1.9 Генераторы с параллельным, последовательным и смешанным возбуждением. Генератор с параллельным возбуждением.

В генераторе с параллельным возбуждением обмотка возбуждения питается от самого генератора. Такая работа возможна благодаря самовозбуждению машины. Принцип самовозбуждения заключается в следующем.

В полюсах и ярме машины обычно всегда имеет место остаточный магнетизм, наличие которого обусловливает самовозбуждение.

Поток остаточного магнетизма при вращении якоря наводит в его обмотке небольшую э.д.с., которая создает небольшой ток в обмотке возбуждения. Этот ток при правильном соединении обмотки возбуждения с обмоткой якоря увеличивает поток полюсов, который в свою очередь наводит в якоре большую э.д.с. Она создает в обмотке возбуждения соответственно больший ток — снова увеличивается поток и э.д.с. в якоре и т. д. до тех пор, пока не установится соответствие между током возбуждения, магнитным потоком и э.д.с.

0. В

На графике изображены характеристика холостого хода E₀=f(Iв) и "прямая постоянного сопротивления цепи возбуждения" E₀ = r_В∙Iв, где Е₀ принята равной напряжению, приложенному к цепи возбуждения; r_В — сопротивление этой цепи.

Можно считать, что падение напряжения в цепи якоря, вызванное током Iв, ничтожно, поэтому напряжение на зажимах якоря, а следовательно, и на зажимах цепи возбуждения можно принять равным э.д.с. Ев. При постоянном сопротивлении r_В цепи возбуждения напряжение на ее зажимах пропорционально току Iв, т. е. изменяется при изменении Iв по закону прямой линии, которую назвали прямой постоянного сопротивления цепи возбуждения.

Оба уравнения E₀ = f (Iв) и E0 = r_В∙Iв одновременно будут удовлетворяться только в точке А. В этой точке мы получаем установившуюся в процессе самовозбуждения э.д.с. Е₀ = │ВА│ при данном сопротивлении r_В. При отклонении э.д.с. от этого значения вследствие какой-нибудь причины после устранения этой причины э.д.с. снова вернется, очевидно, в исходное положение, т. е. будет равна │ВА│ .

На графике tg α = │ВА│ / │ОВ│= r_В. При увеличении r_В угол α будет увеличиваться и при совпадении прямой постоянного сопротивления цепи возбуждения с прямолинейной частью характеристики холостого хода будет равен критическому значению α кр. Соответствующее ему значение r_В.КР (tg α кр = r_В.КР) называется критическим сопротивлением цепи возбуждения. Оно определяет "порог самовозбуждения" — при увеличении r_В сверх r_В.КР самовозбуждение невозможно.

При r_В = r_В.КР напряжение на зажимах якоря практически будет неустойчивым. Поток остаточного магнетизма дает очень небольшое напряжение (0,02—0,04 Uн), которое может быть практически устойчивым только при холостом ходе. Этим и объясняется то, что у генератора нормального исполнения получить устойчивое напряжение при холостом ходе, которое было бы меньше 60—70% номинального, не представляется возможным.

Если требуется от генератора параллельного возбуждения, чтобы он давал устойчивое напряжение, начиная, например, с 20% номинального, то приходится переходить к специальному выполнению его главных полюсов. Генераторы с такой характеристикой применяются, например, в качестве возбудителей.

Так как ток, ответвляющийся в обмотку возбуждения, составляет небольшую долю номинального тока, то характеристика холостого хода генератора с параллельным возбуждением, снятая для напряжения на зажимах, а не для э.д.с., практически не отличается от той же характеристики генератора с независимым возбуждением; то же можно сказать о регулировочной и нагрузочной характеристиках.

На рисунке показана внешняя характеристика генератора с параллельным возбуждением U = f(I) при n = const и r_В = const. Верхняя кривая представляет собой внешнюю характеристику при постоянном токе возбуждения.