用于电池充电系统的发电机必须是监管为了不过度充电，他们所连接的电池。这是一个粗糙的，基于继电器的直流发电机电压调节器:
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简单的机电式继电器在1950年代，1960年代和1970年代，这种电路等电路在汽车电气系统中非常常见。他们操作所基础的基本原则被称为负面反馈:系统对反对某种变量中的任何变化。在这种情况下，变量是发电机输出电压。解释继电器如何工作，以防止发电机过度充电具有过大的电压。
一个机械师有一个想法升级汽车的电气系统最初设计为6伏操作。他想升级6伏的前灯，起动电机，电池等，到12伏，但希望保留原来的6伏发电机和调节器。这里显示的是原始的6伏电气系统:
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机械师的计划是将所有的6伏负载替换为12伏负载，并使用两个6伏电池串联，而原来的(6伏)调节器只在其中一个电池上感知电压:
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解释一下这个系统应该如何工作。你认为机制的计划是可行的，还是有什么问题?
只要发电机能输出12伏电压，这个系统就能工作!
挑战问题:找出可能阻止发电机输出足够电压的因素，如上图所示连接稳压器。
在这个问题中，我们看到运放理论的一个铺垫，调节器的负反馈应用到本质上是一个分压器(两个等压电池由发电机充电)。调整电路只感知6伏电压，但发电机输出12伏电压。
从根本上说，这个问题的焦点是负面反馈它在电气工程中的许多实际应用之一。你讨论这个概念的深度会根据学生的准备情况而有所不同，但这是你至少应该在讨论这个问题时提及的东西。
这个想法实际上来自我的教科书系列的一位读者
电路课程．他试图将汽车从12伏升级到24伏，但原理是一样的。在他的计划中，一个重要的不同之处在于，他仍然计划在车辆中有一些12伏的负载(仪表盘仪表，启动器螺线管等)，而满24伏的负载只提供高功率负载(如启动器马达本身):
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作为对学生的挑战，问问他们的想法如何这系统会起作用。由于两个不同的负载库，它比问题所示的系统更复杂。
如果有电流通过这条导线，导线在哪个方向会受到推力(相互作用的作用)磁场)？
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这是一个电的例子吗电动机或电动发电机？
这根线会被推一下向上在这个电动机例子。
一个直观的帮助理解两个磁场的相互作用的图表显示了从永磁体发出的磁通量线，相对于线圈周围的磁通量线。让那些在研究中遇到类似插图的学生在教室前面的黑板上画一幅画，给那些没有看过的学生。
如果这根导线(磁极之间)向上移动，电表显示的电压极性是多少?
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描述影响由运动引起的电压大小的因素，并确定这是否是一个电气的例子电动机或电动发电机．
如果这条导线(在磁极之间)向上移动，并且导线两端连接到一个电阻负载，电流将通过导线的哪个方向?
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我们知道通过导线的电流会产生一个磁场，这个磁场会产生一个反作用力对抗两个永磁体产生的静态磁场。这个反作用力将朝哪个方向推动载流导线?这个力的方向和导线运动的方向有什么关系?这个现象和你们目前学到的电磁学原理有关吗?
反作用力将直接与运动方向相反，正如楞次定律所描述的那样。
后续问题:这一现象告诉我们，在负载和空载情况下，移动发电机机构的便利性如何?在发电机的输出端子上放置一个电气负载对转动发电机所需的机械力有什么影响?
如果你碰巧有一个大的，永磁直流电机可用在你的教室，你可以很容易地证明这一原则为您的学生。只要让他们用手旋转电机(发电机)的轴，电源端子打开，而不是一起短路。你的学生将会注意到这两种状态转换的容易程度有很大的不同。
当你的学生有机会讨论这个现象和/或自己体验它之后，问他们为什么机电仪表机芯制造商通常用短路电线将两个仪表端子连接在一起。PMMC仪表的运动与发电机有什么相似之处?在运输过程中，将码头一起短路如何有助于防止物理振动造成的损坏?
请您的学生描述这种反作用力的大小的因素。
确定该线圈末端之间感应电压的极性，因为它在两个磁体之间旋转：
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如果线圈的两端连接到两个half-circular金属条,安排这两条几乎形成一个完整的圆,这条是由两个“画笔”联系,连接到电池的磁极,什么电压的极性将测量循环是逆时针旋转?
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随访问题：在两种碳刷中测量的极性是否相反？或者，为了用另一种方式短语，如果在两个刷子触点之间连接电阻，则会“看到”直流（DC）或交流（AC）？解释你的答案。
向您的学生询问电动机/发电机术语中的两个半圈金属条。
法拉第电磁感应定律与直流发电机的电压输出有何关系?根据法拉第定律，我们可以改变哪些因素来提高直流发电机的输出电压?
增加\(frac{dφ}{dt}\)变化率，或增加电枢绕组的匝数。
让学生把法拉第定律方程写在白板上，定性分析(变量值增加或减少)，验证答案。
这个问题的第一个答案(increase \(\frac{dφ}{dt})被有意地模糊了，以便让学生思考。具体来说，为了提高这种随时间变化的速度，必须改变什么?在生成生成器之后，哪些真实的变量是可变的，哪些不是?
