Лабораторная работа № 17. Испытание генератора постоянного тока

ИСПЫТАНИЕ ГЕНЕРАТОРА ПОСТОЯННОГО ТОКА

СО СМЕШАННЫМ ВОЗБУЖДЕНИЕМ

Цель работы

Изучить устройство генератора постоянного тока, снять характеристику холостого хода и внешние характеристи­ки при параллельном и смешанном возбуждении.

Элементы теории

Машина постоянного тока состоит из двух основных частей: подвижной и неподвижной. Неподвижная часть — индуктор представляет собой электромагнит, имеющий одну или несколько пар полюсов. Он состоит из станины, полюсов и обмоток возбуждения, расположенных на полюсах. Под действием постоянного тока, протекающего по обмоткам возбуждения, полюса намагничиваются. Таким образом, создается магнитный поток машины.

Вращающаяся часть машины - якорь состоит из вала, сердечника и обмотки якоря, соединенной с коллектором. Якорная обмотка через коллекторные пластины и прилегающие к ним контактные щетки соединяется с внешней электрической цепью.

Когда якорь генератора вращается каким-либо двигателем, в обмотке якоря, пересекающей магнитный поток полюсов, индуктируется э.д.с. Начальный ток возбуждения в параллельной обмотке возникает под действием небольшой э.д.с., которая индуктируется за счет остаточного магнитного потока, после чего происходит «самовоз­буждение» генератора.

У генератора смешанного возбуждения на полюсах размещаются две обмотки возбуждения: параллельная (шунтовая), включаемая в цепь параллельно якорю, и последовательная (сериесная), включаемая последовательно с обмоткой якоря (рис. 1).

На клеммном щитке такого генератора имеются три пары клемм, принадлежащие якорной цепи (Я₁ и Я₂),параллельной обмотке (Ш₁ и Ш₂) и последовательной обмотке (С₁ и С₂).

Если маркировка клемм на щитке отсутствует, то отыскать клеммы одной или другой обмотки можно при помощи электрической лампы и источника тока, при этом нужно иметь ввиду, что клеммы якорной цепи Я₂ и Д₁
через щетки соединены с коллектором.

Параллельная обмотка в отличие от последовательной обмотки возбуждения имеет большое количество витков, изготовлена из тонкого провода и поэтому имеет бòльшее сопротивление.

Рис. 1. Схема генератора со смешанным возбуждением

Величина э. д. с, индуктируемая в якорной обмотке, прямо пропорциональна магнитному потоку Ф и скорости вращения якоря п:

Е = С_еФп. (1)

Коэффициентом пропорциональности С_Е является постоянная для данной машины величина, зависящая от чис­ла пар полюсов р, числа пар параллельных ветвей а и числа проводников якорной обмотки N:

С_е= рN / 60 а. (2)

При работе генератора якорь его обычно вращается с постоянной скоростью. Поэтому э.д.с. генератора регули­руют за счет величины магнитного потока (уравнение 1), изменяя ток в параллельной обмотке возбуждения.

Зависимость э.д.с. от тока возбуждения выражается характеристикой холостого хода, которая снимается опытным путем при отсутствии нагрузки и при постоянной скорости вращения якоря. При холостом ходе последовательная обмотка возбуждения никакого влияния на работу генератора не оказы­вает, так как ток в этой обмотке отсутствует.

Намагничивающая сила IW последовательной обмотки возбуждения прямо пропорциональна току нагрузки ге­нератора. Поэтому при увеличении тока нагрузки магнитный поток и э. д. с. генератора возрастают.

В результате этого напряжение на зажимах генератора смешанного возбуждения (уравнение 3) при увеличении тока нагрузки не уменьшается (как это имеет место у генератора параллельного возбуждения), а сохраняется при­мерно постоянным.

U = Е - I_я (R_я + R_с ), (3)

где R_я -сопротивление якоря, R_с - сопротивление последовательной обмотки.

При встречном включении последовательной обмотки э. д. с. генератора с ростом тока нагрузки умень­шается, т.к. в этом случае последовательная обмотка будет размагничивать полюсы генератора и уменьшать магнит­ный поток. Такой способ включения последовательной обмотки применяется только в генераторах специального назначения.

Внешняя характеристика генератора, выражающая зависимость напряжения от тока нагрузки, строится на осно­вании опытов, проводимых при постоянной скорости вращения и неизменном сопротивлении в цепи параллель­ной обмотки возбуждения.