Работа машины постоянного тока в режиме генератора

В зависимости от способа питания обмотки возбуждения различают генераторы постоянного тока с независимым возбуждением и с самовозбуждением

Рисунок 2.14 - Схема генератора с независимым возбуждением

При независимом возбуждении (рис. 2.13, рис. 2.14) обмотка возбуждения (намагничивания) W_Н питается от отдельного источника питания ИПН, которым может служить аккумуляторная батарея, выпрямитель, вспомогательная маломощная машина постоянного тока.

В генераторах с независимым возбуждением можно в широких пределах регулировать ЭДС.

Согласно (2.13) , ЭДС генератора можно регулировать изменяя магнитный поток возбуждения Ф_В или частоту вращения якоря генератора n. Магнитный поток возбуждения, согласно (2.4) пропорционален току I_В в обмотке возбуждения, который можно регулировать изменяя напряжение, подаваемое на обмотку возбуждения U_В (I_В=U_В/R_В), где R_В - активное сопротивление обмотки возбуждения)

В режиме нагрузки рабочее напряжение генератора меньше ЭДС в якоре на величину падения напряжения на внутренних цепях генератора.

U_Г = Е – I_СВR_Г, (2.17)

где R_Г – внутреннее сопротивление генератора (обмотки якоря и переходных сопротивлений щеток).

Обмотка якоря выполняется медным или алюминиевым проводом большого сечения, а щетки имеют значительную контактную площадь. Поэтому внутреннее сопротивление генератора мало. Если в режиме нагрузки магнитный поток возбуждения не меняется, то внешняя характеристика генератора будет пологопадающей.

Для получения жестких или падающих внешних характеристик на основных полюсах генератора кроме намагничивающей обмотки размещают дополнительную обмотку W_Д. Эта обмотка включается последовательно в цепь нагрузки (рис. 2.14), причем таким образом, чтобы создаваемый магнитный поток был направлен согласно с потоком намагничивания если необходимо получить жесткую характеристику или навстречу потоку намагничивания для получения падающей внешней характеристики.

Рабочее напряжение генератора в режиме нагрузки при этом определится выражением

U_Г = C n (Ф_Н ± Ф_Р) – I_НR_Г. (2.18)

При работе в режиме нагрузки ток протекающий по обмотке якоря создает магнитный поток реакции якоря Ф_Я . Этот поток приводит к смещению нейтральных линий генератора и величина этого смещения будет зависеть от величины тока нагрузки.

Смещение нейтрали с линии, на которой установлены главные щетки генератора приведет к снижению ЭДС генератора и может вызвать повышенное искрение на щетках и интенсивный износ щеток и коллектора.

Для устранения влияния потоков якоря на положение нейтрали в генераторе устанавливают добавочные полюсы (поз. 5 на рис. 2.2). Обмотки дополнительных полюсов W_ДП включают последовательно с обмоткой якоря по ним протекает весь ток нагрузки. Подключают обмотки дополнительных полюсов таким образом, чтобы создаваемый ими магнитный поток был направлен встречно потоку реакции якоря и компенсировал его влияние на основной магнитный поток машины при любых токах нагрузки. Обмотки дополнительных полюсов обеспечивают также улучшение коммутации и уменьшение искрения на щетках. С этой же целью дополнительные полюсы устанавливается в двигателях средней и большой мощности. У генератора по направлению вращения за основным полюсом должен следовать дополнительный полюс противоположной полярности. У двигателя эти полюсы должны иметь одинаковую полярностью В двигателях и генераторах малой мощности дополнительные полюса не устанавливаются.

В генераторах с самовозбуждением обмотка намагничивания питается от самого генератора. При этом применяется схема с параллельным возбуждением. Принципиальная электрическая схема генератора с самовозбуждением приведена на рис. 2.15. Цепь возбуждения включает обмотку возбуждения и регулировочный реостат R1.

Рисунок 2.15 –Схема генератора с самовозбуждением

Каждая машина постоянного тока обладает некоторым остаточным магнитным потоком, так как на заводе-изготовителе она подвергается испытаниям, во время которых намагничивается ее магнитная система. При вращении якоря генератора в поле остаточного магнетизма полюсов в обмотке якоря индуктируется первоначально небольшая ЭДС, которая вызывает в обмотке возбуждения (намагничивания) W_Н небольшой ток.

(2.19)

Магнитный поток этой обмотки направлен согласно с потоком остаточного магнетизма. В результате ЭДС в обмотке якоря несколько увеличится, что приводит к дальнейшему возрастанию тока в обмотке W_Н, а значит и ЭДС генератора.

Таким образом происходит самовозбуждение генератора до определенного напряжения холостого хода. Величина напряжения холостого хода определяется параметрами генератора и сопротивлением регулировочного реостата R1.