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DC-Shunt-Generator verstehen

Wenn Sie sich einen Gleichstrom-Nebenschlussgenerator ansehen, erkennen Sie, wie seine Teile und elektrischen Pfade zusammenarbeiten, um einen konstanten Gleichstrom zu erzeugen.Sie erhalten ein klareres Bild davon, wie Spannung erzeugt wird, wie sich der Strom in der Maschine aufteilt und was sich auf die Leistung auswirkt, wenn sich die Last ändert.Die Ideen bauen auf einfache Weise aufeinander auf, was Ihnen hilft zu verstehen, wie der Generator eine stabile Spannung aufrechterhält und warum er in so vielen praktischen Aufbauten verwendet wird.

Katalog

Abbildung 1. DC-Shunt-Generator

Was ist ein DC-Shunt-Generator?

Ein Gleichstrom-Nebenschlussgenerator ist eine Gleichstrommaschine, bei der die Feldwicklung parallel zum Anker geschaltet ist, sodass beide Wicklungen die gleiche Klemmenspannung haben. Da das Nebenschlussfeld mit vielen Windungen aus feinem Draht gewickelt ist und daher einen relativ hohen Widerstand aufweist, zieht es nur einen kleinen, gleichmäßigen Strom, der das für die Erzeugung erforderliche Magnetfeld erzeugt.Dieser stabile Feldstrom hilft dem Generator, eine nahezu konstante Ausgangsspannung unter wechselnden Lastbedingungen aufrechtzuerhalten, weshalb die Maschine häufig für Anwendungen ausgewählt wird, die eine zuverlässige Gleichstromversorgung benötigen.

Die meisten Gleichstrom-Nebenschlussgeneratoren arbeiten als selbsterregte Maschinen, die auf einen geringen Restmagnetismus in den Polkernen angewiesen sind, um die Spannungserzeugung einzuleiten, da der rotierende Anker aus diesem Restfluss zunächst eine kleine Klemmenspannung induziert, die induzierte Spannung die Nebenschlussfeldwicklung versorgt und den magnetischen Fluss verstärkt, und wenn das Feld zunimmt, steigt die erzeugte Spannung, bis der Generator sein normales Betriebsniveau erreicht.

Grundlegende Teile eines DC-Shunt-Generators

Abbildung 2. Struktur des Gleichstromgenerators

Der Grundaufbau eines Gleichstrom-Shunt-Generators ist aus dem Diagramm ersichtlich, in dem die wichtigsten magnetischen und rotierenden Komponenten konzentrisch um den Mittelpunkt angeordnet sind Welle, das mechanisches Drehmoment überträgt und die rotierende Baugruppe stützt.Das Äußere Joch bildet den Maschinenrahmen und sorgt für mechanische Unterstützung und einen Pfad mit geringer Reluktanz für den magnetischen Fluss zwischen den Polen Stangenschuhe angehängt an die Stangen tragen dazu bei, das Flussmittel gleichmäßig über den Luftspalt zu verteilen;Auf jeden Pol ist die Nebenfeldwicklung gewickelt, die aus vielen Windungen eines feinen Drahtes mit relativ hohem Widerstand besteht, der bei Erregung ein stabiles Magnetfeld aufbaut.

Auf der Welle im Inneren des Feldes ist das montiert Ankerkern, aus laminiertem Stahl gefertigt, um Eisenverluste zu begrenzen, und mit Schlitzen versehen, in denen die untergebracht sind Ankerleiter, das sind die Leiter, in denen Spannung induziert wird, wenn sich der Rotor durch das Magnetfeld dreht;neben dem Anker die Kommutator besteht aus isoliertem Material Kupfersegmente die die rotierenden Wicklungen mit dem externen Stromkreis verbinden und die internen Wechselspannungen in einen unidirektionalen Ausgang umwandeln Bürsten aus Kohlenstoff oder Graphit Bürstenhalter Halten Sie den Gleitkontakt mit dem Kommutator aufrecht, um den Strom zu übertragen.Die rotierende Baugruppe wird unterstützt von Lager die die Ausrichtung bewahren und die Reibung reduzieren, und Endabdeckungen und tKlemmanschlüsse Vervollständigen Sie die Baugruppe, indem Sie interne Teile schützen und sichere Punkte für die externe Verkabelung bereitstellen.

