Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
2354.pdf
Скачиваний:
44
Добавлен:
07.01.2021
Размер:
6.14 Mб
Скачать

В зависимости от преобладания МДС, созданных последовательной или параллельной обмоткой возбуждения, машина по своим характеристикам может быть близка к машинам с последовательным или параллельным возбуждением. Основной обмоткой возбуждения считается та, которая создает не менее 70% всей намагничивающей силы. Обычно основная часть магнитного потока главных полюсов создаётся параллельной обмоткой.

Параллельная и последовательная обмотки могут быть включены согласно, т.е. МДС, создаваемые обмотками, имеют одинаковое

направлен е,

ли встречно, когда направления МДС противополож-

При

ны. В больш нстве машин смешанного возбуждения применяется со-

Сгласное соед нен е обмоток, т.е. МДС двух обмоток складываются.

согласном включении главную роль играет параллельная обмот-

ка, в то время как последовательная выполняет функцию компенса-

б

ции реакц

якоря падения напряжения в его цепи. Этим достигает-

ся автомат ческое регулирование напряжения в некоторых пределах изменен я нагрузочного тока. Встречное включение применяется в особых случаях, напр мер, в сварочных генераторах для получения внешней характеристики, лизкой к источнику тока.

станы, грузовые подъёмникиА, насосы, компрессоры).

Двигатели смешанного воз уждения применяют обычно там, где требуются значительные пусковые моменты, быстрое ускорение при разгоне, устойчивая ра ота и допустимо лишь небольшое снижение частоты вращения при увеличении нагрузки на вал (прокатные

9.8. Характеристики генераторов постоянного тока

Основными величинами, характеризующими работу ГПТ, явля-

ются: вырабатываемая мощность Р2, напряжение на выходе генерато-

 

Д

ра UГ, выходной ток нагрузки IГ, ток возбуждения IВ, частота враще-

ния якоря n [7, 12].

 

Характеристики генератора показывают его рабочие свойства.

 

И

Каждая из характеристик показывает зависимость между двумя из указанных основных величин при неизменных остальных. Эти зависимости имеют различный вид для генераторов разных типов. Снятие всех характеристик машины производится при постоянной номинальной частоте вращения якоря nн = соnst, так как при изменении скорости вращения значительно изменяются все характеристики генератора, а нормально большинство генераторов работает только при постоянной частоте.

236

Характеристика холостого хода показывает зависимость на-

пряжения на выходе генератора от тока возбуждения UГ = f(IВ),

снятую при отсутствии нагрузки (IГ = 0), т.е. при разомкнутых выво-

дах генератора.

 

 

 

 

 

 

 

 

Нагрузочная характеристика – зависимость напряжения на вы-

ходе генератора при работе с нагрузкой от тока возбуждения UГ = f(IВ),

снятая при номинальном токе нагрузки (IГ = IГН).

 

 

Внешняя характеристика – зависимость напряжения на выходе

генератора при работе с нагрузкой от тока нагрузки UГ = f(IГ), снятая

при ном нальном токе возбуждения машины (IВ = IВН).

 

Регул ровочная характеристика – зависимость тока возбужде-

С

 

 

 

 

 

 

 

при работе с нагрузкой от тока генератора IВ = f(IГ), снятая при но-

минальном напряжени

на выходе генератора (UГ = UГН).

 

хема включен я генератора независимого возбуждения показа-

на на р с. 9.11. Реостат RР,

включенный в цепь возбуждения, даёт воз-

можность регул ровать ток IВ в о мотке возбуждения, а следователь-

ния

 

 

 

 

но, и основной магн тный поток машины. Обмотка возбуждения пита-

ется от

сточн ка постоянного тока: аккумулятора, выпрямителя или

же другого ГПТ, называемого в этом случае возбудителем. В случае

независимогобвоз уждения ток нагрузки IГ равен току якоря IЯ, а в ы-

ходное напряжение UГ

равно напряжению якорной обмотки.

 

 

 

IВ

RР

F1

A1

IЯ = IГ

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

A

А

 

 

 

UВ

 

 

 

 

ЕЯ

 

UГ

 

 

 

 

 

 

RЯ

n

RН

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

F2

 

 

 

 

 

 

 

A2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ПД

 

Рис. 9.11. Схема работы ГПТ независимого возбуждения

Опыт холостого хода ГПТ обычно проводят при различных зна-

чениях тока возбуждения IВ в диапазоне от нуля до значения, при ко-

тором UГ = (1,1 – 1,25)UГH. В ходе опыта измеряется напряжение на

 

 

 

 

 

 

 

И

выводах генератора UГ, равное ЭДС якорной обмотки

EЯ. Якорная

обмотка машины при этом разомкнута, ток в ней равен нулю, поэтому

отсутствует поле реакции якоря машины и тормозной электромагнит-

ный момент, который должен преодолеваться приводным двигателем

ПД. Типичный вид экспериментальной характеристики холостого хо-

да ГПТ независимого возбуждения показан на рис. 9.12.

