15 Лекция №15 Генераторы постоянного тока

Цель лекции:

- ознакомить студентов:

- с областью  применения генераторов постоянного тока;

- с  генераторами различного возбуждения.

Содержание  лекции:

- область применения  генераторов постоянного тока;

- генератор независимого возбуждения;

- генератор параллельного возбуждения;

- генератор последовательного возбуждения;

- генератор смешанного возбуждения.

В тех случаях, когда по условиям производства необходим или предпочтителен большой ток (предприятия химической и металлургической промышленности, транспорт и др.), его получают, преобразуя переменный ток в постоянный с помощью преобразователей, в качестве которых широко применяют установки двигатель-генератор. В качестве источника энергии генераторы постоянного тока работают, главным образом, в изолированных установках (как возбудители синхронных машин), на автомашинах, самолетах, при сварке дугой, для освещения поездов, на кораблях и др.

Характеристики генератора постоянного тока. Свойства генераторов анализируют с помощью характеристик, устанавливающих зависимость между основными величинами, определяющими работу генератора: э.д.с. Е, напряжение на зажимах генератора U, ток возбуждения I_В, ток в якоре I_Я и частота вращения п. Так как генераторы чаще всего работают с постоянной частотой вращения, то основную группу характеристик снимают при неизменной частоте вращения (n=const). Напряжение U имеет наибольшее значение, поскольку оно определяет свойства генератора в отношении той сети, на которую он работает. Поэтому основными характеристиками являются:

а) нагрузочная U=f(I_В) при I_Я–const. В частном случае, когда I_Я=0, нагрузочная характеристика переходит в характеристику х.х., имеющую важное значение для оценки генератора и построения других характеристик;

б) внешняя U=f(I_Я) при R_В=соnst;

в) регулировочная I_В=f(I) при U=const. В частном случае, когда U=0, регулировочная характеристика переходит в характеристику к.з. I_К=f(I_В). Режим работы электрической машины при условиях, для которых она предназначена, называют номинальным режимом работы. Номинальный режим работы характеризуется величинами, обозначенными на заводском щитке машины как номинальные: напряжение, мощность, ток, частота вращения.

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 15.1 – Схема работы генератора

 

При работе нагруженного генератора в проводах обмотки якоря появляется ток i_Я=I_Я/(2a), в результате взаимодействия которого с основным магнитным полем машины на каждый проводник обмотки якоря действует сила

F_ЭМ=B_СРli_Я,                                                   (15.1)

 

где B_СР – среднее значение магнитной индукции в зазоре;

       l – длина якоря.

Величина электромагнитного момента (Н·м).

 

M=F_ЭМ0,5DN=B_СРli_Я0,5DN,

 

где N – число активных проводников обмотки якоря.

Имея в виду, что i_Я=I_Я/(2a); πD=2рτ; и магнитный поток возбуждения Ф=В_СРlτ, получим M=B_СРl(I_Я/2a)·(2рτ/2π); N=рNI_ЯФ/(2πа), или

 

М=С_МI_Я Ф,                                                (15.2)

 

где С_М=рN/(2πа) – величина, постоянная для данной машины.

 

 

 

Нагрузочная характеристика

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 15.2 – Нагрузочная характеристика генератора

независимого возбуждения

 

 

Внешняя характеристика

 

 

 

 

 

 

                     а)                                                                   б)

 

Рисунок 15.3 – Внешняя характеристика генератора независимого возбуждения (а) и ее построение (б).

Регулировочная характеристика

     а)                                                         б)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 15.4 – Регулировочная характеристика генератора независимого возбуждения (а) и ее построение (б)