So funktioniert ein DC-Shunt-Generator

Elektromagnetische Induktion

Ein Gleichstrom-Shunt-Generator arbeitet nach dem Prinzip elektromagnetische Induktion , beschrieben durch das Faradaysche Gesetz, bei dem eine elektromotorische Kraft erzeugt wird, wenn sich Leiter durch ein Magnetfeld bewegen.Wenn sich der Anker dreht, unterbrechen seine Leiter den Magnetfluss und in ihnen entsteht eine induzierte Spannung. Da sich der Anker weiter dreht, ändert sich die Richtung dieser induzierten Spannung, da sich jeder Leiter während der Drehung durch gegenüberliegende Seiten des Magnetfelds bewegt.Die interne Spannung ist daher von Natur aus alternierend, obwohl ihre alternierende Form am Ausgang nicht auftritt, weil der Kommutator sie verändert, bevor sie die Klemmen erreicht.

Rolle des Kommutators

Abbildung 3. Kommutator und Bürsten

Der Kommutator stellt sicher, dass der Generator einen unidirektionalen Ausgang liefert, indem er die Spulenanschlüsse an den entsprechenden Punkten der Drehung umkehrt, sodass die an den externen Stromkreis angelegte Spannung die gleiche Polarität behält.Wenn sich der Anker dreht, verschieben die Kommutatorsegmente und Bürsten die Verbindungen so, dass die induzierte Spannung so ausgerichtet wird, dass an den Anschlüssen ein Gleichstrom entsteht.Ohne diese kontinuierliche mechanische Umschaltung würde die Wechselspannung im Anker als Wechselstrom statt als Gleichstrom zur Last gelangen.

Selbsterregungsprozess

Abbildung 4. Selbsterregter Shunt-Generator-Schaltkreis

Ein Gleichstrom-Nebenschlussgenerator initiiert seinen eigenen Feldstrom aus dem geringen Restmagnetismus in den Polkernen. Wenn sich der Anker dreht, induziert dieser Restfluss eine Anfangsspannung, die am Anker auftritt und die Nebenschlussfeldwicklung versorgt, wodurch das Magnetfeld verstärkt wird.Wenn das Feld zunimmt, induziert der Anker eine größere Spannung, die wiederum den Feldstrom erhöht, bis der Generator seine normale Betriebsspannung erreicht. Der im Diagramm gezeigte Feldregler ermöglicht eine kontrollierte Anpassung dieses Aufbaus.Der Prozess wird fortgesetzt, bis die magnetischen und elektrischen Bedingungen ein Gleichgewicht erreichen. Zu diesem Zeitpunkt hält der Generator eine konstante Betriebsspannung ohne externe Erregerquelle aufrecht.

EMF-Formel für Gleichstromgeneratoren

Die in einem Gleichstromgenerator erzeugte Spannung wird durch den Standardausdruck beschrieben:

$$E_g=\frac{P\varphi ZN}{60A}$$

was das Erzeugte darstellt EMF unter Leerlaufbedingungen.Jeder Term in der Gleichung identifiziert eine physikalische Eigenschaft, die die induzierte Spannung beeinflusst. P ist die Anzahl der Pole in der Maschine und ϕ ist der magnetische Fluss pro Pol.Das Symbol Z bezieht sich auf die Gesamtzahl der Ankerleiter, während N ist die Rotationsgeschwindigkeit, gemessen in Umdrehungen pro Minute.Die Menge A stellt die Anzahl der parallelen Pfade in der Ankerwicklung dar, die von der Anordnung der Wicklung abhängt.

Diese Formel zeigt, wie sich die erzeugte EMF mit der Konstruktion und der Betriebsgeschwindigkeit der Maschine ändert.Wenn der magnetische Fluss oder die Geschwindigkeit zunimmt, steigt die induzierte Spannung direkt und vorhersehbar an, und Sie werden möglicherweise feststellen, dass das Hinzufügen weiterer Leiter einen ähnlichen Effekt hat.Die Anzahl der parallelen Pfade wirkt in die entgegengesetzte Richtung, da die Aufteilung der Wicklung in mehrere Pfade die Spannung an jedem einzelnen Pfad verringert.Die Gleichung dient auch als Erinnerung daran, dass sie die ideale Leerlauf-EMK vorhersagt, da sie keine internen Abfälle berücksichtigt, die durch Widerstand oder andere Verluste im Generator verursacht werden.

