator kan deur die volgende stroombaan gemodelleer word:
– E0 is die spanning wat onder nullas geïnduseer word en staan bekend as die
ankerspanning
– Dit word ook voorgestel deur Ea
– R0 is die weerstand van die serie windings/spoele wat in parallel verbind is tussen die
borsels en staan bekend as die ankerweerstand
– Dit word ook voorgestel as Ra
– Die veld wikkeling tussen F1 en F2 het ook weerstand Rf, al word dit nie aangetoon nie
Bladsy 15
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Generator verbindings (4.12 – 4.22)
•
In g.s. generators word die vloed verskaf deur elektromagnete en permanente magnete.
– Permanente magneet generators het die voordeel dat daar nie voorsiening gemaak
hoef te word vir ’n veldwikkeling en ’n gepaardgaande bron nie.
– Elektromagneet generators het die voordeel dat die vloed gevarieer kan word.
•
Alle permanente magneet generators is voorbeelde van afsonderlik-gemagnetiseerde
generators
Elektromagneet generators kan verbind word as
– Afsonderlik-gemagnetiseerde generators
– Newesluitgenerators
– Dubbelsluitingsgenerators
•
Bladsy 16
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Afsonderlik-gemagnetiseerde generators (4.12 – 4.13)
•
•
Wanneer die veldstroom vir die generator verskaf word deur ’n onafhanklike bron word
gesê dat die generator afsonderlik-gemagnetiseer is.
Twee belangrike kenkrommes bestaan vir die tipe generator
– Veldvloed vs. magnetiseerstroom kenkromme
– Die geïnduseerde spanning vs. magnetiseerstroom teen ’n konstante spoed kan hiervan afgelei word.
– Geïnduseerde spanning vs. spoed kenkromme
Bladsy 17
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Afsonderlik-gemagnetiseerde generators onder las (4.17)
•
•
Wanneer die tipe generator belas word neem die terminaalspanning geleidelik af met ’n
toename in lasstroom
Twee redes kan hiervoor gevind word:
– Spanningsval oor die ankerweerstand R0.
– ’n Afname in die geïnduseerde spanning E0 as gevolg van vloedkonsentrasie wat
weer veroorsaak word deur ankerreaksie.
Bladsy 18
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Newesluitgenerator (4.14 – 4.15, 4.18)
•
•
’n Newesluitgenerator is self-magnetiserend
Die spanning van ’n newesluitgenerator kan beheer
word deur eksterne veldweerstand by te voeg
– Die nullasspanning waar die generator gaan
stabiliseer kan bepaal word as die geïnduseerde
spanning v.s. magnetiseerstroom kenkromme
bekend is.
Bladsy 19
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Dubbelsluitgenerators (4.19 – 4.21)
•
Dubbelsluitgenerators bestaan uit twee veldwikkelinge, naamlik ’n newe- en ’n
seriewikkeling.
– Die byvoeging van die seriewikkeling is om die terminaalspanning vs. lasstroom te
manipuleer vir verbeterde spanningsregulasie, ensomeer.
Slide 18
Bladsy 1
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Hoofstuk 4 – G.s. generators
•
•
•
Die beginsel van werking van G.s. generators
– G.s. vs. w.s. masjiene
– Interne struktuur en kommutasie
– Windings, spoele en wikkelings
– Geïnduseerde spanning
– Generator onder las: Die energieomsettingsproses
– Ankerreaksie en kommutasiepole
Generatortopologieë en hul werkverrigting
– Afsonderlik-gemagnetiseerde generator
– Newesluitingsgenerator
– Dubbelsluitingsgenerator
Konstruksie van g.s. generators
– Praktiese aspekte van generator konstruksie
Addisionele bronne:
• Sen: Principles of Electric Machines and Power Electronics, Tweede uitgawe, 1996.
Bladsy 2
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. en w.s. Masjiene (4.1 – 4.3)
•
Daar is in beginsel nie ’n verskil tussen g.s. en w.s. masjiene nie. Beide funksioneer deur
die teenwoordigheid van spoele in ’n magneetveld:
– Spanning word opgewek in die geval van generatorwerking deur Faraday of Lorentz
se wet deurdat die spoele dan meganies aangedryf word.
– In die geval van motorwerking ontstaan ’n wringkrag deur Lorentz se wet a.g.v. strome
wat in die spoele vloei omdat ’n spanning op die terminale aangelê word.
