Электромагнитный момент, развиваемый генератором, определяется по формуле:

М = С_м * I_Я * Ф. (2)

В формулах (1) и (2) С_е и С_м – постоянные, зависящие от исполнения генератора.

Рис.3.Принципиальная электрическая схема генератора со смешанной

системой возбуждения.

Уравнение статических моментов генератора имеет вид:

М₁ = М₀ + М, (3)

где М₀ – момент холостого хода.

Ток нагрузки I создаёт на ней напряжение U.

Согласно второму закону Кирхгофа для цепи якоря и нагрузки может быть

Составлено следующее уравнение:

U = E_Я – I_Я * R_Я (4)

По первому закону Кирхгофа:

I_я = I + I_в, (5)

где

U – напряжение на зажимах генератора;

Е_я – электродвижущая сила якоря;

I_a – ток якоря;

I – ток нагрузочной цепи генератора;

I_в – ток параллельной цепи возбуждения;

R_я – суммарное сопротивление цепи якоря генератора.

Рис .1. Генератор постоянного тока.

М₁ n E_я I_я U

I_в

Ф М

Рис. 2. Структурно-логическая схема генератора постоянного тока

смешанной системы возбуждения.

R _я = r_я + r_д.п. + r_вп,

где

r_я – сопротивление цепи якоря;

r_вп – сопротивление обмотки возбуждения, включенной последовательно;

r_в – сопротивление обмотки возбуждения, включенной параллельно;

r_д.п. – сопротивление обмоток дополнительных полюсов.

Исследуемый генератор относится к генераторам с самовозбуждением, т.к. его обмотки возбуждения питаются от собственного якоря.

Различают согласное и встречное включение обмоток возбуждения. При согласном включение потоки параллельной и последовательной обмоток возбуждения складываются:

Ф_в = Ф_пар + Ф_посл.

При встречном соединении магнитный поток последовательной обмотки ослабляет поток параллельной обмотки:

Ф_в = Ф_пар – Ф_посл.

Возбуждение генератора при холостом ходе, в основном, осуществляется параллельной обмоткой возбуждения. Процесс самовозбуждения генератора происходит следующим образом. В магнитной цепи генератора всегда имеется поток остаточного намагничивания, который составляет 1-3% от номинального. Наличие остаточного магнитного поля является первым условием самовозбуждения. При вращении якоря в его обмотке под действием остаточного потока возникает небольшая ЭДС и в цепи параллельной обмотки возбуждения появляется небольшой ток, который создаёт добавочный поток намагничивания. В зависимости от направления тока в обмотке возбуж-

дения её поток может быть направлен либо встречно, либо согласно с остаточным потоком. Генератор может самовозбудиться только при согласном направлении обоих потоков, при этом результирующий поток увеличится. Это второе условие самовозбуждения. Увеличение потока приведёт к увеличению наводимой в обмотке якоря ЭДС, а, следовательно, к возрастанию тока возбуждения и магнитного потока машины.

Напряжение, до которого самовозбудится генератор, определяется сопротивлением цепи параллельной обмотки возбуждения.

На рис.4 приведена характеристика холостого хода Е_х(I_в). На этом же рисунке прямая падения напряжения в цепи параллельной обмотки возбуждения:

U _в= r _в I_в.

Процесс самовозбуждения заканчивается в точке А пересечения кривой E_х (I_х)с прямой U_в (I_в)_.

Для режима холостого хода:

Е_х= I_в* R_я + I_в* r_в.

Считая I_в* R_я ≈ 0, т.к.R_я<< r_в, имеем:

Е_х=U_в=I_в * r_в.

Точка А является точкой устойчивой работы. Слева от точки А значение Е_х>r_вI_в, т.е. ток возбуждения будет увеличиваться, справа же от точки А работа невозможна, т.к. ЭДС Е_х не может быть меньше падения напряжения r_вI_в.

Рис.4. Характеристика холостого хода.