Wie der Strom in einem Shunt-Generator fließt

Aktuelle Wege und ihre Funktionen

Bei einem Gleichstrom-Shunt-Generator teilt sich der im Anker erzeugte Strom in zwei unterschiedliche Pfade, sobald er die Anschlüsse erreicht.Ein Teil wird zum Nebenschlussfeldstrom, der durch die Feldwicklung fließt, und der andere Teil wird zum Laststrom, der den externen Stromkreis versorgt.Diese Beziehung wird ausgedrückt durch

$${\mathrm{Ich}}_a={\mathrm{Ich}}_L+{\mathrm{Ich}}_{\mathrm{sh}}$$

und es zeigt, dass der Ankerstrom immer gleich der Summe der beiden Zweigströme sein muss.Der Feldstrom bleibt relativ klein, da die Nebenschlusswicklung einen hohen Widerstand aufweist. Dennoch spielt er eine entscheidende Rolle bei der Bildung des Magnetfelds, das es dem Generator ermöglicht, eine stabile Spannung aufrechtzuerhalten.Der Laststrom hingegen variiert je nach dem an den Generator angeschlossenen Strombedarf.

Formeln für Strom und Spannung

Der Nebenschlussfeldstrom wird durch die Klemmenspannung und den Widerstand der Nebenschlussfeldwicklung bestimmt und ergibt sich aus:

$${\mathrm{Ich}}_{\mathrm{sh}}=\frac{V}{R_{\mathrm{sh}}}$$

wo V ist die Klemmenspannung und Rsh ist der Widerstand der Feldwicklung.Die Klemmenspannung selbst hängt von der erzeugten EMK und den internen Spannungsabfällen innerhalb der Maschine ab.Dies wird ausgedrückt durch:

$$V=E_g-{\mathrm{Ich}}_a{R}_a-V_{\mathrm{br}}$$

Dabei ist Eg die erzeugte EMK, Ra der Ankerwiderstand und Vbr der kleine Spannungsabfall an den Bürsten.Die Gleichung kann umgestellt werden, um die erzeugte EMF zu ermitteln

$$E_g=V+{\mathrm{Ich}}_a{R}_a+V_{\mathrm{br}}$$

Dies ist hilfreich bei der Bestimmung der induzierten Spannung, bevor Verluste berücksichtigt werden.Diese Ausdrücke zeigen, wie der Ankerwiderstand und der Bürstenkontaktabfall die Klemmenspannung unter Last verringern, da ein größerer Strom zu größeren internen Spannungsabfällen führt.Möglicherweise fällt Ihnen auf, wie diese Beziehungen dabei helfen, das elektrische Verhalten des Generators bei sich ändernden Bedingungen zu beschreiben.

Wie sich Spannung in einem Gleichstrom-Shunt-Generator aufbaut

Der Spannungsaufbau in einem Gleichstrom-Nebenschlussgenerator hängt von drei wesentlichen Bedingungen ab, die es der Maschine ermöglichen, ihr eigenes Feld zu erregen und auf eine stabile Betriebsspannung zu steigen.Die erste Voraussetzung ist das Vorhandensein von Restmagnetismus in den Polkernen, der den anfänglichen Magnetfluss bereitstellt, der erforderlich ist, um eine kleine induzierte Spannung zu erzeugen, wenn der Anker zu rotieren beginnt.Die zweite Anforderung besteht darin, dass die Polarität der Feldwicklung diesen anfänglichen Fluss verstärken muss, da jede falsche Polarität das Magnetfeld eher schwächen als verstärken würde.Die dritte Anforderung besteht darin, dass der Shunt-Feldwiderstand niedriger als der kritische Widerstand sein muss, damit die kleine Anfangsspannung genügend Feldstrom erzeugen kann, um den magnetischen Fluss zu erhöhen.Diese Bedingungen ermöglichen, dass die induzierte Spannung vom Anfangswert allmählich ansteigt und den normalen Betriebspegel erreicht.

Der Vorgang lässt sich verstehen, wenn man die Magnetisierungskurve des Generators entlang der Geraden untersucht, die den Feldkreis darstellt.Die durch die Beziehung definierte Feldwiderstandslinie ${\mathrm{Ich}}_{\mathrm{sh}}=\frac{V}{R_{\mathrm{sh}}}$hat eine Steigung, die durch den Feldwiderstand bestimmt wird.Sein Schnittpunkt mit dem Magnetisierungskurve Gibt die Spannung und den Feldstrom an, mit denen der Generator betrieben wird.Wenn die Steigung der Feldwiderstandslinie zu flach ist, schneidet sie die Magnetisierungskurve nicht und die Spannung baut sich nicht auf.Der höchste Widerstand, der noch eine Kreuzung zulässt, wird als bezeichnet Kritischer Widerstand ​R_C.Wenn der Feldwiderstand unter diesem Wert gehalten wird, ist eine Selbsterregung möglich.

Auch die Generatorgeschwindigkeit spielt eine wichtige Rolle, da eine Erhöhung der Geschwindigkeit die gesamte Magnetisierungskurve anhebt.Eine höhere Kurve macht einen Schnittpunkt mit der Feldwiderstandslinie wahrscheinlicher, während eine niedrigere Kurve den Arbeitspunkt unter den erforderlichen Schwellenwert verschieben kann.Daher bestimmen sowohl die Bedingungen des Feldstromkreises als auch die Laufgeschwindigkeit, ob der Generator erfolgreich Spannung aufbaut und diese im Normalbetrieb aufrechterhält.

Eigenschaften des DC-Shunt-Generators

Ein Gleichstrom-Shunt-Generator weist mehrere charakteristische Kurven auf, die beschreiben, wie sich seine Spannung unter verschiedenen Bedingungen verhält, und diese Kurven helfen, die Beziehungen zwischen Feldstrom, Ankerstrom und Klemmenspannung zu erklären.

Leerlaufcharakteristik (OCC)

Abbildung 5. Charakteristik eines offenen Stromkreises

Die Leerlaufcharakteristik beschreibt, wie sich die erzeugte EMK eines Gleichstrom-Nebenschlussgenerators mit dem Feldstrom ändert, wenn die Maschine ohne angeschlossene Last mit konstanter Drehzahl läuft.Im Diagramm zeigen die Anstiegskurven, wie die induzierte Spannung bei niedrigen Feldströmen stark ansteigt, da der Magnetkreis ungesättigt ist, sodass kleine Erregungserhöhungen zu spürbaren Erhöhungen des Flusses und der EMF führen.Mit zunehmendem Feldstrom flacht jede Kurve allmählich ab, was auf den Beginn der magnetischen Sättigung hinweist, bei der zusätzliche Erregung nur zu einem geringen Spannungsanstieg führt.

Die unterschiedlichen Kurven für N₁, N₂ und N₃ veranschaulichen, wie sich die gleiche Beziehung mit der Geschwindigkeit verschiebt, da höhere Geschwindigkeiten eine höhere EMK für einen gegebenen Feldstrom erzeugen, während niedrigere Geschwindigkeiten sowohl die Steigung als auch die maximale Spannung verringern.Zusammen zeigen die Kurven die nichtlineare Natur des Erregungsprozesses unter Leerlaufbedingungen und stellen die Referenz dar, anhand derer die Belastungseigenschaften des Generators interpretiert werden.

Interne Charakteristik

Die interne Kennlinie zeigt, wie sich die erzeugte EMK mit dem Ankerstrom ändert, wenn der Generator eine Last versorgt.Wenn im Anker Strom fließt, interagiert sein eigenes Magnetfeld mit dem Hauptfeld, und dieser Effekt, der als Ankerreaktion bezeichnet wird, verringert den effektiven Fluss.Da die induzierte EMK von diesem Fluss abhängt, ist die erzeugte Spannung unter Last etwas niedriger als der Wert, der durch die Leerlaufkurve für den gleichen Erregungspegel angezeigt wird.Die interne Kennlinie ist im Wesentlichen der OCC, angepasst an die durch den Ankerstrom verursachte Flussreduzierung.

