Внешняя характеристика

Зависимость напряжения U на зажимах якоря генератора от тока нагрузки (тока обмотки якоря) I при неизменной величине тока возбуждения ( I_В = const ) и неизменной частоте вращения ( n  const ) называют внешней характеристикой U  f (I_а).

Таблица 3 – Внешняя характеристика

№ опыта	Ia	U	Примечание
	A	B
1	0	100	Ia = 0,1 A Iан = 1 А
2	0,4	97
3	0,6	95
4	0,8	92
5	1	91

U, B

Строим внешнюю характеристику U  f (I_а).

I_A, A

Рисунок 4 – Внешняя характеристика U  f (I_а)

По характеристике находят процентное увеличение напряжения при сбросе нагрузки:

где U_н – напряжение при I_a = I_ан.

Регулировочная характеристика

Зависимость тока возбуждения в I от тока якоря a I генератора при неизменном напряжении ( U  const ) на зажимах нагрузки и неизменной частоте вращения якоря генератора ( n  const ) называют регулировочной характеристикой I_В  f (I_а) .

Таблица 4 – Регулировочная характеристика

№ опыта	IB	Ia	Примечание
	A	A
1	0,22	0	UН = 200 В Iан = 1 А
2	0,26	0,09
3	0,28	1,2
4	0,29	1,8
5	0,3	2

Строим регулировочную характеристику I_В  f (I_а).

I_A, A

I_B, A

Рисунок 5 – Регулировочная характеристика I_В  f (I_а)

По регулировочной характеристике определяется процентное изменение тока возбуждения:

где I_вн – ток возбуждения при I_a = I_ан , а I_в0 – ток возбуждения при I_a = 0.

Характеристика короткого замыкания

I_K, А

Зависимость тока якоря I_К генератора от тока возбуждения I_В при напряжении на зажимах якоря равном нулю ( U  0 ) и неизменной частоте вращения якоря ( n  const ) называют характеристикой короткого замыкания I_К  f ( I_В).

I_В, А

Рисунок 6 – Характеристика короткого замыкания I_К  f ( I_В)

Анализ полученных данных

Характеристика холостого хода:

• Зависимость E = f (I_B) является нелинейной, т.к. сталь машины насыщается, и характеристика приобретает криволинейный характер.

• Нисходящая и восходящая ветви ХХХ не совпадают, т.к. в процессе снятия данных происходит усиление магнитного потока остаточного намагничивания.

• Прямолинейные участки графиков соответствуют ненасыщенной магнитной системе машины. По мере увеличения тока возбуждения, происходит насыщение магнитной системы и график начинает искривляться.

• Полная ХХХ генератора независимого возбуждения отличается от расчетной ХХХ тем, что расчетная ХХХ проходит через начало координат, а полная ХХХ образует основную петлю намагничивания.

Нагрузочная характеристика:

• Данная характеристика выражает зависимость напряжения U на выходе генератора от тока возбуждения I_в при неизменных токе нагрузки, например номинальном, и частоте вращения. При указанных условиях напряжение на выводах генератора меньше ЭДС, поэтому нагрузочная характеристика располагается ниже характеристики холостого хода.

• Нагрузочная характеристика нелинейная, т.к. ток возбуждения уменьшается. Вместе с ним уменьшается степень насыщения магнитной цепи генератора, а, следовательно, и ослабляется размагничивающее действие реакции якоря.

Внешняя характеристика:

• Для снятия этой характеристики устанавливается такой ток в обмотке возбуждения, чтобы при холостом ходе генератора напряжение на его зажимах было равно номинальному. Затем нагрузка генератора возрастает при неизменном токе в обмотке возбуждения. С возрастанием нагрузки (тока в якоре генератора I_Я) увеличивается как падение напряжения в сопротивлении его обмотки, так и размагничивающее действие реакции якоря, что вызывает понижение напряжения. При изменении нагрузки от нуля до номинальной напряжение на зажимах генератора умень­шается на величину ΔU_ПН.

• Практическое значение внешней характеристики: за счет насыщения стали повышение напряжения будет меньше, чем понижение, так. кап размагничивающее действие реакции якоря будет сказываться тем сильнее, чем меньше степень насыщения стали.

Регулировочная характеристика:

• Для того чтобы сохранить напряжение неизменным, необходимо регулировать ток возбуждения. Закон регулирования тока возбуждения с целью сохранения постоянства напряжения при изменении нагрузки дает регулировочная характеристика. Начинают снимать ее в режиме холостого хода, когда I = 0. При увеличении тока нагрузки ток возбуждения I_В необходимо несколько увеличить, чтобы скомпенсировать уменьшение напряжения из-за падения напряжения и размагничивающего действия реакции якоря.

• Практическое значение регулировочной характеристики: показывает, как нужно регулировать ток возбуждения, чтобы при изменении нагрузки напряжение генератора оставалось постоянным.

Характеристика короткого замыкания:

• Характеристика короткого замыкания, полученная из опыта, не проходит через начало координат, т.к. при снятии характеристики короткого замыкания электродвижущая сила мала и поэтому поток мал и машина не насыщена, то зависимость I=f(I_B) практически прямолинейна. При I_B = 0 из-за наличия остаточного магнитного потока ток и в крупных машинах близок к номинальному току или даже больше его и данная характеристика снимается без предварительного размагничивания машины.

• Зависимость I_K = f (I_B) является линейной, т.к. ток в обмотке возбуждения будет значительно меньше номинального, магнитная система будет не насыщена, и характеристика короткого замыкания представляет собой прямую линию.