•
Die verskil tussen g.s. en w.s. masjiene lê in die wyse hoe die spoele na buite beskikbaar
gemaak word.
Bladsy 3
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. en w.s. Masjiene (4.1 – 4.3)
•
Neem die volgende twee gevalle as voorbeeld:
Bladsy 4
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. generator konstruksie en werking (4.4)
•
•
Werklike g.s. generators lewer egter g.s. spannings met ’n klein riffel tot w.g.k. verhouding
(wat ook impliseer dat die spanning nie daal na nul nie.)
Dit word verkry deur die konstruksie as volg uit te brei deur nog spoele by te voeg (in
hierdie geval 4 spoele):
Bladsy 5
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. generator konstruksie en werking (4.4)
•
Verdere uitbreiding lewer selfs kleiner spanningsriffel. Hieronder word ’n konstruksie
getoon met 12 spoele vir ’n twee pool masjien:
Bladsy 6
•
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Bladsy 7
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Windings, spoele en wikkelings (Sen: 4.2.3)
•
Die onderstaande figuur verduidelik die verskil tussen windings, spoele en wikkelings:
– ’n Spoel bestaan uit verskeie windings in serie geskakel
– ’n Wikkeling bestaan uit verskeie spoele in serie geskakel
•
In g.s. masjiene kom daar hoofsaaklik twee maniere voor hoe wikkelings gekonstrueer
word
– Luswikkeling
– Golfwikkeling
Bladsy 8
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Luswikkelings (Sen: 4.2.3)
•
Luswikkeling
– Die naam kom daarvan dat die spoele
byna ’n lus maak, daarom sal die een
kant van ’n spoel byv. by
kommutatorstuk 2 begin en by
kommutatorstuk 3 eindig, met die
volgende spoel tussen 3 en 4, ens.
– Parallelle paaie ontstaan daarom
tussen die borsels. Die hoeveelheid
parallelle paaie is dan ook gelyk aan
die hoeveelheid pole van die masjien
en ook die hoeveelheid borsels.
Bladsy 9
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Golfwikkelings (Sen: 4.2.3)
•
Golfwikkeling
– Die naam kom daarvan dat die
verbinding van die spoele ’n golf
maak. Die een kant van die spoel
begin dan ook by die een negatiewe
potensiaal borsel en eindig by die
ander negatiewe potensiaal borsel.
– In die geval van die golfwikkeling is
daar altyd 2 parallelle paaie
Bladsy 10
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Geïnduseerde spanning (4.5 – 4.7)
•
Vanaf die vergelyking vir die e.m.k. wat in hoofstuk
2 afgelei is kan ons die volgende vergelyking aflei
vir die spanning wat tussen die terminale van ’n
winding geïnduseer word:
e 2 B lv
2 B lm r
•
Vanaf hierdie vergelyking kan die volgende
vergelyking vir die geïnduseerde spanning afgelei
word:
Ea K a m
waar K a Np a
of
Zp 2a
– Hierdie vergelyking verskil van die vergelyking
in Wildi deurdag voorsiening gemaak word vir
die aantal pole (p) en die aantal parallelle bane
(a)
Bladsy 11
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Generator onder las (4.8)
•
Wanneer ’n las verbind word aan ’n g.s. generator gaan daar stroom deur die geleiers
vloei wat ’n wringkrag veroorsaak wat die wringkrag van die meganiese aandrywing
teenwerk.
Bladsy 12
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Ankerreaksie (4.9)
•
Die oomblik wanneer daar stroom begin vloei in die geleiers word daar ook vloed
opgewek deur die ankergeleiers. Hierdie vloed vervorm die oorspronklike vloed en staan
bekend as ankerreaksie.
– Die ankerreaksie is afhanklik van die stroom wat gedra word deur die geleiers.
– Een van die effekte is dat die borsels nie meer geplaas is in die neutrale sone nie en
daarom vind vonking plaas gedurende kommutasie.
– Vloedkonsentrasie in sekere dele veroorsaak versadiging wat ’n vermindering van die
totale vloed teweegbring. Dit het weer ’n verlaging van die geïnduseerde spanning tot
gevolg.
