§ 17.3. Генератор постоянного тока с независимым возбуждением

Основной признак классификации машин постоянного тока — способ создания магнитного потока основных полюсов, т. е. потоке возбуждения. Вид возбуждения магнитного потока влияет на характеристики машин, в частности генераторов постоянного тока. При независимом возбуждении (см. рис. 17.б) обмотку возбуждения ОВ подключают к вспомогательному источнику электрической энергии.

206

(у машин малой мощности часто для возбуждения используют постоянный магнит), так что Ф остается постоянным и не зависит от тока нагрузки.

Характеристика холостого хода генератора представляет собой зави­симость напряжения холостого хода от тока возбуждения; она определяется свойствами магнитной цепи машины. Так как э. д. с. якоря прямо пропорциональна произведению частоты вращения якоря и магнитного потока, то при Ω = const зависимости Е_я(I_в) и Ф(I_в) совпадают с точностью до масштабного множителя (рис. 17.7). Кривая U_х(I_в) =E_я(I_в) имеет загиб, обусловленный насыщением стали магнитопровода при больших токах возбуждения. Она имеет две ветви: восходящую, полученную при монотонном возрастании I_в от 0 до (1,2 ÷1,3) I_{в ном}, и нисходящую, соответствующую уменьшению I_в до нуля. Несовпадение этих ветвей обусловлено явлением гистерезиса при намаг­ничивании стали магнитопровода. Наличие начального потока Ф₀ и э.д.с. E_я отличных от нуля, при I_в = 0 связано с остаточной намагниченностью магнитопровода.

Нагрузочные характеристики генератора (рис. 17.8) представляют собой зависимости напряжения на якоре U_я от тока возбуждения I_в при различных значениях тока нагрузки (тока якоря I_я). Кривая U_я(I_в) при I_я = 0 соответствует характеристике холостого хода (берется среднее значение восходящей и нисходящей ветвей). При возрастании тока якоря I_я напряжение U_я уменьшается за счет падения напряжения на сопротивлении якоря R_я, а также из-за снижения E_я, обусловленного уменьшением магнитного потока основных полюсов, вызванного реакцией якоря:

ΔU= I_яR_я + ΔU_ря. (17.3)

Реакцией якоря называют воздействие магнитного поля, образо­ванного током якоря, на магнитное поле в зазоре. При установке щеток на геометрической нейтрали NN магнитное поле якоря перпендикулярно полю основных полюсов (рис. 17.9). При этом одна сторона полюса размагничивается (ΔФ_), а другая — намагни­чивается (ΔФ ₊). В насыщенной машине вследствие нелинейности кривой намагничивания (рис. 17.10) ΔФ₊ < ΔФ_; следовательно, в сред­нем магнитный поток уменьшается. С помощью компенсационной обмотки влияние реакции якоря уменьшается до пренебрежимо малого значения.

Внешняя характеристика генератора представляет собой зависимость U_я(I_я) при I_в = const; Ω = const. Такая характеристика может быть построена по точкам пересечения нагрузочных характеристик с линией ВВ (см. рис. 17.8).

На рис. 17.11 приведена регулировочная характеристика генератора I_в(I_я) при U_я = const; Ω = const. Эта характеристика определяет закон изменения тока возбуждения I_в в зависимости от тока якоря I_я обеспечивающий постоянство напряжения на нагрузке. Регулировочную характеристику строят по точкам пересечения нагрузочных характеристик с линией АА (см. рис. 17.8).