7. Факторы влияющие на токоскоростную характеристику генератора.

- Тип возбуждения генератора: независимое возбуждение(НВ) или самовозбуждение(СВ).

Рисунок 7.1 – Влияние типа возбуждения на токоскоростную характеристику генератора.

Токоскоростная характеристика генератора, работающего при самовозбуждении, идет ниже и правее нежели характеристика генератора, работающего при независимом возбуждении. Это связано с тем, что полного холостого хода при самовозбуждении быть не может, так как минимальный ток генератора в этом случае равен току возбуждения. Наличие тока на выходе генератора приводит к падению напряжения в нем. Так как токоскоростная характеристика снимается при постоянной величине выходного напряжения генератора, то уменьшение напряжения при самовозбуждении компенсируется увеличением начальной частоты вращения ротора без нагрузки по отношению к режиму независимомого возбуждения. Максимальный ток на выходе генератора для независимого возбуждения больше аналогичного тока в режиме самовозбуждения на величину тока возбуждения.

-Нагретое и холодное состояние генератора.

Под холодным состоянием генератора понимается такое состояние, при котором температура всех его частей и узлов равна температуре окружающей среды, величина которой должна быть в пределах (23 5) .Температура воздуха определяется в точке на расстоянии 5 см от воздухозаборника генератора. Под нагретым состоянием генератора понимают установившееся тепловое состояние с заданным током нагрузки в режиме снятия токоскоростной характеристики. Влияние температурного режима сказывается на токоскоростную характеристику по разному в зависимости от типа возбуждения.

Независимое возбуждение.

При независимом возбуждении ток возбуждения не зависит от температуры, так как характеристика снимается при определённом значении тока возбуждения. Сопротивление же обмотки статора увеличивается с увеличением температуры. В режиме холостого хода ток в обмотке статора отсутствует и активное падение напряжения в обмотке статора тоже отсутствует. Поэтому в режиме независимого возбуждения холодное или нагретое состояние генератора никак не сказывается на начальной частоте вращения ротора без нагрузки.

Рисунок 7.2 – Токоскоростные характеристики нагретого и холодного генератора:

а) – независимое возбуждение; б) – самовозбуждение.

При максимальном токе нагрузки и максимальной частоте вращения ротора генератора активное падение напряжения значительно меньше реактивного, так как реактивное падение напряжения пропорционально частоте вращения и при максимальной частоте вращения ротора - максимально. Поэтому при большой частоте вращения ротора токоскоростные характеристики генератора в холодном и нагретом состояниях близки друг к другу. Температура оказывает существенное влияние на токоскоростную характеристику при малых и средних частотах вращения ротора, когда активное и индуктивное сопротивления обмотки статора соизмеримы по величине. Увеличение активного сопротивления обмотки статора при возрастании температуры приводит к увеличению падения напряжения в обмотке статора и уменьшению напряжения генератора. Так как токоскоростная характеристика снимается при постоянной величине напряжения, то компенсировать уменьшение напряжения следует увеличением частоты вращения ротора генератора

Самовозбуждение.

В режиме самовозбуждения токоскоростная характеристика снимается при величине тока возбуждения, зависящей от активного сопротивления обмотки возбуждения = ,

где _{напряжение на выходе генератора,}

- сопротивление цепи возбуждения генератора.

С увеличением температуры это сопротивление увеличивается, а ток возбуждения уменьшается. Поэтому в нагретом состоянии магнитный поток, создаваемый обмоткой возбуждения, меньше, чем в холодном. Следовательно, и величина электродвижущей силы у нагретого генератора, меньше чем у холодного. Это уменьшение электродвижущей силы компенсируется увеличением частоты вращения ротора генератора. Поэтому начальная частота без нагрузки нагретого генератора выше, чем у холодного. Так как электродвижущая сила нагретого генератора меньше, чем у холодного, то максимальный ток на выходе нагретого генератора будет меньше, чем у холодного.

-Наличие регулятора напряжения и длинных соединительных проводов в цепи обмотки возбуждения.

Величину тока в цепи возбуждения можно выразить следующей формулой.

,

где – падение напряжения в силовом органе регулятора;

– сопротивление проводов, соединяющих регулятор напряжения с обмоткой возбуждения.

Из этой формулы видно, что чем больше сопротивление проводов и падение напряжения в регуляторе, тем меньше значение тока возбуждения, как следствие меньше магнитный поток в рабочем воздушном зазоре и электродвижущая сила генератора. Это уменьшение компенсируется увеличением начальной частоты вращения ротора генератора без нагрузки. Кроме того, чем меньше электродвижущая сила, тем меньше максимальный ток на выходе генератора (рисунок 7.3, а).

Рисунок 7.3 б – Влияние на токоскоростную характеристику генератора следующих факторов: а) – наличия регулятора напряжения и сопротивления проводов в цепи обмотки возбуждения; б) – наличия дополнительного плеча и дополнительного выпрямителя в выпрямительном блоке.

-Наличие дополнительного плеча и дополни-тельного выпрямителя в выпрямительном блоке.

Дополнительное плечо позволяет выпрямлять высшие гармоники фазного тока, например, для трехфазного генератора гармоники кратные трем, для пятифазного- пяти, что дает возможность повысить максимальный ток на выходе генератора примерно на 10 %. Наличие дополнительного выпрямителя, служащего для питания обмотки возбуждения генератора, при больших токах генератора обеспечивает напряжение на обмотке возбуждения на 0,5 В больше, чем напряжение на основном выпрямителе. Это приводит к увеличению тока возбуждения, как следствие электродвижущей силы и максимального тока на выходе генератора. Влияние этих факторов на токоскоростную характеристику показано на рисунке 8.4, б, где кривая 1 соответствует токоскоростной характеристике генератора, имеющего дополнительное плечо и дополнительный выпрямитель. Кривая 2 соответствует наличию в генераторе только дополнительного плеча. Кривая 3 – для генератора без дополнительного плеча и дополнительного выпрямителя.

-Величина напряжения, при котором снимается токоскоростная характеристика.

Влияние этого фактора показано на рисунке 7.4, а.

Чем больше напряжение, при котором снимается токоскоростная характеристика, тем при большей частоте вращения ротора оно достигается. Поэтому начальная частота вращения ротора без нагрузки при большем значении напряжения генератора- больше. Максимальный ток генератора возрастает с ростом напряжения генератора из-за того, что повышение напряжения достигается увеличением электродвижущей силы его обмотки статора, а максимальный ток пропорционален электродвижущей силе.

Рисунок 7.4 – Влияние на токоскоростную характеристику выходного напряжения генератора и количества витков в фазе его обмотки статора

Количество витков в фазе обмотки статора генератора.

Влияние количества витков в фазе на токоскоростную характеристику генератора показано на рисунке 7.4, б. Начальная частота вращения ротора без нагрузки обратно пропорциональна числу витков. Поэтому чем больше витков, тем меньше эта частота. Уменьшение максимального тока генератора с ростом числа витков фазы статораЭлектродвижущая сила генератора пропорциональна числу витков в фазе, а синхронное индуктивное сопротивление – квадрату числа витков. Максимальный ток генератора пропорционален электродвижущей силе и обратно пропорционален синхронному индуктивному сопротивлению, которое с ростом числа витков возрастает быстрее электродвижущей силы.