Вопросы для самопроверки

1. Что происходит в короткозамкнутой секции за период коммутации?

2. Какую коммутацию называют прямолинейной?

3. Каковы условия получения прямолинейной коммутации?

4. В каких случаях получается криволинейная коммутация?

5. Как можно улучшить коммутацию сдвигом щеток с физической нейтрали

6. Для чего предназначены дополнительные полюса и как включены их обмотки?

Глава VI

ГЕНЕРАТОРЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА И ИХ ХАРАКТЕРИСТИКИ

§ 1. Системы возбуждения генераторов

Для создания магнитного потока в полюсах машины обмотка возбуждения полюсов должна питаться постоянным током.

Если обмотку возбуждения питать от постороннего источника тока (аккумулятора, батареи или другой машины постоянного тока), то получится генератор с независимым возбуждением. Такие машины в сельском хозяйстве распространения не нашли, так как обмотку возбуждения проще питать от якоря того же генератора. Если обмотка возбуждения питается током от своего якоря, то такие машины называют генераторами с самовозбуждением.

Генераторы с самовозбуждением в зависимости от способа соединения обмоток возбуждения с якорем называют генераторами с параллельным, последовательным и со смешанным возбуждением.

Мощность, затрачиваемая на возбуждение, не превышает 1—3% мощности генератора.

55

Каждая электрическая машина характеризуется номинальными величинами, которые указываются на ее заводском щитке. Основные номинальные величины машин постоянного тока следующие:

а) номинальная мощность генератора Р_н (кет) — это мощность на его зажимах, которую он может отдать потребителям; под номинальной мощностью двигателя Р_а (кет) понимают полезную механическую мощность, которую он развивает на валу;

б) номинальное напряжение U_K указывается на заводском щитке электрической машины и соответствует номинальному режиму ее работы;

в) номинальная сила тока /_н определяется по номинальной мощности и номинальному напряжению и указывается на заводском щитке;

г) номинальное число оборотов п_н.

§ 3. Генератор независимого возбуждения и его характеристики

У генератора независимого возбуждения обмотка возбуждения В питается от постороннего источника тока (А — аккумулятор) (рис. 50, а). Ток возбуждения i_B, проходя по обмотке возбуждения, создает в полюсах магнитный поток Ф, пронизывающий обмотку якоря. При вращении якоря первичным двигателем со скоростью п об/мин в обмотке якоря индуктируется э. д. с. Е_я, величина которой, согласно формуле (18), зависит от магнитного потока и числа оборотов якоря в минуту

Е_я = С%пФ.

Если к зажимам генератора подключить нагрузку, то в цепях якоря и нагрузки потечет ток нагрузки /_нг.

Первичный двигатель создает на валу генератора вращающий момент М_вр. При холостом ходе вращающий момент называют моментом холостого хода М₀, он затрачивается на преодоление механических потерь в машине (трение щеток о коллектор, трение в подшипниках, трение якоря о воздух, вентиляционные потери) и на покрытие потерь в стали машины на гистерезис и вихревые токи.

56

Рис. 50. Генератор независимого возбуждения:

а — схема; б — к понятию об электромагнитном моменте генератора.

проводник обмотки якоря действует электромагнитная сила

Гэм⁼⁼^ер^я> (33)

где В_ср — среднее значение магнитной ипдукции в воздушном зазоре (тл);

I — длина якоря (м);

i_R — ток в одной параллельной ветви обмотки якоря (а);

Г_эм — сила (н).

Определим направление этой силы F_BU, если якорь вращается по направлению часовой стрелки (рис. 50, б). Согласно правилу правой руки, ток в проводнике обмотки якоря идет от нас, а согласно правилу левой руки сила Г_Эм> приложенная к проводнику, направлена влево. Все эти силы, приложенные к проводникам обмотки, создают электромагнитный момент М_ш, направленный против

57

Мщ МQ -{- Мэм.

(36)

Это выражение называют уравнением моментов для генератора при постоянном числе оборотов его якоря (п = const).

Свойства генераторов или двигателей часто выражают графическим путем. Графическое выражение зависимостей между различными величинами электрических машин называют характеристиками.

Характеристики электрических машин могут быть получены опытным путем в лаборатории или путем расчетов.

Характеристика холостого хода. Характеристикой холостого хода называют зависимость напряжения на зажимах генератора от тока возбуждения при постоянных оборотах и токе нагрузки, равном нулю.

58

Рис. 51. Схема генератора незави- симого возбуждения для снятия характеристик холостого хода, внешней и регулировочной.

59

о d

Рис. 52. Характеристики генератора: а — холостого хода; б — регулировочная.

60

Рис 53. Внешние характеристики:

а — на понижение напряжения; б — на повышение напряжения, в,— векторная диаграмма.

шается (рис. 53, а). Изменение напряжения AU определяют в процентах от номинального значения

Atf% = ^V^-100, (37)

^и н

где &U% составляет 5—15% U_H. Если бы продолжать нагружать генератор далее и затем замкнуть его зажимы накоротко, чего делать нельзя, то можно было бы получить продолжение внешней характеристики. В точке пересечения кривой с осью абсцисс получилось бы значение тока короткого замыкания /_к.. Ток короткого замыкания раз в 20 больше номинального тока. Обмотку якоря защищают от токов короткого замыкания путем установки в цепи нагрузки предохранителей.

Для схемы возбуждения, изображенной на рисунке 50, ток нагрузки /щ, равен току якоря /_я. Так как обмотка якоря обладает омическим сопротивлением /?_я, то ток якоря /_я наводит в ней э. д. с. активного сопротивления Е_а, численно равную произведению /_я/?_я, т. е.

Е_а = /_ЯЛ_Я.

61

62

La =1яЯя 1 “ 6

Рио. 54. Опыт короткого замыкания: а — схема, б — характеристика, в — векторная диаграмма.

короткого замыкания от тока возбуждения при постоянных оборотах и напряжении, равном нулю

/_к = / (f_B) при п — const и U = 0.

При снятии характеристики короткого замыкания величина тока короткого замыкания не должна превышать номинального значения. Для этого в цепь возбуждения, кроме регулировочного реостата, включают дополнительное сопротивление #_доб, чтобы значительно уменьшить ток возбуждения i_B (рис. 54, а). Обмотку якоря замыкают накоротко через амперметр.

Так как ток возбуждения и соответственно магнитный поток Ф при снятии характеристики имеют очень малую величину, то сталь машины не насыщена, и характеристика короткого замыкания имеет вид прямой линии (рис. 54, б). Начинается она не с нуля вследствие наличия в полюсах остаточного магнетизма. Можно построить

63