4.2. Генераторы независимого возбуждения

Свойства генераторов анализируются с помощью характеристик, которые устанавливают зависимости между основными величинами, определяющими работу генераторов.

Такими основными величинами являются:

- напряжение на зажимах U;

- ток возбуждения I_в;

- ток якоря I_а или ток нагрузки I;

- скорость вращения n.

Обычно генераторы работают при n = const. Поэтому основные характеристики генераторов определяются при n = n_н = const.

Существует пять основных характеристик генераторов:

- холостого хода;

- короткого замыкания;

- внешняя;

- регулировочная;

- нагрузочная.

Все характеристики могут быть определены как экспериментальным, так и расчетным путем. Рассмотрим основные характеристики генератора независимого возбуждения. Характеристика холостого хода (х. х. х.) U=f(i_в) при I=0 и n=const определяет зависимость напряжения U или э. д. с. якоря Е_а от тока возбуждения при холостом ходе (I=0, Р₂=0). Характеристика снимается экспериментально.

С нятие характеристики целесообразно начать с максимального значения тока возбуждения и максимального напряжения (U = (1,15-1,25) U_H (точка а кривой на рис. 4.23). При уменьшении i_в напряжение уменьшается по нисходящей ветви аб характеристики сначала медленно ввиду насыщения магнитной цепи, а затем быстрее. При i_в = 0 генератор развивает некоторое напряжение U₀₀, обычно равное 2—3% от U_н, вследствие остаточной намагниченности полюсов и ярма индуктора. Если затем изменить полярность возбуждения и увеличить i_B в обратном направлении, начиная с i_B = 0, то при некотором i_В < 0 напряжение упадет до нуля (точка в, рис. 4.22), а затем U изменит знак и будет возрастать по абсолютной величине по ветви вг характеристики х. х. Когда ток i_B и напряжение U достигнут в точке г такого же абсолютного значения, как и в точке а, ток i_B уменьшаем до нуля (точка д), меняем его полярность и снова увеличиваем, начиная с i_B = 0. При этом U меняется по ветви деа х. х. х. В итоге вернемся в точку а характеристики х. х. х. имеет вид неширокой гистерезиснои петли вследствие явления гистерезиса в магнитной цепи индуктора.

При снятии х. х. х. ток i_B необходимо менять только в направлении, указанном на рис. 4.23 стрелками, так как в противном случае точки не будут ложиться на данную гистерезисную петлю, а будут рассеиваться.

Средняя штриховая х. х. х. на рис. 4.23 представляет собой расчетную х. х. х., которая в определенном масштабе повторяет магнитную характеристику генератора, и по ней можно определить коэффициент насыщения машины k_μ. Характеристика холостого хода позволяет судить о насыщении магнитной цепи машины при номинальном напряжении, проверять соответствие расчетных данных экспериментальным и составляет основу для исследования эксплуатационных свойств машины.

Характеристика короткого замыкания (х. к. з.) I = f (i_B) при U = 0 и n=const снимается при замыкании выходных зажимов цепи якоря генератора накоротко. Так как U = 0, то, Е_а = I_aR_a, и поскольку R_a мало, то в условиях опыта э. д. с. Е_а также должна быть мала. Поэтому необходимо проявлять осторожность и начинать снятие х. к. з. с минимальных значений i_B, чтобы ток якоря не получил недопустимо большого значения. Обычно снимают х. к. з. до I = (1,25-1,5) I_н. Так как при снятии х. к. з. электродвижущая сила мала и поэтому поток мал и машина не насыщена, то зависимость I = f (i_B) практически прямолинейна (рис. 4.23). При i_B = 0 из-за наличия остаточного магнитного потока ток I ≠ 0 и в крупных машинах близок к номинальному току или даже больше его. Поэтому перед снятием х. к. з. такую машину целесообразно размагнитить, питая на холостом ходу обмотку возбуждения таким током возбуждения обратного направления, при котором будет U = 0. В размагниченной машине х.к.з. начинается с нуля (штриховая линия на рис. 4.24). Если х. к. з. снята без предварительного размагничивания машины (сплошная линия на рис. 4.24), то ее также целесообразно перенести параллельно самой себе в начало координат (штриховая линия на рис. 4.24).