Билет № 2

1. Генераторы постоянного тока

1. Общие сведения

Генераторы постоянного тока используют в энергетических ус­тановках в качестве источников электрической энергии. При ра­боте генератора его якорь приводится во вращение приводным двигателем, а в обмотку возбуждения подается постоянный ток для создания основного магнитного потока. В результате в обмот­ке якоря генератора индуктируется ЭДС Е=СwФ и к его выводам может быть подключен потребитель элект­рической энергии (нагрузка).

В зависимости от способа питания обмотки возбуждения раз­нимают генераторы с независимым возбуждением и с самовозбуж­дением.

У генератора с независимым возбуждением обмотка возбужде­ния, расположенная на главных полюсах, питается током 1_В от по­стороннего источника постоянного тока, не имеющего электри­ческой связи с обмоткой якоря. Генераторы малой мощности могут иметь независимое возбуждение от постоянных магнитов. В генераторе с самовозбуждением питание обмотки возбужде­ния осуществляется с выводов цепи якоря генератора. В зависи­мости от схемы подключения обмотки возбуждения различают ге­нераторы с параллельным, последовательным и смешанным воз­буждением. У генераторов с параллельным возбуждением обмотку возбуждения подключают параллельно обмотке якоря и нагрузке; с последовательным возбуждением — последовательно с обмоткой якоря и нагрузкой. У генераторов со смешанным возбуждением на главных полюсах размещены две обмотки возбуждения, по кото­рым протекают токи возбуждения 1_В и I_в2. Одну из них подключа­ют параллельно обмотке якоря, а другую — последовательно с ней.

На электромагнитное возбуждение генераторов расходуется 0,3...5 % их номинальной мощности. Независимое возбуждение используют в генераторах большой мощности, а также в низко­вольтных генераторах. Схему последовательного возбуждения в генераторах практически не применяют. Принципиальные элект­рические схемы генераторов постоянного тока с разными систе­мами возбуждения приведены на рисунке 4.1. Обозначения начала и конца обмоток по ГОСТу: обмотка якоря — Я1, Я2; обмотка до­бавочных полюсов —Д1, Д2; компенсационная обмотка — K1, К2; обмотка возбуждения независимая — M1, М2; обмотка возбужде­ния параллельная (шунтовая) — Ш1, Ш2; обмотка возбуждения последовательная (сериесная) — CI, С2.

В режиме холостого хода генератора к его валу приложен не­значительный момент первичного двигателя М₁ преодолевающий момент генератора М₀, обусловленный тормозными моментами, возникающими при его работе от сил трения, вихревых токов в

якоре и других электромагнитных явлений. При подключении к выводам цепи якоря сопротивления нагрузки R_H в обмотке якоря будет протекать ток I, от взаимодействия которого с магнитным нолем возбуждения создается тормозной электромагнитный мо­мент М=СФI, также преодолеваемый первичным двигателем. Полный энергетический баланс в генераторе с самовозбуждением может быть представлен как

где — вентиляционные и механические потери мощности на трение; — магнитные потери (на гистерезис и вихревые токи); — добавочные потери; — потери мощности на возбуждение.

Коэффициент полезного действия генератора представляет со­бой отношение полезной мощности Р₂, отдаваемой генератором нагрузке, к механической мощности Р₁, подводимой к генератору,

(4.7)

где — сумма потерь мощности.