46. Характеристики генераторов последовательным возбуждением.

В генераторе последовательного возбуждения ток возбуждения I_В=I_Я (рисунок 6.12, а), а поэтому свойства этого генератора определяются лишь внешней характеристикой (рисунок 6.12, б).

В се другие характеристики генератора могут быть сняты только при включении его на независимое возбуждение. Внешняя характеристика генератора последовательного возбуждения показывает, что с увеличением тока нагрузки от нуля до номинального напряжения на зажимах генератора в начале, когда магнитная цепь еще не насыщена, растет почти прямо пропорционально току нагрузки. Затем рост напряжения постепенно уменьшается и, наконец, прекращается. Объясняется это тем, что I_Я одновременно является и током возбуждения I_В, и с ростом нагрузки происходит насыщение стали. Однако повременно с ростом тока якоря увеличивается как размагничивающее влияние реакции якоря, так и падение напряжения в сопротивлениях цепи якоря и обмотки возбуждения, вызывающее уменьшение напряжения на зажимах генератора. При большом насыщении стали магнитной цепи машины рост магнитного потока э.д.с. практически прекращается. В то же время падение напряжения и реакция якоря будут продолжать возрастать. При к.з. напряжение генератора будет равно нулю, а ток к.з. намного превышать номинальный ток машины. Генератор последовательного возбуждения практического применения не имеет, так как не удовлетворяет требованиям большинства потребителей в отношении постоянства напряжения.

47 Характеристики генераторов с параллельным возбуждением.

Условия самовозбуждения. Схема генератора параллельного возбуждения изображена на рисунке 6.8. Для самовозбуждения генератора необходимо, чтобы в нем был небольшой поток остаточного намагничивания Ф_ОСТ (2-3% от номинального). При вращении якоря генератора в его обмотке магнитным потоком Ф_ОСТ наводится остаточная э.д.с. E_ОСТ=(2-3%)E_ОСТ, которая создает в обмотке возбуждения небольшой ток. Этот ток при согласном направлении намагничивающего и остаточного потоков усилит магнитный поток полюсов и вызовет соответствующее увеличение э.д.с., индуктированной в обмотке якоря. Увеличение э.д.с. повлечет за собой увеличение тока возбуждения, а, следовательно, и магнитного потока главных полюсов, и т.д. Так как ток возбуждения непрерывно изменяется, то в цепи возбуждения действуют следующие э.д.с.: 1) напряжение U_В на зажимах цепи возбуждения, которое в то же время является и напряжением на зажимах якоря; 2) падение напряжения I_В R_В; 3) э.д.с. самоиндукции – L_B(dI_В/dt), где L_B – индуктивность цепи возбуждения. Таким образом

или . (6.7)

О бычно процесс самовозбуждения происходит при х.х. и R_В=const. Тогда зависимость U_B=f(I_B) изображается кривой х.х. (кривая 1 на рисунке 6.9), зависимость I_ВR_В=f(I_B) определяется прямой 2, a L_B(dI_В/dt) – отрезками ординат между кривой 1 и прямой 2.

В точке A₁ пересечения кривой 1 и прямой 2 э.д.с. самоиндукции L_B(dI_В/dt)=0, а так как I_В конечная величина, то dI_В/dt=0 и, следовательно, I_В=const. Таким образом, в точке A₁ процесс самовозбуждения прекращается. Для получения этой точки проводят прямую под углом α, тангенс которого в определенном масштабе пропорционален величине суммарного сопротивления цепи возбуждения, tgα=U/I_В=R_B, где R_B – сопротивление обмотки возбуждения и регулировочного реостата. Если будем увеличивать сопротивление R_B, т.е. угол α, то точка А₁ будет перемещаться по характеристике х.х. в направлении к 0. Если R_B увеличить до такой степени, что прямая 2 будет касательной к начальной части характеристики х.х. (прямая 5), то в этих условиях генератор не возбуждается. Сопротивление цепи возбуждения, при котором прекращается самовозбуждение генератора, называют критическим сопротивлением R_B.КР, и угол α, соответствующий этому сопротивлению, – критическим углом. Следовательно, самовозбуждение генератора параллельного возбуждения возможно при соблюдении следующих условий: а) магнитная система машины должна обладать остаточным магнетизмом; б) магнитный поток, создаваемый обмоткой возбуждения, должен совпадать по направлению с потоком остаточного магнетизма; в) сопротивление цепи возбуждения должно быть меньше критического: R_В<R_В.КР; г) сопротивление нагрузки не должно быть очень малым.

Характеристика холостого хода. Так как генератор параллельного возбуждения самовозбуждается только в одном направлении, то и характеристика холостого хода U₀=f(I_В) при I=0 и n=const может быть снята тоже только в одном направлении (рисунок 6.10).

Так как падением напряжения в якоре от тока возбуждения I_В можно пренебречь, то характеристики х.х. и нагрузочная характеристика практически совпадают с аналогичными характеристиками генератора независимого возбуждения.

В нешняя характеристика. Эти характеристики имеют вид: U=f(I) при R_В=const и n=const. Если у генератора независимого возбуждения ток возбуждения оставался неизменным, то у генератора параллельного возбуждения он меняется с изменением нагрузки. При увеличении нагрузки напряжение на зажимах генератора под влиянием реакции якоря и падения напряжения в цепи якоря уменьшается. Снижение напряжения вызывает уменьшение тока возбуждения I_В=U/R_В. В свою очередь, уменьшение I_В вызывает ослабление основного магнитного потока, а, следовательно, уменьшение э.д.с. и напряжения на зажимах генератора. С понижением напряжения происходит дальнейшее уменьшение I_В. При этом магнитная система генератора постепенно размагничивается. В генераторе с параллельным возбуждением ток нагрузки увеличивается лишь до определенного критического значения I_КР, превышающего номинальное не более чем в 2-2,5 раза. Величина тока нагрузки зависит от двух факторов: величины напряжения генератора и сопротивления нагрузки. При увеличении нагрузки уменьшается напряжение на зажимах генератора (рисунок 6.11). В начале, когда магнитная система насыщена, размагничивание идет медленно и напряжение U изменяется незначительно, вследствие чего ток в цепи якоря увеличивается. Однако при дальнейшем увеличении тока степень насыщения магнитной системы резко уменьшается, и напряжение начинает быстро падать. Преобладающим будет уже не уменьшение сопротивления цепи, а понижение напряжения. Поэтому ток, достигнув критического значения, начнет уменьшаться. При к.з. I_В=0, так как U=0. Величина I_К.З. будет определяться только величиной э.д.с. остаточной индукции: I_К.3.=E_ОСТ/R_Я. Таким образом, к.з., вызванное постепенным уменьшением сопротивления нагрузки, не опасно для генератора параллельного возбуждения. Но при внезапном коротком замыкании магнитная система генератора не успевает сразу размагнититься, и ток I_К.З. достигает опасных для машины значений. При таком резком возрастании тока на валу генератора возникает значительный тормозящий момент, а на коллекторе появляется сильное искрение, переходящее в круговой огонь.

Р егулировочная характеристика. Регулировочная характеристика генератора параллельного возбуждения I_B=f(I) при U=const и n=const имеет такой же вид, как и у генератора независимого возбуждения.