Äußeres Merkmal

Abbildung 6. Externe Kennlinie

Die externe Kennlinie stellt die Klemmenspannung gegen den Laststrom dar und zeigt, wie die an den Klemmen verfügbare Spannung abnimmt, wenn der Generator eine zunehmende Last versorgt.Die Hauptursachen für diesen Rückgang sind der ohmsche Spannungsabfall am Ankerwiderstand und der geringe Bürstenkontaktabfall. Das Diagramm bezeichnet die unmittelbare ohmsche Verringerung als Abwärtsverschiebung, während eine weitere Verringerung durch die Ankerreaktion entsteht, die den effektiven Fluss schwächt und einen zusätzlichen Spannungsverlust erzeugt.Da der Shunt-Feldstrom mit der Last nahezu konstant bleibt, sinkt die Klemmenspannung normalerweise nur allmählich, anstatt zusammenzubrechen. Die externe Kennlinie liefert daher die praktische Kurve, die zur Beurteilung der Spannungsregelung und der Fähigkeit des Generators, die Spannung unter realen Betriebsbedingungen zu halten, verwendet wird.

Testen eines DC-Shunt-Generators unter Last

Ein Belastungstest an einem Gleichstrom-Nebenschlussgenerator wird durchgeführt, um zu beobachten, wie sich die Maschine bei steigendem Strombedarf verhält, und um Werte zu ermitteln, die für die Bewertung ihrer Eigenschaften und Spannungsregelung erforderlich sind.

Testaufbau und -durchführung

Abbildung 7. Shunt-Generator-Testaufbau

Ein Belastungstest beginnt damit, dass der Generator so angeordnet wird, dass die wichtigsten elektrischen Größen genau beobachtet und eingestellt werden können.Das Diagramm stellt den typischen Aufbau dar und zeigt den Anker, der die induzierte Spannung liefert, das über die Klemmen angeschlossene Shunt-Feld und die externe Last, die so platziert ist, dass ihr Strom gemessen werden kann.Am Ausgang ist ein Voltmeter angebracht, in den Last- und Feldstromkreisen sind Amperemeter installiert und ein Drehzahlmesser ist zur Überwachung der Drehzahl angebracht.Rheostate in den Feld- und Lastpfaden ermöglichen kontrollierte Änderungen der Erregung und Belastung, ohne die Grundverbindungen zu verändern.

Wenn die Instrumente und Bedienelemente bereit sind, wird die Antriebsmaschine sanft auf die Nenndrehzahl hochgefahren, und sobald die Drehzahl stabil ist, wird der Feldwiderstand so eingestellt, dass die Klemmenspannung ihren Nenn-Leerlaufwert erreicht.Anschließend wird die Last in kleinen Schritten erhöht und bei jedem Schritt werden Klemmenspannung, Feld- und Lastströme, Ankerstrom und Drehzahl aufgezeichnet, wobei die Drehzahl möglichst konstant gehalten wird.Dieser allmähliche Anstieg setzt sich bis zum Volllastzustand fort und liefert die erforderlichen Messungen, um zu bewerten, wie sich die elektrische Leistung des Generators mit zunehmender Last ändert.

Messungen und Berechnungen

Zu den Werten, die an jedem Lastpunkt aufgezeichnet werden müssen, gehören Klemmenspannung, Laststrom, Feldstrom, Ankerstrom und Drehzahl.Aus diesen Messungen wird der Ankerstrom ermittelt

$${\mathrm{Ich}}_a={\mathrm{Ich}}_L+{\mathrm{Ich}}_{\mathrm{sh}}$$

Dies zeigt, dass der Anker sowohl den Laststrom als auch den Feldstrom führt.Daraus wird dann die erzeugte EMF ermittelt

$$E_g=V+{\mathrm{Ich}}_a{R}_a+V_{\mathrm{br}}$$

wobei V die Klemmenspannung ist, R_a ist der Ankerwiderstand und V_br ist der Pinseltropfen.Diese Berechnungen liefern die notwendigen Informationen, um die internen und externen Eigenschaften darzustellen und zu vergleichen, wie sich der Generator unter verschiedenen elektrischen Bedingungen verhält.

