Работа машины постоянного тока в режиме генератора

При работе генератора используются явления электромагнитной индукции и механического действия магнитного поля на проводник с током.

Генератору необходимо сообщить механическую энергию, для чего якорь приводится во вращение первичным двигателем. Кроме того, необходимо создать магнитное поле. Для этого по обмотке возбуждения пропускают постоянный ток. При вращении якоря в магнитном поле в его обмотке наводится ЭДС, пропорциональная величине магнитного потока и частоте вращения якоря .

,

где – конструктивный коэффициент ЭДС.

Если к щеткам генератора подключить нагрузку, то под действием ЭДС в цепи якоря появится ток . Ток якоря взаимодействует с магнитным полем, возникают электромагнитные силы и момент, направленный противоположно вращению якоря. Поэтому он является тормозным и преодолевается первичным двигателем.

Величина момента пропорциональна магнитному потоку и току якоря

. (1)

Ток якоря возбуждает свое магнитное поле, которое, накладываясь на основное магнитное поле, искажает и уменьшает его. Это приводит к уменьшению ЭДС и искрению на коллекторе. Воздействие поля якоря на основное магнитное поле называется реакцией якоря.

По способу возбуждения генераторы постоянного тока делятся на три группы: генераторы независимого возбуждения, генераторы с самовозбуждением, генераторы с постоянными магнитами.

У генератора с независимым возбуждением обмотка возбуждения не имеет электрического соединения с обмоткой якоря и питается от постороннего источника постоянного тока (рис. 2).

У генератора с самовозбуждением обмотка возбуждения питается от якоря, и генератор не нуждается в постороннем источнике питания. По способу соединения обмотки возбуждения с обмоткой якоря генераторы с самовозбуждением делятся на три типа: параллельного, последовательного и смешанного возбуждения.

При параллельном возбуждении обмотка возбуждения соединяется параллельно с обмоткой якоря (рис. 3).

Самовозбуждение обычно осуществляется при холостом ходе генератора.

Рис. 2

Рис. 3

Для этого необходимо выполнение следующих условий:

1. Наличие остаточного магнитного поля.

2. Совпадение по направлению магнитного поля возбуждения и остаточного магнитного поля.

3. Сопротивление в цепи возбуждения должно быть меньше критического.

4. Частота вращения якоря должна быть близкой к номинальной.