Bladsy 13
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Posisionele verandering van die borsels en kommutasiepole (4.10 – 4.11)
•
Daar is twee maniere om die nadele van ankerreaksie te oorkom:
– Die posisie van die borsels kan verander word, sodat die kommutasie weer plaasvind
in die neutrale sone. Die neutrale sone verander egter saam met die stroom in die
ankergeleiers.
– Kommutasiepole: Hierdie pole dien om die ankerreaksie te kanselleer sodat die
neutrale sones herstel kan word na die posisie voordat stroom begin vloei het. Dit
kanselleer egter nie die effek in die omgewing van die pole nie.
Bladsy 14
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Ekwivalente baan van g.s. generators (4.16)
•
Die g.s. generator kan deur die volgende stroombaan gemodelleer word:
– E0 is die spanning wat onder nullas geïnduseer word en staan bekend as die
ankerspanning
– Dit word ook voorgestel deur Ea
– R0 is die weerstand van die serie windings/spoele wat in parallel verbind is tussen die
borsels en staan bekend as die ankerweerstand
– Dit word ook voorgestel as Ra
– Die veld wikkeling tussen F1 en F2 het ook weerstand Rf, al word dit nie aangetoon nie
Bladsy 15
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Generator verbindings (4.12 – 4.22)
•
In g.s. generators word die vloed verskaf deur elektromagnete en permanente magnete.
– Permanente magneet generators het die voordeel dat daar nie voorsiening gemaak
hoef te word vir ’n veldwikkeling en ’n gepaardgaande bron nie.
– Elektromagneet generators het die voordeel dat die vloed gevarieer kan word.
•
Alle permanente magneet generators is voorbeelde van afsonderlik-gemagnetiseerde
generators
Elektromagneet generators kan verbind word as
– Afsonderlik-gemagnetiseerde generators
– Newesluitgenerators
– Dubbelsluitingsgenerators
•
Bladsy 16
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Afsonderlik-gemagnetiseerde generators (4.12 – 4.13)
•
•
Wanneer die veldstroom vir die generator verskaf word deur ’n onafhanklike bron word
gesê dat die generator afsonderlik-gemagnetiseer is.
Twee belangrike kenkrommes bestaan vir die tipe generator
– Veldvloed vs. magnetiseerstroom kenkromme
– Die geïnduseerde spanning vs. magnetiseerstroom teen ’n konstante spoed kan hiervan afgelei word.
– Geïnduseerde spanning vs. spoed kenkromme
Bladsy 17
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Afsonderlik-gemagnetiseerde generators onder las (4.17)
•
•
Wanneer die tipe generator belas word neem die terminaalspanning geleidelik af met ’n
toename in lasstroom
Twee redes kan hiervoor gevind word:
– Spanningsval oor die ankerweerstand R0.
– ’n Afname in die geïnduseerde spanning E0 as gevolg van vloedkonsentrasie wat
weer veroorsaak word deur ankerreaksie.
Bladsy 18
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Newesluitgenerator (4.14 – 4.15, 4.18)
•
•
’n Newesluitgenerator is self-magnetiserend
Die spanning van ’n newesluitgenerator kan beheer
word deur eksterne veldweerstand by te voeg
– Die nullasspanning waar die generator gaan
stabiliseer kan bepaal word as die geïnduseerde
spanning v.s. magnetiseerstroom kenkromme
bekend is.
Bladsy 19
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Dubbelsluitgenerators (4.19 – 4.21)
•
Dubbelsluitgenerators bestaan uit twee veldwikkelinge, naamlik ’n newe- en ’n
seriewikkeling.
– Die byvoeging van die seriewikkeling is om die terminaalspanning vs. lasstroom te
manipuleer vir verbeterde spanningsregulasie, ensomeer.
Slide 19
Bladsy 1
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Hoofstuk 4 – G.s. generators
•
•
•
Die beginsel van werking van G.s. generators
– G.s. vs. w.s. masjiene
– Interne struktuur en kommutasie
– Windings, spoele en wikkelings
– Geïnduseerde spanning
– Generator onder las: Die energieomsettingsproses
– Ankerreaksie en kommutasiepole
Generatortopologieë en hul werkverrigting
– Afsonderlik-gemagnetiseerde generator
– Newesluitingsgenerator
– Dubbelsluitingsgenerator
Konstruksie van g.s. generators
– Praktiese aspekte van generator konstruksie
Addisionele bronne:
• Sen: Principles of Electric Machines and Power Electronics, Tweede uitgawe, 1996.