 

237

При токе возбуждения IВ = 0 ЭДС генератора не равна нулю, а составляет 2 – 4% от UГH. Эта электродвижущая сила EЯ0 называется начальной или остаточной ЭДС, обусловлена наличием остаточного магнетизма в магнитной цепи генератора. Затем по мере увеличения тока возбуждения ЭДС растёт, изменяясь согласно кривой 1, напоминающей кривую первоначального намагничивания ферромагнитных материалов. На начальном участке характеристика холостого хода практически линейна, что объясняется отсутствием насыщения стали

магнитопровода. По мере увеличения тока возбуждения IВ и соответст-

венно магн тного потока индуктор постепенно начинает насыщаться и

нелинейность характер стики увеличивается. При достижении UГ ве-

С

она практически перестает увеличиваться, что

(1,1 – 1,25)UГH

свидетельствует о насыщении сердечников полюсов индуктора.

 

UГ

 

 

 

 

(1,1 – 1,25)UГH

 

 

 

 

личины

 

 

 

UГH

 

1

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

б

 

 

 

 

2

 

 

 

EЯ0

4

 

 

 

0

IВН

IВmax

IВ

 

А

 

Рис. 9.12. Характеристика холостого хода

 

ГПТ независимого возбуждения

 

 

При дальнейшем перемагничивании магнитной цепи генератора,

т.е. циклическом уменьшении и Дувеличении тока возбуждения IВ

от

IВmax до + IВmax со сменой полярности напряжения возбуждения

UВ,

можно получить гистерезисную петлю, соответствующую свойствам

сердечников полюсов машины. Проведя среднююИлинию между восходящей 2 и нисходящей 3 ветвями петли, мы получим расчётную характеристику холостого хода 4. Она позволяет оценить степень насыщения магнитной цепи машины.

Рабочая точка, соответствующая номинальному напряжению UЯН, обычно находится на «колене» кривой 4, так как при работе на прямолинейном участке напряжение генератора неустойчиво, а на участке насыщения возможность регулирования напряжения ограничена.

238

Нагрузочная характеристика UГ = f(IВ) снимается при номинальном токе генератора IГН и по форме повторяет характеристику холостого хода. В номинальном режиме напряжение на выводах генератора, согласно формуле (9.10), будет меньше ЭДС якоря EЯ на величину падения напряжения RЯIЯ, поэтому нагрузочная характеристика будет располагаться ниже характеристики холостого хода.

Внешняя характеристика UГ = f(IГ) (рис. 9.13, а) является основ-

ной эксплуатационной характеристикой генератора. Ток генератора IГ

изменяют в д апазоне (0 – 1,1)IГH при номинальном токе возбуждения

машины IВН

ном нальной частоте вращения nн = соnst. Снижение

напряжен я при увел чении нагрузки происходит за счёт внутренне-

С

го падения напряжен я якоря RЯIЯ. Небольшая нелинейность внешней

характер ст

ки генератора о ъясняется нелинейностью эффекта раз-

ки

магнич ван я магн топровода машины полем реакции якоря.

обычно

Наклон внешней характеристики к оси абсцисс (жёсткость

внешней характер ст ) оценивается номинальным изменением на-

пряжен я генератора при с росе нагрузки U%, которая для генера-

торов незав с мого воз уждения

составляет 5 – 15%.

 

А

 

U

%

= U Г0 U ГН

100% .

(9.24)

 

 

U ГН

 

 

При неизменном токе воз уждения напряжение на выходе гене-

ратора уменьшается с ростом нагрузки.

ля поддержания постоянно-

го значения UГ

нужно увеличивать ток возбуждения IВ при увеличе-

нии нагрузки и снижать его при её уменьшении, поэтому необходимо

знать зависимость тока возбуждения при работе с нагрузкой от тока

нагрузки IВ = f(IГ) при UГ = UГН.

 

И

 

 

 

 

 

а

 

Д

 

 

 

б

1

UГ

 

 

IВ

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

IВH

 

 

 

UГH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

2

 

 

 

 

 

 

0

IГН

IГ

0

IГН IГ

Рис. 9.13. Характеристики ГПТ независимого возбуждения: а – внешняя; б – регулировочная

239

Наличие гистерезиса кривой намагничивания машины приводит

к гистерезису регулировочной характеристики (рис. 9.13, б). При воз-

растании тока нагрузки регулировочная характеристика образует вос-

ходящую ветвь кривой 1, а при уменьшении тока – нисходящую ветвь

2. реднюю кривую 3, проведённую между восходящей и нисходящей

ветвями, называют практической регулировочной характеристикой.

