Gelijkspannings generatoren.

Werking.

Bij een gelijkstroom generator, of dynamo wordt de opgewekte gelijkspanning afgenomen van de + en - aansluiting van de generator.
Deze + en - pool aansluiting zijn via koolborstels verbonden met de lamellen van de commutator op de rotor-as.
Het benodigde magnetisch veld wordt opgewekt door veldwikkelingen die in de stator zijn aangebracht.
De bekrachting van de stator kan op verschillende wijze worden gedaan :
Door permanente magneten.
Alleen voor zeer kleine vermogens
Onafhankelijke bekrachtiging.
Veldwikkeling bekrachtigd door een externe batterij, accu of (opwek)dynamo.
Afzonderlijke bekrachtiging.
Veldwikkeling bekrachtigd door een (opwek)dynamo welke op de as van de hoofddynamo is geplaatst.
Zelfbekrachtiging.
Veldwikkeling bekrachtigd door de generator zelf.
Uitleg commutator
 Bij de gelijkstroomgenerator wordt de opgewekte spanning afgenomen van de Rotor wikkeling(en).
Doordat de rotor draait kunnen er niet direct electrische draden op deze wikkeling aangesloten worden (deze zouden gedraaid en in de knoop raken). Om dit op te lossen wordt de stroom van de ankerwikkeling afgenomen door koolborstels die als een soort "sleepkontakten" werken.
Als een rotorwikkeling door een niet veranderend magnetisch veld beweegt wordt er in deze wikkeling een spanning opgewekt.
Als de rotor 180 graden gedraaid is zal de richting (polariteit) van deze spanning omdraaien en dus geen gelijkspanning opleveren. Om een gelijkspanning te kunnen opwekken is het nodig dat de sleepkontakten op het moment dat de opgewekte spanning in de rotorspoel van richting (polariteit) verandert ook "omgeschakeld" worden. Dit omschakelen wordt "commuteren" genoemd.
Waar bij een wisselstroomgenerator de stroom door sleepkontakten die op een sleepring draaien afgenomen kan worden, wordt er bij een gelijkstroomgenerator gebruik gemaakt van een onderbroken sleepring, of commutator.
De commutator bestaat uit losse koperen lamellen die geisoleerd op de rotoras gemonteerd zijn. De afzonderlijke rotorwikkelingen zijn met hun afzonderlijke commutatorlamellen verbonden.
In de praktijk wordt een gelijkstroomdynamo met meer dan één rotorspoel uitgevoerd (8-12 spoelen), om er voor te zorgen dat de uitgangsspanning niet een pulserende gelijkspanning is, maar meer op een gelijkmatige gelijkspanning lijkt.
Ankerreactie en hulppolen
Spanningsregeling van een gelijkstroom generator
Aanzetten van een generator met zelfbekrachtiging
Als een gelijkstroom generator niet wordt aangedreven en dus stil staat wordt er ook geen spanning in het anker opgewekt. Hierdoor staat er ook geen electrische spanning op de shunt-veldbekrachtigingswikkeling, en loopt er ook geen stroom door een serie-veldwikkeling. Ook zou je denken dat als de generator aangedreven wordt er nog steeds geen stroom opgewekt wordt, omdat er geen electrische spanning op de veldwikkelingen aanwezig is.
Het is echter wel mogelijk een generator met zelfbekrachtiging aan te zetten, doordat er in het ijzer van de veldpolen in de stator altijd een klein beetje magnetisme aanwezig blijft. Dit heet : Remanent Magnetisme.
Door dit beetje magnetisme kan er een beetje stroom in het anker worden opgewekt, waardoor de veldwikkelingen weer een beetje meer bekrachtigd worden, en daardoor weer een beetje meer stroom opgewekt kan worden enzovoort, waardoor de dynamo gewoon in bedrijf kan komen.
Opm:
Het aanwezige remanent magnetisme heeft een zekere polariteit, dus als we de generator willen opstarten in de tegenovergestelde draairichting (polariteit) zal hij NIET op spanning kunnen komen.
Het zelfde geldt ook voor een volledig nieuwe generator die nog nooit heeft gedraaid. We moeten voor de eerste keer dan van buiten af een spanning op de veldwikkelingen aanvoeren.

Typen & Varianten

De verschillende typen gelijkstroomgeneratoren onderscheiden zich in de manier waarop (bij zelfbekrachtiging) de veldwikkelingen in de stator zijn verbonden met de ankerwikkeling:
Shunt dynamo
De veldwikkelingen staan parrallel met de rotorwikkeling geschakeld, en bestaan uit relatief veel windingen van dun draad.
Serie dynamo
De veldwikkelingen staan in serie met de rotorwikkeling geschakeld, en bestaan uit relatief weinig windingen van dik draad.
Compound dynamo
Een combinatie van de twee eerstgenoemde. Er zijn twee veldwikkelingen, een shunt, en een serie wikkeling. Hier door kunnen de voor-, en nadelen van de twee min of meer gekombineerd danwel geëlimimineerd worden.

Toepassing

In de tijd voor halfgeleiders was het makkelijker om de snelheid van een gelijkstroommotor te regelen dan dat van wisselstroommotoren. Hierdoor werd er vroeger meer gebruik gemaakt van gelijkstroom motoren en generatoren.
Sinds de invoering van moderne halfgeleider componenten als Diode, Thyristor en Triac waarmee op electronische wijze de snelheid van wisselstroommotoren makkelijk geregeld kan worden zijn gelijkstroom machines langzamerhand een beetje "ouderwets" geworden.
Hier door is ook het beschikken over, en dus het opwekken van, gelijkspanning minder van belang geworden.