Генератор независимого возбуждения

Характеристики генератора постоянного тока

У генератора постоянного тока снимаются следующие характеристики:

1. Характеристики холостого хода (ХХХ) -зависимость ЭДС генератора Е от тока возбуждения I_В при n = const и I_н =0, то есть E =ƒ(I_В) при n =const и I =0

2. Нагрузочная характеристика

U =ƒ(I_В) при n =const и I =0

3. Внешняя характеристика

U =ƒ(I) или U =ƒ(I_я) при n =const и R_цв =const

4. Регулировочная характеристика

I_В =ƒ(I) при n =const и U =const

Генератор независимого возбуждения

1. Характеристики холостого хода

E =ƒ(I_В); n =const, I =0 (рис. 4.21).

За счет потока остаточного магнетизма при I_В =0 возникает E_o =C_enФ.

Характеристику снимают, увеличивая I_В от 0 до + I_В (U_о =1,15 U_ном) (кривая 1) Затем снимается кривая 2, затем – кривая 3.

Рис. 4.21 Характеристика холостого хода

После этого строят расчетную характеристику холостого хода, проводя в петле гистерезиса среднюю линию -------.

Прямолинейный участок характеристики соответствует ненасыщенной магнитной системе машины. Эта характеристика повторяет в другом масштабе магнитную характеристику машины и дает возможность судить о магнитных свойствах машины.

2. Нагрузочная характеристика генератора

U =ƒ(I_В); n =const; I =const≠0 (рис. 4.22).

Напряжение на зажимах генератора меньше чем ЭДС, по этому нагрузочная характеристика(1) располагается ниже, чем ХХХ (2).

Если из точки а (U_ном) отложить вверх отрезок , провести горизонтально отрезок bc до пересечения с характеристикой холостого хода и соединить точку c, с точкой а, то получим abc – треугольник реактивный (характеристический).

Катеты этого треугольника количественно определяют причины, вызывающие уменьшение напряжения генератора при его нагрузке:

Рис. 4.22 Нагрузочная характеристика генератора постоянного тока

- падение напряжения в цепи якоря определяет катет - ;

- ток I_B1-I_B2, компенсирующий размагничивающее действие реакции якоря, определяет катет - bc=I_В1-I_В2

треугольник а`b`c` построен для другого значения тока возбуждения I_В3.

Сторона a`b` = ab, т.к I_н не изменился, но сторона b`c` стала меньше bc, т.к при меньшем токе возбуждения уменьшилась степень насыщения магнитной цепи генератора, следовательно и размагничивающие действие реакции якоря.

3. Внешняя характеристика

U =ƒ(I) при n =const; R_цв =const (рис. 4.23).

Рис.4.23 Внешняя характеристика генератора постоянного тока

Уменьшение напряжения U при увеличении тока I объясняется размагничивающим влиянием реакции якоря и падением напряжения в цепи якоря. Наклон внешней характеристики к оси абсцисс (жесткость внешней характеристики) оценивается номинальным изменением напряжения генератора при сбросе нагрузки:

Обычно для генератора независимого возбуждения ∆ U_ном = 5÷10%%

4. Регулировочная характеристика

I_В =ƒ(I) при n =const и U =const (рис. 4.24).

Рис. 4.24 Регулировочная характеристика генератора постоянного тока

1-восходящая ветвь

2-нисходящая ветвь, она ниже, так как возросло остаточное намагничивание магнитной цепи машины в процессе снятия восходящей ветви.

3-средняя кривая ― практическая регулировочная характеристика генератора.

Недостатки генератора постоянного тока с независимым возбуждением

1. Необходимость в постороннем источнике энергии.

Достоинства генератора постоянного тока с независимым возбуждением

1. Возможность регулировать напряжение в широких пределах.

2. Сравнительно жесткая внешняя характеристика.

Генератор параллельного возбуждения.

Процесс самовозбуждения возможен:

1. При наличии потока остаточного магнетизма Ф₀, который при частоте n>0 индуцирует Е₀=c_enФ₀.

2. Поток остаточного магнетизма Ф₀ имеет такое же направление, как МДС_ОВ= I_{в ост} ∙ w_В, тем самым увеличивая поток главных полюсов.

3. Угол наклона прямой ОА к оси абсцисс:

4. Когда α = α_{кр ,} то r_в = r_{в кр}, то есть это касательная к характеристике холостого хода. При r_в³r_{в кр} процесс самовозбуждения происходить не будет. Поэтому необходимо, чтобы r_в<r_{в кр}.

5. Самовозбуждение возможно при n>n_кр.

Рис. 4.25 Определение критического сопротивления

Так как генератор параллельного возбуждения самовозбуждается лишь в одном направлении, то характеристика холостого хода может быть снята лишь для одного квадранта.

Рис. 4.26 Зависимость напряжения генератора от частоты

Нагрузочная и регулировочная характеристики практически не отличаются от аналогичных характеристик генератора независимого возбуждения.

Внешняя характеристика менее жесткая, чем у генератора независимого возбуждения, так как кроме реакции якоря и падения напряжения в цепи якоря появляется третья причина: снижение напряжения (U_B↓), которая ведет к уменьшению тока якоря (I_B ↓).

Рис. 4.27 Внешняя характеристика генератора постоянного тока параллельного возбуждения

Участок АВ―неустойчивый участок работы. Здесь при уменьшении сопротивления цепи возбуждения r_в происходит резкое уменьшение напряжения U и уменьшение тока I. Поэтому происходит переход электрической машины в ненасыщенное состояние, при котором даже незначительное уменьшение r_я вызывает резкое уменьшение ЭДС машины.

Генераторы постоянного тока с параллельным возбуждением широко применяются в авиации.