5. Характеристика холостого хода генератора с клювообразным ротором; влияние на неё начального намагничивания магнитной системы, конструктивных параметров и частоты вращения ротора генератора.

Характеристика холостого хода (ХХХ) представляет собой зависимость напряжения на зажимах генератора от тока возбуждения в ненагруженном режиме, когда ток на выходе генератора равен нулю при постоянной частоте вращения .

У генератора с независимым возбуждением при отсутствии тока нагрузки напряжение фазы обмотки статора равно ЭДС фазы этой обмотки и рассчитывается по формуле (5.1).

, (5.1)

где – конструктивный коэффициент;

– магнитный поток;

– частота вращения ротора генератора.

Напряжение на выходе генератора в режиме холостого хода пропорционально напряжению фазы обмотки статора.

Так как частота вращения ротора при снятии характеристики холостого хода постоянна и конструктивный коэффициент тоже постоянен, то зависимость напряжения на выходе генератора от тока возбуждения повторяет в некотором масштабе зависимость магнитного потока генератора от тока возбуждения, то есть кривую намагничивания магнитной цепи генератора, представленную на рисунке 5.1.

Рисунок 5.1 – Кривая намагничивания магнитной цепи генератора

Характеристика холостого хода генератора представлена на рисунке 5.2.

Так как при увеличении частоты вращения напряжение генератора также увеличивается, характеристика холостого хода при большей частоте вращения ротора идет выше.

Рисунок 5.2 – Характеристика холостого хода генератора

Данная характеристика имеет несколько характерных точек и участков. Точка 1 соответствует напряжению, имеющему место из-за остаточного намагничивания генератора (2-4% от максимальной величины выходного напряжения генератора ). Участок от точки 1 до точки 2 соответствует ненасыщенной магнитной цепи генератора. Участок от точки 2 до точки 3 (колено) – это участок перехода от ненасыщенной магнитной цепи к насыщенной. Точка 3 и участок далее соответствуют насыщенной магнитной цепи генератора.

Напряжение генератора увеличивается также с увеличением конструктивного коэффициента , который пропорционален количеству витков в фазе генератора. Таким образом, чем больше витков фазе генератора, тем выше идет характеристика холостого хода.

Выпрямленное напряжение генератора пропорционально фазному напряжению. Коэффициент пропорциональности зависит от схемы выпрямителя и схемы соединения фаз. Схема выпрямителя в большинстве случаев одинакова- трехфазный выпрямительный мост, а схема соединения фаз влияет так – при «звезде» характеристика идет выше, чем при «треугольнике», так как линейное напряжение при «звезде» выше в раз, а на вход выпрямителя подается линейное напряжение.

6. Токоскоростная характеристика генератора с клювообразным ротором; её характерные точки.

Токоскоростной характеристикой (ТСХ) генератора является зависимость тока на выходе генератора от частоты вращения его ротора при постоянных напряжении генератора и сопротивлении возбуждения, то есть при и . Исходя из условий постоянства напряжения генератора и сопротивления в цепи возбуждения можно сделать вывод, что ток возбуждения также будет постоянным.

Рисунок 6.1 – Токоскоростная характеристика генератора.

При увеличении частоты вращения ротора генератора возрастают электродвижущая сила обмотки статора и соответственно выходное напряжение генератора . Так как по условию ,

_{то требуется компенсировать это увеличение напряжения за счет повышения величины тока нагрузки генератора. Поэтому при увеличении частоты вращения ротора ток нагрузки генератора возрастает.}

_{Автомобильные генераторы разрабатываются таким образом, чтобы они могли выдерживать длительную работу при максимальном токе нагрузки.}

_{Это обеспечивается тем, что ток по токоскоростной характеристике при частоте вращения ротора близкой к максимальной почти не изменяется. Такие генераторы имеют самоограничение по току.}

Токоскоростная характеристика является основной для автомобильных генераторов. Она имеет несколько характерных точек и соответствующих им параметров.

-Точка 1 характеризуется начальной частотой вращения ротора генератора без нагрузки и током на выходе генератора , равным нулю.

-Точке 2 соответствует расчетная частота вращения ротора и расчетный ток на выходе генератора. В расчетном режиме имеет место максимальный нагрев обмотки статора генератора и максимальный электромагнитный момент генератора. Под электромагнитным моментом генератора понимают параметр, численно равный отношению его электромагнитной мощности к угловой частоте вращения ротора - . Электромагнитная мощность равна мощности привода генератора за вычитом механических потерь на трение и вентиляцию, а также потерь на перемагничивание и вихривые токи в статоре генератора. Поэтому приблизительно в расчетной точке токоскоростной характеристики требуется максимальный момент от привода.

-Точке 3 – максимальные значения частоты вращения и тока на выходе генератора.

-Номинальным током генератора (на рисунке не показан) является величина его выходного тока по токоскоростной характеристике при определенной частоте вращения ротора генератора. Эта частота вращения для отечественных генераторов обычно составляет5000 об./мин, а для иностранных генераторов- 6000 об./мин.