Spannungsregelung

Mithilfe der Spannungsregelung wird angezeigt, um wie viel sich die Klemmenspannung von Leerlauf zu Volllast ändert.Sie ist durch die Relation gegeben

$$\%\mathrm{Verordnung}=\frac{V_{\text{Leerlauf}}-V_{\text{Volllast}}}{V_{\text{Volllast}}}\times 100$$

und es zeigt die Fähigkeit des Generators an, seine Leistung bei schwankender Last aufrechtzuerhalten.Ein niedrigerer Prozentsatz spiegelt eine bessere Leistung wider, da der Generator seine Spannung zuverlässiger halten kann, wenn er einen externen Stromkreis mit Strom versorgt.

Verluste und Effizienz des DC-Shunt-Generators

Verluste in einem Gleichstrom-Nebenschlussgenerator beeinflussen die Nutzleistung Die Maschine kann währenddessen ihre Innentemperatur abgeben und beeinflussen Betrieb.

Abbildung 8. Generatorverlustverteilung

Kupferverluste

Sowohl in der Anker- als auch in der Nebenschlussfeldwicklung treten Kupferverluste auf, da Strom durch deren Widerstand fließt.Diese Verluste nehmen mit dem Quadrat des Stroms zu und werden bei höheren Lasten stärker, was zu einem Wärmestau führt und die nutzbare Leistung des Generators verringert.

Kernverluste

Kernverluste, auch Eisenverluste genannt, treten im Ankerkern auf, wenn dieser sich durch das Magnetfeld dreht.Sie bestehen aus Hystereseverlusten durch wiederholte Magnetisierung des Kernmaterials und Wirbelstromverlusten durch im Eisen induzierte Kreisströme.Diese Verluste hängen hauptsächlich von der Flussdichte und der Drehzahl ab und tragen zum Temperaturanstieg im Kern bei.

Bürstenverluste

Bürstenverluste entstehen durch den Spannungsabfall an der Schnittstelle zwischen den Kohlebürsten und dem Kommutator.Wenn Strom durch diesen Kontaktpunkt fließt, führt ein kleiner, aber konstanter Spannungsabfall zu einem Leistungsverlust.Die Größe des Verlusts hängt vom Bürstenmaterial, dem Kontaktdruck, der Stromstärke und dem Zustand des Kommutators ab und addiert sich direkt zu den internen elektrischen Verlusten des Generators.

Mechanische Verluste

Zu den mechanischen Verlusten zählen Lagerreibung und Luftreibung, die auf den rotierenden Anker wirken.Diese Verluste sind weitgehend unabhängig von der elektrischen Belastung und reduzieren die zur Umwandlung in elektrische Leistung zur Verfügung stehende mechanische Leistung.

Streulastverluste

Streulastverluste werden durch geringfügige magnetische Verzerrungen, Streufluss und ungleichmäßige Stromverteilung verursacht, wenn der Generator Last trägt.Obwohl sie relativ gering sind, tragen sie zum Gesamtverlust bei und beeinflussen sowohl den Wirkungsgrad als auch den Temperaturanstieg unter Betriebsbedingungen.

Effizienzformel

Der Wirkungsgrad beschreibt, wie gut der Generator mechanische Eingangsleistung in elektrische Leistung umwandelt.Es wird ausgedrückt durch

$$\eta =\frac{P_{\mathrm{raus}}}{P_{\mathrm{raus}}+\text{Totalverluste}}$$

wo P_raus ist die an die Last abgegebene elektrische Leistung.Die Ausgangsleistung wird berechnet mit

$$P_{\mathrm{raus}}=V{\mathrm{Ich}}_L$$

mit V stellt die Klemmenspannung dar und ​Ich_L der Laststrom.Diese Beziehung zeigt, dass der Wirkungsgrad davon abhängt, wie viel Leistung im Vergleich zu den Gesamtverlusten im Generator die Last erreicht.

