7. Генератор постоянного тока параллельного возбуждения. Схема, характеристики.

В В – выключатель возбуждения

ВН – выключатель нагрузки

ρ – регулировочный реостат в цепи ОВ

а) Характеристика холостого хода

При снятии характеристики Е₂₀ = f(I₁) генератор работает в режиме х.х. и тока в якоре нет (I₂=0) и n₂=const. Затем постепенно увеличивают ток возбуждения до значения, при котором напряжение на выводах генератора становится на 15% больше номинального напряжения.

И з графика видно, что при I₂=0 напряжение Е₂₀≠0, что объясняется наличием небольшого потока остаточного магнетизма, сохранившегося от предыдущего намагничивания машины. При увеличении тока возбуждения, напряжение сначала растет прямо пропорционально току возбуждения, а затем начинает расти медленнее из-за насыщения стали машины и график приобретает криволинейный вид.

Обязательно есть остаточное ЭДС, чтобы было самовозбуждение.

Условия самовозбуждения:

1.Наличие остаточного магнитного потока в полюсах

2.Правильное включение обмотки возбуждения по отношению к остаточному магнитному потоку.

3.Иметь номинальную скорость вращения. n.к. чем больше скорость, тем больше ЭЛС, и тем быстрее происходит самовозбуждение.

4.Минимально сопротивление в цепи ОВ, т.к ток будет максимальным и следовательно, большое ЭДС.

5.Желательно чтобы щетки стояли на линии геометрической нейтрали.

б) Характеристика короткого замыкания

З ависимость тока якоря от тока возбуждения, (I₂=f(I₁)), при n₂=const, U₂=0.

Основной недостаток ГПТ независимого возбуждения – это необходимость в источнике постоянного тока – возбудителе. Однако возможность регулирования напряжения в широких пределах и сравнительно жесткая внешняя характеристика являются его достоинствами. Эти генераторы широко применяют на тепловозах в качестве тяговых.

в) Нагрузочная характеристика - Это зависимость U₂=f(I₁) при неизменной нагрузке и постоянной частоте вращения. В нагрузочном режиме напряжение на выводах генератора ниже, чем в режиме х.х., что объясняется появлением тока в обмотке якоря.

На холостом ходу напряжение ГПТ U₀=Е_а, а при работе под нагрузкой U=Е_а-I_а·R_а, так как появилось падение напряжения на активном сопротивлении цепи якоря. Следовательно, нагрузочная характеристика будет располагаться на графике ниже характеристики х.х. 

Д ля оценки влияния реакции якоря и падения напряжения в цепи якоря строят характеристический треугольник абв, катеты которого соответствуют: аб — падению напряжения в цепи якоря (I₂·R₂), бв — размагничивающая реакция якоря.

Для построения характеристического треугольника необходимо иметь характеристику холостого хода 1 и нагрузочную 2. На нагрузочной характеристике находят точку номинального напряжения а. Для определения э. д. с. генератора вертикально вверх от точки а откладывают отрезок аб =I_aR_a.

Ордината бд определяет э. д. с. генератора. Для ее создания при номинальном режиме необходимо, чтобы по обмотке возбуждения проходил ток, равный од. Если бы реакции якоря не было, то (согласно характеристике холостого хода) для создания этой э. д. с. потребовался бы ток возбуждения ог. Следовательно, сторона характеристического треугольника бв = од — ог соответствует току возбуждения, компенсирующему размагничивающее действие реакции якоря. Прямоугольный треугольник абв называется характеристическим.

г) Внешняя характеристика U₂=f(I₂) при r_рг=const и n₂=const

В нешняя характеристика ГПТ параллельного возбуждения (1) менее жесткая, чем у ГПТ независимого возбуждения(2).

У ГПТ параллельного возбуждения номинальное изменение напряжения при сбросе нагрузки ΔU_ном=10÷30%.

Это объясняется следующими причинами:

1) с ростом тока нагрузки I увеличивается падение напряжения в цепи якоря (I₂·R₂); 2) падение напряжения в щеточном контакте;

3) растет размагничивающее влияние реакции якоря, следовательно, уменьшается магнитный поток Ф_δ и уменьшается ЭДС обмотки якоря Е₂;

4) уменьшение тока возбуждения, вызванное снижением напряжения от первых двух причин, т.е.  ↓U₂=U₁ ⇒ ↓I₁ ⇒↓Φ_δ ⇒ ↓E₂.↓U₂=↓↓Е₂ -↑I₂·R₂-ΔU_щ

Этим же объясняется и то, что при постепенном уменьшении сопротивления нагрузки ток нагрузки I увеличивается до критического значения I_кр, а затем начинает уменьшаться (кривая 1). Таким образом, короткое замыкание, вызванное постепенным ростом нагрузки, не опасно для ГПТ параллельного возбуждения. Но при внезапном к.з. магнитная система генератора не успевает размагнититься и ток I_к достигает опасных для машины значений I_к=(8 ÷ 12) I_ном (кривая 2).

д) Регулировочная характеристика

Характеристика I_в=f(I₂) при U₂=const и n₂=const показывает, как следует менять ток возбуждения I_в, чтобы напряжение на выводах генератора оставалось неизменным и равным номинальному.

Т ак как при увеличении нагрузки на генератор напряжение на его выводах уменьшается, то для компенсации падения напряжения в цепи якоря (I_а·R_а) и размагничивающего влияния реакции якоря следует увеличивать ток возбуждения т.е.↑I_в  ⇒ ↑Ф  ⇒ ↑Е_а