Рисунок 2.6 – Внешние характеристики генератора

Рисунок 2.5 – Схема для

Снятия внешней характеристики

ГОСТ регламентирует величину изменения напряжения генератора (у генераторов независимого возбуждения DU_н =(5...10)%.

При коротком замыкании генератора, т.е. уменьшении сопро тивления нагрузки до нуля, напряжение на его зажимах падает до нуля (U=0), а ток короткого замыкания во много раз превосходит номинальный I_кз=(6…15)I_н. Поэтому режим короткого замыкания для генераторов независимого возбуждения является очень опасным, особенно для коллектора и щеточного аппарата из-за возможности возникновения сильного искрения или кругового огня.

Регулировочная характеристика. Определяет зависимость тока возбуждения I_в от тока нагрузки I, т.е. I_в=f(I) при n=const и U=const (рисунок 2.7).

Р

Рисунок 2.7 – Регулировочная

Характеристика генератора

егулировочная характеристика показывает, как надо изменять ток возбуждения, чтобы при изменении нагрузки напряжение на генераторе оставалось неизменным по величине.

С увеличением нагрузки ток возбуждения необходимо увеличивать чтобы скомпенсировать увеличение падения напряжения на обмотке якоря I_a∑r и размагничивающее действие реакции якоря.

При переходе от холостого хода к номинальной нагрузке увеличение тока возбуждения составляет (10…15)%.

Х

Рисунок 2.8 – Характеристика

Короткого замыкания

арактеристика короткого замыкания. Определяет зависимость тока цепи якоря I от тока возбуждения I=f(I_в) при U=0 и n=const Для снятия этой характеристики зажимы генератора замыкают накоротко, разгоняют генератор до номинальной частоты вращения и увеличивая ток возбуждения от нуля доводят ток якоря до I_кз=(1,25..1,5)I_н. По полученным данным строят характеристику короткого замыкания (рисунок 2.8). Эта характеристика носит вспомогательный характер и при испытании генератора обычно не снимается.

2.4. Генераторы параллельного возбуждения

2.4.1. Условия самовозбуждения генератора

В генераторах с самовозбуждением, а к ним относится и генератор параллельного возбуждения, обмотки возбуждения получают питание непосредственно от якоря самого генератора, при этом посторонний источник питания им не требуется.

Самовозбуждение генератора возможно при выполнении трех условий:

1) наличие потока остаточного намагничивания полюсов Ф_ост;

2) согласное направление магнитного потока остаточного намагничивания и магнитного потока, создаваемого обмоткой возбуждения генератора;

3) сопротивление цепи возбуждения r_в должно быть ниже некоторого критического значения, а частота вращения должна быть не ниже номинального значения.

В электрической машине практически всегда существует небольшой, порядка (2...5)% от номинального, поток остаточного намагничивания. Если в генераторе такой поток отсутствует, то необходимо его намагнитить, пропустив ток по обмотке возбуждения от постороннего источника.

Если привести якорь генератора во вращение с частотой, равной номинальной, то под действием потока остаточного намагничивания в обмотке якоря возникает небольшая ЭДС E_ост=с_еnФ_ост равная (2...5)% от U_н.

Под действием этой ЭДС по цепи возбуждения потечет ток, который создает добавочный поток намагничивания Ф_доб. Ток, создающий Ф_доб, равен

, (2.7)

где r_в=r_рв+r_шо; r_рв -сопротивление регулировочного реостата; r_шо - сопротивление параллельной обмотки возбуждения; r_а - сопротивление цепи якоря.

В зависимости от направления тока I_в в обмотке возбуждения поток Ф_доб может быть направлен либо встречно относительно Ф_оcт, либо согласно с ним. При встречном направлении Ф_ост и Ф_доб процесс самовозбуждения идти не будет, т.к. не выполняется второе условие. В этом случае необходимо поменять направление тока I_в , переключив концы питания обмотки возбуждения. Если потоки направлены согласно, то развивается процесс самовозбуждения, который можно представить в виде следующий логической схемы

Ф_оcт

E_ост I_в F_доб Ф_доб E­ I_в­→ и т.д. до Е = Е₀ .

n

При выполнении двух первых условий процесс самовозбуждения будет развиваться до определенного предела. Этот предел зависит от сопротивления цепи возбуждения r_в, вида ее вольт-амперной характеристики и вида характеристики холостого хода. На рисунке 2.9 представлены характеристики холостого хода (1) при частоте вращения генератора n₁, и (2) при частоте вращения n₂ >n₁, и вольтамперные характеристики цепи возбуждения генератора (3-6) при различных углах a.

Определим предел, до которого идет процесс самовозбуждения. При этом считаем, что генератор работает на холостом ходу, т.е. I=0.

При самовозбуждении I_в¹const и следовательно уравнение ЭДС может быть написано следующим образом

, (2.8)

или

, (2.9)

где U_в- напряжения возбуждения, равные изменяющемуся напряжению U на генераторе; I_в - ток возбуждения; r_в - сопротивление цепи возбуждения ; L_в -индуктивность цепи возбуждения.

Так как r_в=const, то напряжение I_вr_в изменяется прямо пропорционально току I_в. Графически эта зависимость выражается прямой (3) (рисунок 2.9), выходящей из начала координат под углом a, причем

, (2.10)