Bladsy 2
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. en w.s. Masjiene (4.1 – 4.3)
•
Daar is in beginsel nie ’n verskil tussen g.s. en w.s. masjiene nie. Beide funksioneer deur
die teenwoordigheid van spoele in ’n magneetveld:
– Spanning word opgewek in die geval van generatorwerking deur Faraday of Lorentz
se wet deurdat die spoele dan meganies aangedryf word.
– In die geval van motorwerking ontstaan ’n wringkrag deur Lorentz se wet a.g.v. strome
wat in die spoele vloei omdat ’n spanning op die terminale aangelê word.
•
Die verskil tussen g.s. en w.s. masjiene lê in die wyse hoe die spoele na buite beskikbaar
gemaak word.
Bladsy 3
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. en w.s. Masjiene (4.1 – 4.3)
•
Neem die volgende twee gevalle as voorbeeld:
Bladsy 4
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. generator konstruksie en werking (4.4)
•
•
Werklike g.s. generators lewer egter g.s. spannings met ’n klein riffel tot w.g.k. verhouding
(wat ook impliseer dat die spanning nie daal na nul nie.)
Dit word verkry deur die konstruksie as volg uit te brei deur nog spoele by te voeg (in
hierdie geval 4 spoele):
Bladsy 5
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
G.s. generator konstruksie en werking (4.4)
•
Verdere uitbreiding lewer selfs kleiner spanningsriffel. Hieronder word ’n konstruksie
getoon met 12 spoele vir ’n twee pool masjien:
Bladsy 6
•
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Bladsy 7
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Windings, spoele en wikkelings (Sen: 4.2.3)
•
Die onderstaande figuur verduidelik die verskil tussen windings, spoele en wikkelings:
– ’n Spoel bestaan uit verskeie windings in serie geskakel
– ’n Wikkeling bestaan uit verskeie spoele in serie geskakel
•
In g.s. masjiene kom daar hoofsaaklik twee maniere voor hoe wikkelings gekonstrueer
word
– Luswikkeling
– Golfwikkeling
Bladsy 8
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Luswikkelings (Sen: 4.2.3)
•
Luswikkeling
– Die naam kom daarvan dat die spoele
byna ’n lus maak, daarom sal die een
kant van ’n spoel byv. by
kommutatorstuk 2 begin en by
kommutatorstuk 3 eindig, met die
volgende spoel tussen 3 en 4, ens.
– Parallelle paaie ontstaan daarom
tussen die borsels. Die hoeveelheid
parallelle paaie is dan ook gelyk aan
die hoeveelheid pole van die masjien
en ook die hoeveelheid borsels.
Bladsy 9
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Golfwikkelings (Sen: 4.2.3)
•
Golfwikkeling
– Die naam kom daarvan dat die
verbinding van die spoele ’n golf
maak. Die een kant van die spoel
begin dan ook by die een negatiewe
potensiaal borsel en eindig by die
ander negatiewe potensiaal borsel.
– In die geval van die golfwikkeling is
daar altyd 2 parallelle paaie
Bladsy 10
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Geïnduseerde spanning (4.5 – 4.7)
•
Vanaf die vergelyking vir die e.m.k. wat in hoofstuk
2 afgelei is kan ons die volgende vergelyking aflei
vir die spanning wat tussen die terminale van ’n
winding geïnduseer word:
e 2 B lv
2 B lm r
•
Vanaf hierdie vergelyking kan die volgende
vergelyking vir die geïnduseerde spanning afgelei
word:
Ea K a m
waar K a Np a
of
Zp 2a
– Hierdie vergelyking verskil van die vergelyking
in Wildi deurdag voorsiening gemaak word vir
die aantal pole (p) en die aantal parallelle bane
(a)
Bladsy 11
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Generator onder las (4.8)
•
Wanneer ’n las verbind word aan ’n g.s. generator gaan daar stroom deur die geleiers
vloei wat ’n wringkrag veroorsaak wat die wringkrag van die meganiese aandrywing
teenwerk.
Bladsy 12
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Ankerreaksie (4.9)
•
Die oomblik wanneer daar stroom begin vloei in die geleiers word daar ook vloed
opgewek deur die ankergeleiers. Hierdie vloed vervorm die oorspronklike vloed en staan
bekend as ankerreaksie.
– Die ankerreaksie is afhanklik van die stroom wat gedra word deur die geleiers.
– Een van die effekte is dat die borsels nie meer geplaas is in die neutrale sone nie en
daarom vind vonking plaas gedurende kommutasie.
– Vloedkonsentrasie in sekere dele veroorsaak versadiging wat ’n vermindering van die
totale vloed teweegbring. Dit het weer ’n verlaging van die geïnduseerde spanning tot
gevolg.
Bladsy 13
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Posisionele verandering van die borsels en kommutasiepole (4.10 – 4.11)
•
Daar is twee maniere om die nadele van ankerreaksie te oorkom:
– Die posisie van die borsels kan verander word, sodat die kommutasie weer plaasvind
in die neutrale sone. Die neutrale sone verander egter saam met die stroom in die
ankergeleiers.
– Kommutasiepole: Hierdie pole dien om die ankerreaksie te kanselleer sodat die
neutrale sones herstel kan word na die posisie voordat stroom begin vloei het. Dit
kanselleer egter nie die effek in die omgewing van die pole nie.
Bladsy 14
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Ekwivalente baan van g.s. generators (4.16)
•
Die g.s. generator kan deur die volgende stroombaan gemodelleer word:
– E0 is die spanning wat onder nullas geïnduseer word en staan bekend as die
ankerspanning
– Dit word ook voorgestel deur Ea
– R0 is die weerstand van die serie windings/spoele wat in parallel verbind is tussen die
borsels en staan bekend as die ankerweerstand
– Dit word ook voorgestel as Ra
– Die veld wikkeling tussen F1 en F2 het ook weerstand Rf, al word dit nie aangetoon nie
Bladsy 15
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Generator verbindings (4.12 – 4.22)
•
In g.s. generators word die vloed verskaf deur elektromagnete en permanente magnete.
– Permanente magneet generators het die voordeel dat daar nie voorsiening gemaak
hoef te word vir ’n veldwikkeling en ’n gepaardgaande bron nie.
– Elektromagneet generators het die voordeel dat die vloed gevarieer kan word.
•
Alle permanente magneet generators is voorbeelde van afsonderlik-gemagnetiseerde
generators
Elektromagneet generators kan verbind word as
– Afsonderlik-gemagnetiseerde generators
– Newesluitgenerators
– Dubbelsluitingsgenerators
•
Bladsy 16
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Afsonderlik-gemagnetiseerde generators (4.12 – 4.13)
•
•
Wanneer die veldstroom vir die generator verskaf word deur ’n onafhanklike bron word
gesê dat die generator afsonderlik-gemagnetiseer is.
Twee belangrike kenkrommes bestaan vir die tipe generator
– Veldvloed vs. magnetiseerstroom kenkromme
– Die geïnduseerde spanning vs. magnetiseerstroom teen ’n konstante spoed kan hiervan afgelei word.
– Geïnduseerde spanning vs. spoed kenkromme
Bladsy 17
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Afsonderlik-gemagnetiseerde generators onder las (4.17)
•
•
Wanneer die tipe generator belas word neem die terminaalspanning geleidelik af met ’n
toename in lasstroom
Twee redes kan hiervoor gevind word:
– Spanningsval oor die ankerweerstand R0.
– ’n Afname in die geïnduseerde spanning E0 as gevolg van vloedkonsentrasie wat
weer veroorsaak word deur ankerreaksie.
Bladsy 18
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Newesluitgenerator (4.14 – 4.15, 4.18)
•
•
’n Newesluitgenerator is self-magnetiserend
Die spanning van ’n newesluitgenerator kan beheer
word deur eksterne veldweerstand by te voeg
– Die nullasspanning waar die generator gaan
stabiliseer kan bepaal word as die geïnduseerde
spanning v.s. magnetiseerstroom kenkromme
bekend is.
Bladsy 19
Energiestelsels 314: Hoofstuk 4
Dubbelsluitgenerators (4.19 – 4.21)
•
Dubbelsluitgenerators bestaan uit twee veldwikkelinge, naamlik ’n newe- en ’n
seriewikkeling.
– Die byvoeging van die seriewikkeling is om die terminaalspanning vs. lasstroom te
manipuleer vir verbeterde spanningsregulasie, ensomeer.