Wiadomość

Prądnica samowzbudna bocznikowa ma uzwojenie wzbudzenia przyłączone równolegle do uzwojenia twornika. Natężenie prądu wzbudzającego, w zależności od mocy prądnicy, wynosi od 1% w dużych, do 3°/o — w małych prądnicach.

Do regulowania napięcia prądnicy stosuje się opornik zwany regulatorem napięcia (R), włączony w obwód wzbudzenia. Przy wyłączaniu prądu wzbudzającego, w chwili przerywania prądu można zewrzeć uzwojenie wzbudzenia za pomocą dodatkowego styku S. Wskutek zwarcia prąd w uzwojeniu nie zanika od razu i mała wartość SEM indukcyjności własnej wzbudzenia nie stwarza obawy przebicia izolacji.

Jeżeli prądnica bocznikowa będzie napędzana przy otwartym uzwojeniu wzbudzenia, to na szczotkach twornika powstanie SEM o wartości paru woltów, na skutek działania magnetyzmu szczątkowego biegunów głównych. Gdy uzwojenie wzbudzenia połączymy ze szczotkami twornika, to wytworzony prąd, przepływając przez to uzwojenie, wzmocni strumień magnetyzmu szczątkowego przez co wzrośnie SEM prądnicy, co znów spowoduje zwiększenie natężenia prądu wzbudzającego i wzrost SEM. Ten niewielki wzrost prądu wzbudzającego, przy małej indukcji magnetycznej biegunów, powoduje znaczny wzrost SEM twornika, co przyczynia się do dalszego wzrostu prądu magnesującego. Ten proces samowzbudzenia trwa dopóty, dopóki indukowana w uzwojeniu twornika SEM wzrasta szybciej niż prąd wzbudzający. W prądnicach bocznikowych zależność napięcia i prądu wzbudzającego wyraża się linią prostą, a napięcie na szczotkach twornika jest zależne od indukcji magnetycznej biegunów B, którą wznieca natężenie pola magnetycznego H, a więc prąd magneśnicy wzbudzenia Iw.  Przecięcie się linii prostej w punkcie A z krzywą, przedstawiającą zależność napięcia twornika Et od prądu wzbudzającego Iw, wyznacza warunki pracy końcowego procesu samo wzbudzania się prądnicy.

Należy zaznaczyć, że prądnice zwykle pracują przy wzbudzeniu odpowiadającym nasyconej części charakterystyki magnesowania stali biegunów, gdyż przy zwiększonej oporności magnetycznej maleje wpływ oddziaływania twornika na strumień wzbudzający a więc i na SEM twornika, wobec czego przy zmianach obciążenia prądnicy wahania napięcia na szczotkach twornika są mniejsze.

Przy niewłaściwym połączeniu uzwojenia wzbudzającego ze szczotkami twornika prąd w uzwojeniu wzbudzenia zamiast wzmacniać magnetyzm szczątkowy biegunów będzie go osłabiał i może to spowodować całkowity zanik strumienia szczątkowego. W takim przypadku uzwojenie wzbudzenia rozmagnesowanej prądnicy należy na krótki czas przyłączyć do obecnego źródła prądu, np. do baterii akumulatorów o napięciu paru woltów. Prądnica odzyska magnetyzm szczątkowy i przy prawidłowym połączeniu uzwojenia wzbudzenia może znów się wzbudzać.

Gdy prądnica bocznikowa jest obciążona, to napięcie prądnicy jest równe różnicy napięć twornika Et oraz spadku napięcia spowodowanego rezystancją uzwojenia twornika i rezystancją przejścia w miejscu styku szczotek z komutatorem U = Et-ItR,

Napięcie prądnicy przy zwiększeniu obciążenia maleje z tego powodu, że SEM twornika Ef zmniejsza się na skutek jego rozmagnesowującego oddziaływania oraz z powodu zmniejszenia się prądu wzbudzającego, co wynika ze zmniejszonego napięcia na szczotkach twornika.

Charakterystyka zewnętrzna prądnicy samowzbudnej, tj. zależność napięcia U na zaciskach od prądu obciążającego I przy stałej rezystancji R opornika regulacyjnego oraz stałej prędkości obrotowej. W miarę wzrostu obciążenia, napięcie na zaciskach prądnicy samowzbudnej maleje szybciej niż w prądnicy obco wzbudnej, ponieważ prąd wzbudzający I,„ nie jest wielkością stałą a zależy od napięcia na zaciskach prądnicy.

Charakterystykę wewnętrzną tj. zależność E = f(I) otrzymamy, dodając do rzędnych charakterystyki zewnętrznej spadki napięcia w prądnicy na całkowitej rezystancji obwodu prądu twornikowego. Całkowita rezystancja obwodu twornika składa się z rezystancji uzwojeń twornika, rezystancji biegunów komutacyjnych oraz z rezystancji przejścia między komutatorem a szczotkami.

Jeżeli rezystancję obwodu zewnętrznego będziemy zmniejszać to w prądnicach bocznikujących napięcie maleje według linii ciągłej. Jednak dalsze zmniejszanie rezystancji, aż do zwarcia obwodu zewnętrznego prądnicy bocznikowej, spowoduje, że praca prądnicy będzie niestateczna i prądnica, zachowując tylko bardzo małą SEM wzbudzoną przez magnetyzm szczątkowy, utrzyma dzięki tej SEM pewien prąd I w zwartym tworniku. Jak z powyższego wynika, sam stan zwarcia nie jest niebezpieczny dla prądnicy bocznikowej, ale w czasie powolnego przejścia do tego stanu może zostać uszkodzona dużym prądem obciążenia zarówno izolacja uzwojenia twornika, jak i komutator — od zbyt dużego iskrzenia, spowodowanego nadmiernym obciążeniem prądnicy. Największa wartość natężenia prądu obciążenia, przy którym praca prądnicy staje się niestateczna, nazywa się prądem krytycznym Ik. Prąd krytyczny jest od 2 do 3 razy większy od prądu obciążenia znamionowego prądnicy.

W prądnicach bocznikowych zmiana napięcia, przy przejściu prądnicy od pracy jałowej do obciążenia znamionowego, jest znacznie większa niż w prądnicach obcowzbudnych i wynosi ok. 8-M5°/o w odniesieniu do prądnic z biegunami zwrotnymi.

Prądnice bocznikowe są stosowane jako wzbudnice do maszyn synchronicznych, do ładowania akumulatorów oraz do zasilania silników prądu stałego w specjalnych układach napędowych w przemyśle.