Генераторы с самовозбуждением

В генераторах с самовозбуждением питание обмот­ки главных полюсов осуществляется напряжением самого генератора. При этом отпадает необходимость в отдельном источнике энергии.

В зависимости от схемы включения обмотки воз­буждения различают генераторы параллельного, последовательного и смешанного возбуждения.

Генератор параллельного возбуждения. Схема ге­нератора параллельного возбуждения, или шунтового генератора, изображена на рис. 9.19.

Ток якоря генератора разветвляется на ток нагруз­ки и ток возбуждения: I_я = I+I_в, причем ток возбуж­дения составляет 1—3% от номинального тока нагруз­ки.

Характеристика холостого хода генератора парал­лельного возбуждения аналогична характеристике холостого хода генератора независимого возбуждения. Поскольку ток возбуждения невелик, генератор можно считать ненагруженным.

Рис. 9.19. Схе­ма генератора параллельного возбуждения

Рис. 9.20. Внешние характери­стики генератора параллельного возбуждения при самовозбужде­нии (кривая /) и независимом возбуждении (кривая 2)

При необходимости получить более точную характеристику обмотки возбуждения генератора параллельного возбуждения питания от отдельного источника.

Внешняя характеристика генератора параллельного возбуждения (рис. 9.20) показывает, что напряжение на его зажимах с увеличением тока нагрузки падает быстрее, чем при независимом возбуждении.

Падение напряжения на зажимах генератора объяс­няется тремя причинами: 1) уменьшением среднего значения магнитной индукции в машине вследствие реакции якоря; 2) увеличением падения напряжения внутри генератора, пропорциональным току нагрузки; 3) уменьшением (вследствие двух первых причин) напряжения, подводимого к цепи возбуждения.

Ток нагрузки генератора может быть определен по закону Ома:

I=U/R_н,

где U — напряжение на зажимах генератора, равное напряжению на обмотке возбуждения; R_н — сопро­тивление нагрузки.

При снятии внешней характеристики увеличение тока I осуществляется за счет уменьшения сопротив­ления R_н. Как указывалось, с увеличением тока I уменьшается напряжение U на зажимах генератора. Следовательно, при уменьшении R_H одновременно уменьшается и U. При некотором значении тока наг­рузки скорость уменьшения U сравнивается со ско­ростью уменьшения R_H, и, как следует из формулы закона Ома, увеличение тока прекращается. Это мак­симально возможное значение тока называют кри­тическим I_кр. При дальнейшем уменьшении сопро­тивления R_H напряжение U падает относительно быст­рее и ток нагрузки тоже начинает уменьшаться. Поэ­тому для генераторов параллельного возбуждения не опасны короткие замыкания. Ток короткого замыкания I_к такого генератора обычно меньше номинального тока и создается только за счет остаточного намагничива­ния, поскольку напряжение на зажимах генератора, а следовательно, и напряжение, подводимое к цепи воз­буждения, при коротком замыкании равны нулю.

Регулировочная характеристика рассматрива­емого генератора в пределах рабочих токов нагрузки имеет такой же вид, как и у генератора независимого возбуждения. Для поддержания неизменного напряже­ния на зажимах генератора с возрастанием тока нагрузки необходимо увеличивать ток возбуждения, что достигается уменьшением сопротивления R_B цепи воз­буждения машины.

Генераторы постоянного тока параллельного воз­буждения находят широкое применение, особенно в ка­честве бортовых источников питания, на подвижных объектах: кораблях, самолетах, автомобилях и т. д.

Генератор последовательного возбуждения. Гене­ратор последовательного возбуждения, или сериесный генератор, назван так потому, что обмотка возбужде­ния и обмотка якоря соединены последовательно (рис. 9.2, а). Для этого генератора I = I_я = I_в.

Характеристика холостого хода, отображающая магнитные свойства системы возбуждения, может быть снята только при независимом возбуждении.

Внешняя характеристика изображена на рис. 9.21, б. Пока магнитная система не насыщена, с увеличением тока нагрузки возрастают магнитный поток и ЭДС генератора. Однако по мере насыщения магнитопровода рост ЭДС замедляется, а размагничивающее действие реакции якоря проявляется все сильнее. Поэтому напряжение, достигнув максимального зна­чения, начинает снижаться.

Генераторы последовательного возбуждения используют сравнительно редко.

Генераторы смешанного возбуждения. Более широ­кое применение находят генераторы постоянного тока, у которых магнитный поток возбуждения создается двумя обмотками: шунтовой и сериесной. Это генера­торы смешанного возбуждения, или компаундные гене­раторы (рис. 9.22), которые могут иметь согласно или встречно включенные обмотки возбуждения.

У генераторов с согласным включением обмо­ток напряжение почти не изменяется при изменении нагрузки. Это объясняется тем, что магнитный поток сериесной обмотки создается током нагрузки и при увеличении возрастает, компенсируя влияние реакции якоря и увеличение падения напряжения внутри машины. Генераторы с согласным включением обмоток применяют в тех случаях, когда требуется высокая стабильность напряжения питания при изменении наг­рузки в широких пределах.

Генераторы со встречным включением обмоток име­ют крутопадающую внешнюю характеристику. При уве­личении тока нагрузки встречный поток сериесной обмотки размагничивает машину и напряжение гене­ратора резко снижается. Такие машины используют в качестве сварочных генераторов, где требуется относительное постоянство сварочного тока при изме­нении напряжения в широких пределах вплоть до зна­чений близких к нулю (когда электрод касается сва­риваемых деталей).

Рис. 9.21. Генератор последовательного возбуждения: а — схема; б — внешняя характеристика

Внешние характеристики генератора смешанного возбуждения изображены на рис. 9.23.

Рис. 9.22. Схема гене­ратора сме­шанного возбуждения.

Рис. 9.23. Внешние характеристики генератора смешанного возбуждения   при согласном (кривая 1) и встречном (кривая 2) включении обмоток воз­буждения.