Gleichstrommaschine als Generator

Die erzeugte Spannung

Die Höhe der erzeugten Spannung U0 ist verhältnisgleich (proportional) zur Baugröße des Rotors k, zur Drehzahl n und zum Hauptfluss Φ (bzw. zum Erregerstrom IErr.

Daraus lassen sich grafisch zwei Kennlinien zeichnen, die diesen Zusammenhang verdeutlichen:

Leerlaufkennlinie des Gleichstromgenerators:
Durch Steigerung der Erregung (IErr) wird die erzeugte Spannung bis zur Sättigung erhöht. (vgl. Magnetisierungskennlinie von Fe)
Durch Steigerung der Drehzahl n steigt die erzeugte Spannung linear.

Der Generator als Quelle

Die im Inneren erzeugte Spannung des Generators wird durch den Ankerwiderstand an den Klemmen reduziert. Dies geschieht umso mehr, je stärker der Generator belastet wird.

Das entspricht der bekannten Problematik einer Quelle!

Schaltungen und Eigenschaften von Gleichstromgeneratoren

Nebenschlussgenerator

Die Eigenschaften sind dem fremderregten Generator (mit Permanentmagnetpolen) vergleichbar:

Die parallel zum Anker, oder an einer Fremdspannung angeschlossene Feldwicklung ist hinter einem Feldsteller geschaltet. Damit kann das Erregerfeld eingestellt werden.
Der Widerstand im Ankerkreis ist für den Generator eine Belastung.
Die Klemmenspannung (UK) sinkt nur wenig bei Belastung (IL).
Sie kann durch Verstellung des Feldstellers oder durch elektronische Schaltungen einfach eingestellt werden.

Reihenschlussgenerator

Die Maschine hat zwar den größten Kurzschlussstrom aller Maschinen, ist aber in der Praxis kaum mehr verwendet:

Die Erregerwicklung liegt in Reihe zum Anker, also im Verbraucherstromkreis.
Dadurch wird die Maschine umso stärker erregt, je mehr sie belastet wird. Irgendwann geht sie aber in Sättigung und dann wird es heiss.
Die Klemmenspannung (UK) steigt lastabhängig bis zur Sättigung. Zur Regulierung der Erregung müsste ein Stellwiderstand parallel an die Feldwicklung geschaltet werden, was auch nur Verluste erzeugt.

Doppelschlussgenerator

Die Maschine vereint alle Vorteile:

Der Spannungsabfall der Nebenschlusswicklung wird durch die Reihenschlusswicklung aufgehoben.(Wegen der Schaltungskombination der Feldwicklung wird die Maschine auch "Compound-Maschine" genannt.)Durch die richtige Abstimmung der Reihen- und Hauptschlusswicklung kann die Spannung konstant gehalten werden.