Vorteile und Einschränkungen

Vorteile	Einschränkungen
Einfache Konstruktion und niedrige Kosten	Erfordert erheblichen horizontalen oder vertikalen Platz
Leicht und einfach zu transportieren oder zu installieren	Benötigt oft einen Antennentuner oder ein passendes Netzwerk
Gute Flachwinkelstrahlung für die Kommunikation über große Entfernungen	Geringe Bandbreite für viele Kabelkonfigurationen
Niedriges optisches Profil, kann verdeckt oder an Bäumen aufgehängt werden	Die Leistung nimmt ab, wenn in der Nähe befindliche Objekte die Antenne verstimmen
Im Allgemeinen geringe elektrische Rauschaufnahme im Vergleich zu einigen Vertikalen	Anfällig für Blitzeinschläge und erfordert Erdung
Kann aus Gründen der Flexibilität in vielen Formen gebaut werden (Dipol, Langdraht, Schleife).	Feedline- und Single-Wire-Feeds können unerwünschte Signale ausstrahlen
Hohe Strahlungseffizienz bei Konstruktion mit hochleitfähigen Materialien	Materialkorrosion und Witterungseinflüsse verringern die Langzeitleistung
Leichte Stützen und einfache Montage reduzieren die Installationskosten	Erfordert zuverlässige Stützen (Stangen, Bäume) und Spannung
Effektiv für den Mehrbandbetrieb mit entsprechendem Design oder Fallen	Geringerer Gewinn als Richtantennenarrays in kompakten Installationen
Geringer Wartungsaufwand für grundlegende Kabeltypen bei ordnungsgemäßem Schutz	Umweltfaktoren (Feuchtigkeit, Wind, Eis) beeinflussen Stabilität und Abstimmung

Häufige Anwendungen von DC-Shunt-Generatoren

Abbildung 9. Anwendungen von DC-Shunt-Generatoren

Gleichstrom-Shunt-Generatoren werden häufig in Situationen eingesetzt, in denen ein stabiler und zuverlässiger Gleichstromausgang erforderlich ist, da ihre Fähigkeit, eine nahezu konstante Klemmenspannung aufrechtzuerhalten, Prozesse und Geräte unterstützt, die auf stabile elektrische Bedingungen angewiesen sind.Sie werden häufig beim Batterieladen eingesetzt, wo eine kontrollierte Spannung dazu beiträgt, Schäden an den Zellen zu verhindern und dafür zu sorgen, dass der Ladevorgang einem vorhersehbaren Muster folgt.Aufgrund ihrer stabilen Leistung eignen sie sich auch für Galvanik- und andere elektrochemische Vorgänge, bei denen eine konstante Spannung erforderlich ist, um eine gleichmäßige Metallabscheidung und zuverlässige Ergebnisse zu gewährleisten.

In vielen Laborumgebungen werden diese Maschinen als Gleichstromversorgungen eingesetzt, da sie eine zuverlässige Referenz für Test- und Messarbeiten bieten.Sie liefern auch die Felderregung für Lichtmaschinen und liefern den geregelten Strom, der zur Erzeugung des Magnetfelds in größeren Wechselstromgeneratoren erforderlich ist.Einige Arten von Schweißgeräten verwenden auch Gleichstrom-Nebenschlussgeneratoren, da ein gleichmäßiger und unterbrechungsfreier Lichtbogen von einer Spannungsquelle abhängt, die sich unter Last nicht wesentlich ändert.Bei diesen Anwendungen ist die Fähigkeit des Generators, seine Spannung konstant zu halten, der Hauptgrund für seinen Einsatz, da er einen vorhersehbaren Betrieb unterstützt und zum Schutz von Geräten beiträgt, die auf geregelte Gleichstromversorgung angewiesen sind.

Fazit

Ein DC-Shunt-Generator bietet Ihnen eine stabile und zuverlässige Möglichkeit, Gleichstrom zu erzeugen. Wenn Sie wissen, wie er funktioniert, können Sie besser verstehen, welche Auswirkungen seine Spannung und sein Strom haben.Sie sehen, wie Magnetfelder, Geschwindigkeit und Schaltkreise zusammenwirken und das Verhalten des Generators beeinflussen.Anhand der Kennlinien lässt sich besser abbilden, wie sich die Leistung bei steigender Belastung verändert.Wenn man sich die Verluste und den Wirkungsgrad anschaut, sieht man auch, wohin die Energie im Inneren der Maschine fließt.Wenn Sie all diese Ideen miteinander verbinden, erhalten Sie eine klarere Vorstellung davon, warum dieser Generatortyp im täglichen Gebrauch so zuverlässig funktioniert.