3.1 Условие самовозбуждения генератора

Условия самовозбуждения рассмотрим на холостом ходу генератора постоянного тока параллельного возбуждения и при постоянной частоте вращения ω₂. Характеристика холостого хода машины E = f(I_В) (кривая 4) приведена на рисунке 3.2.

Рисунок 3.2 Характеристики генератора с параллельным возбуждением

На этом же рисунке в виде прямых 1, 2 и 3 представлены падения напряжения в обмотке возбуждения:

(3.1)

где R_ОВ - сопротивление обмотки возбуждения, Ом;

R_Р - сопротивление регулирировочного реостата, Ом.

Так как обмотка возбуждения подключена параллельно якорю, в установившемся режиме E = U_В =I_В·R_0В и напряжение генератора определяется точкой пересечения прямой U_В =I_В·R_0В с характеристикой холостого хода (кривая 4). С уменьшением R_0В напряжение E = U = U_В возрастает.

Для самовозбуждения при холостом ходе нужно, чтобы генератор обладал остаточной ЭДС – Е_ОСТ. Кроме того, необходимо так включить обмотку возбуждения, чтобы ток, появившийся в ней под действием Е_ОСТ, усиливал данное магнитное поле. При соблюдении этих условий в обмотке возбуждения появляется ток I_В, нарастание которого соответствует уравнению:

(3.2)

где L_В – изменяемая во времени индуктивность обмотки возбуждения, Гн.

Это нарастание соответствует отрезкам ординат между кривой 4 и прямой 1 (рисунок 3.2). Процесс самовозбуждения заканчивается, когда E=I_В·R_0В, то есть когда dI_В/dt = 0.

3.2 Характеристика холостого хода

Характеристикой холостого хода является зависимость вида U = f(I_В) при I_Я = 0. А так как I_В << I_Я.НОМ, то U = E. Характеристика показана на рисунке 3.3.

Рисунок 3.3 Характеристика холостого хода генератора

с параллельным возбуждением

За расчетную кривую принимается средняя линия между восходящей и нисходящей ветвями зависимости E = f(I_В). Расчетные характеристики холостого хода генераторов постоянного тока с параллельным и независимым возбуждениями близки друг к другу.

3.3 Внешняя характеристика

Внешняя характеристика U = f(I_Я) при I_В = const. При I_В < I_В.НОМ внешняя характеристика генератора с параллельным возбуждением подобна характеристике генератора с независимым возбуждением, однако изменение напряжения при изменении тока нагрузки несколько больше, так как определяется тремя причинами:

- падением напряжения в сопротивлении якоря R_Я;

- размагничивающим действием реакции якоря;

- изменением тока возбуждением при изменении напряжения.

Внешняя характеристика данного генератора показана на рисунке 3.4.

Рисунок 3.4 Внешняя характеристика генератора с параллельным возбуждением

С уменьшением напряжения U при росте нагрузки снижается величина тока возбуждения I_В = U/R_0В и обусловленная им ЭДС Е.

После достижения наибольшего значения тока якоря I_Я.MAX при дальнейшем уменьшении R_Н ток якоря будет уменьшаться, как показано на рисунке 3.4. Для режима короткого замыкания ток якоря I_К.УСТ равен:

. (3.3)