Генератор параллельного возбуждения (рис. 9.14) работает в

режиме самовозбуждения и не нуждается в постороннем источнике

постоянного тока. Для самовозбуждения генератора необходимо, что-

бы в нём был небольшой магнитный поток остаточного намагничива-

ния, составляющ й 2 – 3% от величины нормального потока. При

нормальной эксплуатац

и остаточная намагниченность всегда сохра-

С

я нагрузки и остановки приводного двигателя

няется п сле отключен

генератора. Однако если машина по каким-либо причинам полностью

размагн чена, напр мер после первой сборки,

то её предварительно

нужно намагн т ть путём подключения обмотки возбуждения к ис-

точникупостоянного тока.

 

 

 

 

 

 

Если якорь генератора привести во вращение с некоторой, на-

пример ном нальной, частотой, то на выходных выводах появится

небольшое напряжение, пропорциональное величине потока остаточ-

ного намагничиванияб, и в цепи о мотки

 

возбуждения появится ток,

который создаст поток главных полюсов. В зависимости от направле-

ния тока в обмотке воз уждения этот поток может иметь согласное

или встречное направление по отношению к остаточному потоку.

Очевидно, что генератор может самовозбудиться только при соглас-

А

 

 

ном направлении обоих потоков, так как в этом случае суммарный

поток в машине увеличивается, что приводит к увеличению

яко-

ря и, в свою очередь, к увеличению тока возбуждения и магнитного

потока. Таким образом, генератор параллельного возбуждения будет

работать только при определённом направлении вращения или по-

 

 

ЭДС

 

лярности подключения цепи возбуждения относительно цепи якоря.

RР

IВ

A1

IГ

 

+

 

 

 

 

A

 

И

 

E1

IЯ

 

 

 

ЕЯ

 

ПД

UГ

RН

 

 

 

 

 

 

 

 

RЯ

n

 

 

 

E2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A2

 

 

 

 

Рис. 9.14. Схема работы ГПТ параллельного возбуждения

 

240

Ввиду того, что ток возбуждения IВ составляет 1 – 3% от номинального тока генератора IГН, характеристика холостого хода, нагрузочная и регулировочная характеристики генератора параллельного возбуждения практически не отличаются от характеристик генератора независимого возбуждения.

ЭДС

 

В то же время существенно отличается по характеру внешняя ха-

рактеристика генератора параллельного возбуждения (рис. 9.15, а). Это

объясняется тем, что помимо реакции якоря и падения напряжения

RЯIЯ на вел ч ну выходного напряжения генератора UГ сильное влия-

ние оказывает

зменен е тока возбуждения и соответственно магнит-

ного потока

 

якоря машины, связанное с изменением нагрузки,

так как цепь возбужден

я получает питание с выхода генератора.

 

UГ

а

 

 

UГ

б

 

 

 

UГ0

б

 

 

 

 

иUГH

 

UГH

 

 

 

 

 

А

IГН

IГ

 

0

IКЗ IГН

IКР

IГ

0

 

 

 

Рис. 9.15. Внешние характеристики ГПТ:

 

 

 

 

 

 

 

ЭДС

 

а – параллельного возбуждения; б – смешанного возбуждения

 

 

В случае параллельного возбуждения ток IГ

будет увеличиваться

только до определённого значения IКР = (1,5 – 2,5)IЯН, называемого кри-

тическим током. После этого ток начинает уменьшаться вплоть до ко-

 

 

 

 

И

роткого замыкания, когда его величина определяется только

 

оста-

точного намагничивания и сопротивлением цепи якоря IКЗ = EЯ0/RЯ. Такой характер внешней характеристики объясняется размагничиванием машины в результате уменьшения тока возбуждения, вызванного уменьшением напряжения генератора с ростом нагрузки.

Самовозбуждение генератора смешанного (рис. 9.16) возбуждения протекает так же, как и с параллельным возбуждением. Последовательная обмотка при согласном включении относительно параллельной рассчитывается так, чтобы её МДС несколько превышала размагничивающую МДС реакции якоря. За счёт этой избыточной МДС последовательная обмотка подмагничивает генератор, увеличивая магнитный поток и соответственно ЭДС якоря, чем компенсирует падение напряжения в цепи якоря.

241

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]