直流发电机将作为直流电机，如果连接到直流电源，并没有以足够的速度旋转。这是直流电力系统的一个问题，因为发电机将作为一个负载，从电池吸取能量，当发动机或其他“原动机”设备停止移动。例如，这个简单的发电机/电池电路就不实用了:
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在汽车使用直流发电机给电池充电的时候，一种特殊的继电器叫做逆电流器继电器是必要的，以防止电池放电通过发电机时，发动机关闭:
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当发电机速度足够快时，它会产生足够的电压以激励具有足够电流的分流线圈以关闭继电器触点。这将发电机与电池连接，充电电流流过串联线圈，产生更磁力吸引力以保持继电器触点关闭。如果电池达到完全充电并且不会从发电机中抽取任何更多的充电电流，则继电器仍将保持关闭，因为分流线圈仍然是通电。
但是，如果发电机开始充当电池的负载，则继电器触点将打开，从中绘制任何电流。解释为什么会发生这种情况。
如果反向电流通过串联线圈，产生的磁场就会“降压”并联线圈产生的磁场，从而减弱拉在继电器电枢处的总磁场强度。
“反向电流切口”继电器可巧妙地利用可逆磁极度，在适当的条件下关闭或打开接触。尽管在大多数汽车电气系统中使用DC发电机（使用桥式整流器将AC转换为DC的AC交流发电机而言，但是通过整流电路自然地防止反向电流），本申请提供了探索应用的绝佳机会发电机控制背景下的继电器技术。
一个并联的发电机有一个电磁铁“磁场”绕组提供固定磁场，电枢在其中旋转:
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与所有电磁铁一样，产生的磁场强度与通过线圈的电流量直接成比例。但是，当发电机静置时，其输出电压为零，因此通过现场绕组将没有电流以激励它并产生电枢旋转的磁场。这导致了一个问题，因为电枢不会在其绕组中引起任何电压，直到它旋转和它具有来自现场绕组的固定磁场来旋转。
这似乎是一个第22条陷阱的情况:发电机不能输出电压，直到它的励磁绕组被激励，但它的励磁绕组将不会被激励，直到发电机(电枢)输出一些电压。在这样的困境下，这台发电机怎么能输出电压呢?
通常情况下是足够的剩余磁场磁极中留下的磁场，在转动时引起某些发电机动作。
挑战问题：如果发电机的田间杆完全失去剩余磁力，我们可以做些什么？发电机怎样才能开始？
当发电机在汽车电气系统中很常见的时候，这曾经是一个相当普遍的问题。然而，发电机可以“闪”，以重新建立这个剩余磁场。
在一个并联的直流发电机的输出电压由电枢的转速和固定磁场的磁通密度决定。对于给定的电枢速度，什么阻止输出电压从“跑开”到无穷大的水平，因为输出电压激励磁场绕组，这导致更大的磁场通量，这导致更大的输出电压，这导致更大的磁场通量，这导致…？
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显然，这种恶性循环必然存在某种内在限制。否则，并联直流发电机的输出电压将完全不稳定。
在一定数量的现场绕组电流，发电机的场磁极饱和，防止磁通量进一步增加。
这个问题提供了审查磁性“饱和”概念的绝佳机会，并介绍了工程概念积极的反馈．
关于直流发电机，什么是中性的飞机？为什么这很重要?
“中性面”是旋转电枢绕组中没有感应电压的旋转点，因为[(dφ)/dt]等于零。在简单的双极电机中，中性面垂直于磁极中心线:
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问你的学生为什么“中性平面”是直流发电机或电机的几何学的一个重要方面。中性面与画笔的位置有什么关系?在电枢旋转的什么点，我们想要有刷子断开接触一个换向器棒，并与另一个接触:当线圈初级的换向器段输出最大电压，或最小电压?
假设发电机机械地耦合到汽车中的内燃机，以便充电起动电池。为了使电池不会被发电机过度充电，必须有一些方法可以在广泛的发动机速度下控制发电机的输出电压。
这是如何监管发电机输出电压一般达到多少?发电机内部的什么变量最容易调整以保持输出电压接近恒定?请根据法拉第电磁感应定律给出你的答案。
发电机电压控制最常用的方法是调整励磁绕组的励磁。
虽然可调励磁励磁是最流行的形式的发电机输出电压控制，它不是唯一的手段。挑战你的学生发明其他方法的充电控制电池在这个汽车电气系统，除了磁场绕组励磁控制。我们还能对发电机或其内部的电路做什么来实现对电池的充电控制?
在大多数大功率直流发电机和电机设计中，用于磁场绕组的导线比用于电枢绕组的导线要细得多。这表明通过这些各自的绕组电流的相对大小，电枢线圈导电比磁场线圈更多的电流。
电枢传导的电流比磁场更大不是小事，因为所有通过电枢的电流都必须通过电刷和整流子棒。在其他因素相同的情况下，这些元件的电流越大，它们的寿命就越短。
发电机不能重新设计，使磁场传导大部分电流，电枢只传导少量电流吗?这样，电刷和换向棒只需携带正常电流的一小部分，从而降低成本，延长使用寿命。解释为什么这是不可能的。
提示:考虑永磁发电机的设计。
现场绕组不可能在运行的直流发电机中传导比电枢更多的电流，因为电枢必须是源而电场只是一个负载．
由于电刷和换向器磨损是交流电机和发电机优于直流电机的主要原因，任何可能潜在减少直流电机或发电机电刷的“磨损”的想法都值得考虑。然而，在这个问题上提出的想法是行不通的。这并不一定是一个容易回答的问题，因为它测试了学生对生成函数理论的理解。在问题中给出的提示(“考虑一个永磁体发电机”)是为了迫使学生简化问题，通过考虑一个只有一个绕组(电枢)的工作发电机设计。通过这样简化问题，学生应该看到电枢绕组必须在直流发电机中传送大部分的电流。
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