Генераторы с последовательным возбуждением[править | править исходный текст]

Генераторы постоянного тока с последовательным возбуждением имеют обмотку возбуждения, включенную последовательно с якорной обмоткой.

Ток в обмотке возбуждения равен току (нагрузке) генератора : .

Так как нагрузка при холостом ходе равна нулю, то и ток возбуждения равен нулю, следовательно, характеристику холостого хода, то есть зависимость напряжения на зажимах генератора от тока возбуждения при постоянном числе оборотов в данном генераторе снять невозможно.

Электрическое напряжение на зажимах генератора с последовательным возбуждением при холостом ходе составляет всего несколько процентов от номинального, оно обусловлено действием магнитного поля остаточного магнетизма стали генератора.

Чтобы возбудить генератор, необходимо присоединить к нему внешнюю цепь (потребителя электроэнергии), тем самым создав условие для возникновения тока в обмотке возбуждения.

Внешняя характеристика генератора постоянного тока с последовательным возбуждением

Внешняя характеристика: напряжение на зажимах генератора вначале растёт вместе с нагрузкой (участок кривой), а затем начинает уменьшатся. Это объясняется так: вначале с ростом нагрузки растёт и ток возбуждения , так как . Следовательно, растут электродвижущая сила и напряжение на зажимах генератора. Однако по мере увеличения нагрузки напряжение на его зажимах начинает спадать, потому что падение напряжения внутри якорной обмотки становится всё более ощутимым. Кроме того, электродвижущая сила генератора по мере магнитного насыщения стали генератора увеличивается очень мало, поэтому, невзирая на её некоторый рост, напряжение на зажимах генератора после некоторой предельной нагрузки начинает уменьшаться.

Регулировочную характеристику генератора с последовательным возбуждением снять невозможно, потому что при изменении нагрузки генератора невозможно подобрать ток его возбуждения так, чтобы сохранить напряжение на зажимах генератора постоянным по величине.

Недостаток генератора с последовательным возбуждением — резко выраженная зависимость напряжения от нагрузки . Из-за этого генераторы с последовательным возбуждением редко применяются на практике, так как большинство потребителей электроэнергии требует для своей нормальной работы строго определённое напряжение.

Генераторы с последовательным возбуждением могут применяться только в условиях строгого постоянства нагрузки, например, для питания электровентиляторов, электронасосов, электропривода станков.

Генераторы со смешанным возбуждением[править | править исходный текст]

В генераторе со смешанным возбуждением имеются две обмотки возбуждения: основная (подключена параллельно к якорной обмотке, состоит из большого числа витков тонкой проволоки) и вспомогательная (подключена последовательно к якорной обмотке, состоит из относительно небольшого числа витков относительно толстой проволоки). В цепь обмотки параллельного возбуждения включен реостат возбуждения, с помощью которого регулируется ток возбуждения в этой обмотке.

Наличие параллельной и последовательной обмоток возбуждения в генераторе даёт возможность сочетать в нём характеристики генераторов с параллельным и последовательным возбуждением.

Характеристика холостого хода генератора постоянного тока со смешанным возбуждением

Характеристика холостого хода

Так как генератор при холостом ходе отключен от внешней цепи, то его нагрузка равна нулю . Ток возбуждения в последовательной обмотке возбуждения также равен нулю. Характеристика холостого хода генератора постоянного тока со смешанным возбуждением аналогична характеристике холостого хода генератора постоянного тока со параллельным возбуждением.

Процесс самовозбуждения генератора со смешанным возбуждением такой же, как и у генератора постоянного тока со параллельным возбуждением, так как последовательная обмотка возбуждения не принимает участия в самовозбуждении генератора из-за отсутствия в ней в это время тока возбуждения.

Внешняя характеристика генератора постоянного тока со смешанным возбуждением

Внешняя характеристика

Вид внешней характеристики генератора со смешанным возбуждением зависит от соотношения магнитных потоков от обмоток параллельного и последовательного возбуждения, а также от направления магнитных потоков, создаваемых этими обмотками.

При холостом ходе генератора напряжение на его зажимах равно номинальному . При включении нагрузки и последющем её росте напряжение начинает изменяться.

• График 1 относится к генераторам, у которых преобладает магнитный поток от обмотки последовательного возбуждения. С ростом нагрузки напряжение на зажимах начинает увеличиваться и достигает максимума при нагрузке ниже номинальной , затем напряжение начинает спадать. Когда нагрузка становится номинальной, напряжение всё-таки выше номинального .

• График 2 относится к генераторам, у которых напряжение на зажимах при номинальной нагрузке такое же, как и при холостом ходе. Это достигается регулированием тока возбуждения параллельной обмотки с помощью реостата. Всё-таки напряжение вначале несколько растёт, и, достигнув максимума, спадает.

• График 3 относится к генераторам, у которых преобладает магнитный поток от обмотки параллельного возбуждения. Напряжение при номинальной нагрузке ниже номинального напряжния .

• График 4 показывает, что произойдёт, если обмотку с последовательным возбуждением включить таким образом, что она будет создавать магнитное поле, направленное навстречу магнитному полю, создаваемому параллельной обмоткой возбуждения. По мере увеличения нагрузки генератора и соответственно тока возбуждения последовательной обмотки быстрота убывания напряжения на зажимах генератора всё более и более возрастает. Нагрузка генератора не успевает достигнуть номинальной величины, а напряжение уже становится равным нулю.

Регулировочная характеристика генератора постоянного тока со смешанным возбуждением

Регулировочная характеристика

Наличие двух обмоток при их согласном включении позволяет получать приблизительно постоянное напряжение генератора при изменении нагрузки. Подбирая число витков последовательной обмотки так, чтобы при номинальной нагрузке создаваемое ею напряжение компенсировало суммарное падение напряжения при работе машины с одной только параллельной обмоткой, можно добиться, чтобы напряжение при изменении тока нагрузки от нуля до номинального оставалось практически неизменным.

При холостом ходе генератора ток возбуждения равен некоторой величине , а затем с ростом нагрузки он начинает спадать. Это объясняется тем, что с появлением нагрузки вступает в действие последовательная обмотка возбуждения, магнитное поле которой действует согласно с магнитным полем параллельной обмотки возбуждения. Для поддержания постоянства результирующего магнитного потока, а значит, и постоянства напряжения на зажимах генератора необходимо вначале несколько снижать ток возбуждения в параллельной обмотке возбуждения.

Однако по мере роста нагрузки генератора и приближения её к номинальной ток возбуждения начинает расти. Это объясняется тем, что с ростом нагрузки генератора усиливается влияние реакции якоря, увеличивается падение напряжения в якорной обмотке, возникает магнитное насыщение в стали генератора и снижается напряжение на зажимах генератора. В данном случае для поддержания постоянства напряжения необходимо увеличивать ток в параллельной обмотке. В результате этого ток возбуждения параллельной обмотки достигает при номинальной нагрузке генератора величины, примерно равной току возбуждения при холостом ходе генератора.

Основное преимущество генераторов со смешанным возбуждением перед прочими типами генераторов постоянного тока — их способность поддерживать практически постоянным напряжение на своих зажимах при изменении нагрузки в широких пределах.

Недостатком генераторов со смешанным возбуждением является их боязнь коротких замыканий, а также сложность конструкции из-за наличия последовательной и параллельной обмоток возбуждения.