9

ЛЕКЦИЯ 12

ГЕНЕРАТОРЫ И ДВИГАТЕЛИ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Способы возбуждения машин постоянного тока

По способу возбуждения машины постоянного тока (МПТ) делятся на: независимого (а), параллельного (б), последовательного (в) и смешанного (г) возбуждения. На рис. представлены их схемы замещения.

Характеристики генераторов постоянного тока (гпт)

Генераторы с последовательным, параллельным и смешанным возбуждением называются генераторами с самовозбуждением, так как источником для ОВ служит сам генератор.

Генератор с независимым возбуждением

Характеристика холостого хода – это зависимость ЭДС от тока возбуждения E(I_в) при условии: n=const, I=0. Внешняя цепь генератора разомкнута.

Из уравнения электрического состояния следует, что .

Но . При I_в=0, .

Полюсы ранее были намагничены от предыдущей работы. Они создают небольшой магнитный поток остаточного намагничивания. При вращении якоря наводится ЭДС Е₀. При увеличении тока возбуждения: .

При малых токах возбуждения поток пропорционален току .

Из-за насыщения стали сердечника эта зависимость становится нелинейной.

Из-за гистерезиса эта характеристика при уменьшении тока возбуждения располагается выше (ниспадающая характеристика), чем восходящая (при увеличении тока возбуждения).

Внешняя характеристика – это зависимость напряжения на выходе генератора от его тока U(I) при условии n=const, I_в= const.

- напряжение генератора будет уменьшаться по следующим причинам:

1. из-за увеличения падения напряжения в якоре ;

2. из-за реакции якоря уменьшается результирующий магнитный поток, а следовательно и ЭДС ( ).

.

Регулировочная характеристика – это зависимость тока возбуждения от тока якоря, отдаваемого во внешнюю цепь I_в(I_я) при условии n=const, U= const.

Из внешней характеристики следует, что при увеличении нагрузки напряжение генератора уменьшается. Но его необходимо поддерживать постоянным. Следовательно, необходимо увеличивать ЭДС током возбуждения (из уравнения ).

Регулировочная характеристика показывает, как надо регулировать ток возбуждения при изменении нагрузки генератора, чтобы напряжение на его зажимах оставалось неизменным.

Генератор с параллельным возбуждением

Принцип самовозбуждения: если якорь привести во вращение, то потоком остаточного намагничивания F₀ будет наводиться Е₀. Под действием ЭДС Е₀ будет протекать ток I_в0, который будет увеличивать поток F и т.д.: . Если , то по обмотке возбуждения протекает ток .

Процесс будет протекать до тех пор, пока: ,

где R_в – сопротивление ОВ;

R_р – регулировочное сопротивление в цепи ОВ.

Условия самовозбуждения:

1. 

   наличие потока остаточного намагничивания ;

2. ток по обмотке возбуждения должен усиливать поток ;

3. Сопротивление R_в+R_р должно быть меньше критического.

Характеристики холостого хода и регулировочная абсолютно аналогичны характеристикам генератора с независимым возбуждением.

Однако внешняя характеристика U(I) при условии R_р=const; n=const - значительно отличается:

Напряжение этого генератора уменьшается быстрее, чем у ГПТ с независимым возбуждением, так как возникают три причины, по которым при увеличении нагрузки снижается напряжение:

1. при увеличении тока нагрузки I из-за уменьшения напряжения U снижается ток возбуждения I_в: , а уменьшение тока I_в снижает поток F, а значит и ЭДС Е;

2. размагничивающее действие реакции якоря;

3. растет падение напряжения в цепи якоря .

При I_кр генератор размагничивается.

Кратность перегрузки .

Так как I_кз<I_кр, то генератор не боится режима КЗ, но только при постепенном увеличении тока нагрузки. А при внезапном КЗ возникает очень большой ток КЗ, т.к. магнитный поток статора остается почти таким же (не может мгновенно исчезнуть) и создает в якоре короткозамкнутого генератора ту же ЭДС, что и при номинальной работе.

ГПТ с последовательным возбуждением на практике не применяется из-за плохой внешней характеристики: