7.3 Характеристики генератора незалежного збудження

7.3.1 Характеристика холостого ходу

Незалежне збудження використовується дуже часто для живлення ГПС для регулювання систем електроприводу (система Леонарда). Характеристика Е=f(І_зб); =const; І_а=І=0, в деякому масштабі повторює характеристику намагнічування машини, тому що

U₀=Е=КФ=КеФ.

Рисунок 7.3 – Схема досліду ХХ

Вона також дозволяє оцінити ступінь насичення магнітної системи. Точка N по середині "коліна" теоре­тичної ХХХ (слабо насичена зона) виби­рається тому, що робота ГПС в глибокій зоні насичення обмежує регулювальні можливості генератора. Прямолінійна частина ХХХ дає нестійку роботу гене­ратора. Коли І_зб=0, Е=Е_ост, тому що Ф_ост=(1...3)%Ф_н (рис.7.4).

Рисунок 7.4 – Характеристика XX

7.3.2 Навантажувальна характеристика

Залежність U =f(І_зб); =const; I_а=const. Напруга U завжди менше ЕРС Е із-за падіння напруги R_аI_a. їх вплив оцінюється навантажувальною характеристикою. Характеристичний трикутник АВС, (у якого ВС – внутрішнє падіння напруги в генераторі; АВ - вплив реакції якоря) дозволяє оцінити як реакцію якоря, так і вплив R_аI, а також побудува­ти зовнішню та регулювальну характеристики ГПС.

АВС будується слідуючим чином:

1. Будується ХХХ та навантажувальна характеристики (рис.7.5).

Рисунок 7.5 – Побудова АВС

2. Вибирається значення струму І_зб і знаходиться напруга (точка С).

3. Паралельно осі ординат відкладається відрізок (І_а=І_н, або І_а=0,5І_н).

4. Через точку В паралельно осі абсцис відкладається відрізок ВА до перетину з ХХХ в точці А. Трикутник АВС і є характеристич­ний. Відрізок СF – повне падіння напруги в якірній обмотці і ВF - зменшення ЕРС Е завдяки дії реакції якоря.

7.3.3 Зовнішня характеристика

Залежність U=f(І_а); =const; R_зб= const (I_зб=const). Ця характеристика знімається за схемою (рис.7.3) підключенням опору R_н слідуючим чином:

а) встановлюють І_зб, щоб струм навантаження І=І_аа за умови U=U_н;

б) потім (не змінюючи І_зб) розвантажують генератор до І_а=0, записуючи показання амперметра А, та вольтметра U;

в) разом з цим змeншується R_аІ_а та реакція якоря і напруга U зростає до U₀=Е, тобто має місце зміна напруги U=U₀-U_н.

Рисунок 7.6 – Зовнішня характеристика

Зовнішню характеристику будують у відносних одиницях в долях U_н та І_ан. Інколи знімають зовнішню ха­рактеристику на падіння напруги, починаючи з І_а=0; U=U₀ і до струму І_а=1,25 І_ан.

Зовнішню характеристику мож­на побудувати маючи АВС та XXX:

а) будуємо XXX;

б) характеристичний трикутник А_нВ_нС_н будуємо так, щоб А_н була на XXX, а точка С_н на відстані С_нС_к=U_н=1;

в) С_кА₀ дає напругу U₀=Е;

г) А₀С_к=)Д₀=Е на ХХХ.

Точку Д₁ будуємо аналогічно, наприклад для І_а=0,5І_ан зменшуємо А_НС_Н пополам в точці G. Зносимо С_HG паралельно самій собі в положення А₁С₁. Проектуємо С₁ в точку Д₁ (рис.7.7). З'єднуємо точки Д₀; Д₁; Д_н і будуємо зовнішню характеристику.

1,0 0,5 0,5 С_к

Рисунок 7.7 – Побудова зовнішньої характеристики

7.3.4 Регулювальна характеристика

Залежність І_зб=f(І_а); =const; U = const.

Зміна навантаження за умови I_зб=const призводить до сут­тєвої зміни напруги U, що є не бажаним явищем.

Для підтримки U = const, коли І=Varia, потрібно регулю­вати струм збудження (збільшувати з підвищенням І, та навпаки):

а) в першому випадку буде висхідна гілка регулювальної характерис­тики (рис. 7.8);

б) в другому - нисхідна.

Середня крива вважається практичною регулювальною характерис­тикою генератора.

Регулювальну характеристику мож­на побудувати за характеристикою XX та АВС. Побудова здійснюється ана­логічно, як для зовнішньої характерис- тики (але в першому та четвертому квадрантах). Побудова наведена на рис.7.9 у наступному порядку:

1. Будуємо характеристику ХХ (для U_н=1).

2. Проводимо лінію ДС паралельно осі абсцис на відстані ОД= U_н=1.

3. Будуємо А _нВ _нС _н таким чином, щоб точка А була на XXX, а точ­ка С на прямій ДС.

Рисунок 7.8 – Регулювальна характеристика

4. Знаходимо струм збудження номінальний: І_зб.н.

5. Зносимо точку _н до перетину з І н=1 в точці N.

6. Ділемо сторону А _нС _н пополам в точці d.

7. Зносимо точку d на XXX в точку А₁.

8. Проводим лінію А₁С₁ || А _нС_н і будуємо А₁В₁С₁. Подальша по­будова аналогічна.

9. В режимі XX маємо точку d. В реальних умовах струм збудження зростає дещо швидше (пунктир рис.7.9).

7.3.5 Характеристика короткого замикання (КЗ)

Це є залежність І=f(І_зб); U=0, =const, яка знімається замиканням вихідних клем генератора накоротко. Якщо U=0, то E=U+R_aI=R_aI і, оскільки, R_а мала величина, то потрібно, щоб E також була мала.

Проведення досліду КЗ починають з мінімально можливих значень струму збудження, щоб струм якоря І не був досить великий. Зви­чайно дослід проводять до значень І=(1,25...1,3)І_н.

Рисунок 7.9 – Побудова регулювальної характеристики

Залежність І=f(І_зб) є практично пряма лінія.

Для І_зб=0 (завдяки дії Ф_ост) струм І0 і для МПС вели­кої потужності може дорівнювати номінальному. Тому перед початком досліду маши­ну слід повністю розмагнітити.

1 - характеристика КЗ не розмагніченого генератора;

2 - характеристика розмагніченого генератора

Рисунок 7.10 – Характеристики КЗ