22. Сварочный генератор с двойной полюсной системой.

Рассматриваемая машина иначе называется сварочным генератором с "расщепленными" полюсами. Одна из них схематически представлена на рис. 5-71. Здесь мы имеем двойную полюсную систему N₁—N₂ и S₁—S₂, причем полюсы N₁ и S₁ слабо насыщены, а полюсы N₂ и S₂ сильно насыщены (их сердечники имеют сравнительно небольшое сечение). Обмотка возбуждения присоединена к главной щетке В и к вспомогательной щетке b, помещенной между главными щетками А и В, находящимися на геометрической нейтрали.

Рис. 5-71. Сварочный генератор

 При нагрузке, когда в якорной обмотке будет иметь место ток I_а, создается поперечная реакция якоря, которая будет размагничивать полюс N₁ (набегающую половину двойного полюса N₁—N₂) и подмагничивать полюс N₂ (сбегающую половину двойного полюса N₁—N₂). To же будем иметь для двойного полюса S₁—S₂. Так как полюсы N₁ и S₁ слабо насыщены, то их потоки сильно уменьшатся, потоки же полюсов N₂ и S₂ останутся почти без изменения, так как эти полюсы имеют сильное насыщение. В результате получим большое уменьшение напряжения U на щетках А—В. Напряжение U_в на щетках b—В почти не изменяется, так как оно зависит от потоков полюсов N₂ и S₂.

Внешние характеристики сварочного генератора показаны на рис. 5-72. Они достаточно благоприятны для целей электрической сварки. Установка наибольшего тока (тока короткого замыкания) достигается при помощи реостата в цепи возбуждения, показанного на рис. 5-71. Реактивная катушка L в цепи якоря служит для сглаживания тока при его резких колебаниях.

Рис. 5-72. Внешние характеристики сварочного генератора.

23. Трехщеточный генератор.

В трехщеточных генераторах обмотка возбуждения присоединяется к одной из главных щеток и к третьей (вспомогательной) щетке, сдвинутой относительно главной примерно на 120° (рис. 5-73). Такие генераторы мощностью от 65 до 25 Вт применяются в качестве источников тока на автомобилях. Они должны работать с нагрузкой, так как в противном случае при большой скорости вращения их напряжение U может чрезмерно возрасти. Постоянное напряжение U здесь может быть получено только при параллельной работе с аккумуляторной батареей. При этом ток генератора I остается почти постоянным при изменении скорости вращения в широких пределах (примерно 6:1).

Рис. 5-73. Трехщеточный генератор.

 Напряжение между щетками А и b, подведенное к обмотке возбуждения будет в основном определяться потоком набегающей половины полюса, а этот поток при увеличении тока якоря будет уменьшаться из-за поперечной реакции якоря. Следовательно будет уменьшаться ток возбуждения, что ограничивает увеличение тока якоря.

На рис. 5-74 приведены характеристики генератора, которые показывают, что в пределах изменения скорости от n₁ до n₂ генератор отдает ток I_н нагрузке (например, лампам накаливания) и ток I—I_н аккумуляторной батареи. При скорости вращения, меньшей n₀, генератор автоматически отключается при помощи специального реле и снова включается при помощи того же реле, когда скорость будет больше n₀. При скорости, превышающей n₂, генератор также отключается и начинает работать без нагрузки, что, как отмечалось, может привести к чрезмерному возрастанию напряжения U. Чтобы этого не было, в цепь обмотки возбуждения включается плавкий предохранитель, разрывающий эту цепь при возрастании тока возбуждения сверх допустимого.

Рис. 5-74. Характеристики трехщеточного генератора.

 Рассмотренный трехщеточный генератор в последнее время заменяется обычным генератором, постоянство напряжения которого поддерживается при помощи вибрационного регулятора, что создает лучшие условия для работы аккумуляторной батареи.

Можно при помощи двух генераторов независимого возбуждения получить двухступенчатый усилитель (рис. 5-75). Здесь общий коэффициент усиления будет равен произведению коэффициентов усиления отдельных машин k_y=k'_yk"_y. Он будет, следовательно, значительно больше, чем в предыдущем случае; для нормальных машин при мощности на выходе порядка 30 кВт k_у=1000-1200.

Рис. 5-75. Двухступенчатый усилитель, полученный из двух генераторов независимого возбуждения .

 Рассмотренные усилители во многих случаях малопригодны для автоматических устройств. Основным их недостатком является большая "инерционность" цепей возбуждения, имеющих большие индуктивности. Следовательно, здесь мы не будем иметь быстро-отзывчивой реакции на изменение входной мощности Р_вх, что обычно требуется от усилителей. Кроме того, даже двухступенчатый усилитель, состоящий из двух обыкновенных генераторов, имеет недостаточный коэффициент усиления, особенно при малой мощности генераторов.

Отмеченные недостатки в значительно меньшей степени проявляются в электромашинном усилителе поперечногo поля, называемом сокращенно ЭМУ поперечного поля. Схема соединения его обмоток показана на рис. 5-76.

Рис. 5-76. Схема ЭМУ поперечного поля.

 ЭМУ поперечного поля представляет собой коллекторную машину постоянного тока (обычно двухполюсную). Ее якорь не отличается от якоря нормальной машины, статор выполняется явно- или неявнополюсным. На коллектор накладываются две пары щеток: поперечные b—b и продольные a—a. Поперечные щетки b—b обычно замыкаются накоротко. На статоре помещаются обмотки возбуждения У₁, У₂, У₃, …, называемые обмотками управления, и компенсационная обмотка K, действующая по той же оси, что и обмотки управления, т. е. по продольной оси машины. Продольные щетки а—а являются рабочими щетками; от них берется выходная мощность, подводимая, например, к исполнительному двигателю. Работа ЭМУ поперечного поля протекает следующим образом.

Ток в обмотке У₁ (или токи обмоток У₁, У₂, У₃, …) создает продольный поток, который будет наводить в обмотке якоря при его вращения э.д.с. Ее наибольшее значение будем иметь на щетках b—b, поставленных на геометрической нейтрали; на щетках а—а она равна нулю. Так как щетки b—b замкнуты, то в обмотке якоря возникнет ток i_b, причем достаточно иметь очень небольшой продольный поток, чтобы этот ток был большим. Ток i_b, протекая по обмотке якоря, создает сильное поперечное поле, которое при вращении якоря будет наводить э.д.с. на щетках а—а. Таким образом, это поле является рабочим полем машины, что и дало повод к ее названию. Ток i_a, поступающий во внешнюю цепь, проходит и по обмотке якоря и создает н.с., действующую против н.с. обмотки У₁. Мы в этом можем убедиться, определяя при заданном направлении потока обмотки У₁ направления созданных им токов i_b и затем токов i_a, созданных поперечным потоком (отметим, что полярность щеток а—а при данном направлении продольного потока не зависит от направления вращения якоря, так как при его изменении изменится по направлению ток i_b, а следовательно, и поперечный поток).

Отношение полезной мощности Р₂ к потребляемой Р₁ называет­ся к. п. д. машины. К. п д машин постоянного тока колеблется в пределах 0,75—0,97 и зависит от мощности. Более высокими к. п.д. обладают ма- шины большей мощности.

Коэффициент полезного действия генератора

.

Коэффициент полезного действия двигателя

,

где ∑P — сумма перечисленных выше потерь.

Значения к.п.д. современных машин постоянного тока при номинальной нагрузке приведены в виде кривой на рис. 5-77.

Рис. 5-77. Коэффициент полезного действия машин постоянного тока.