3. Типы генераторов постоянного тока

В зависимости от способа создания магнитного поля генераторы постоянного тока делятся на три группы: 1) генераторы с постоянными магнитами, или магнитоэлектрические; 2) генераторы с независимым возбуждением; 3) генераторы с самовозбуждением.

Магнитоэлектрические генераторы состоят из одного или нескольких подковообразных постоянных магнитов, в поле которых вращается якорь с обмоткой. Ввиду малой вырабатываемой мощности генераторы этого типа для промышленных целей употребляются в малой степени.

У генераторов с независимым возбуждением обмотка полюсов питается от постороннего, не связанного с генератором, источника постоянного напряжения (аккумуляторы, выпрямители и др.)

Питание обмотки возбуждения полюсов генератора с самовозбуждением осуществляется со щеток якоря самой машины. Принцип самовозбуждения заключается в следующем. При отсутствии тока в обмотке возбуждения якорь генератора вращается в слабом магнитном поле остаточного магнетизма полюсов. Незначительная эдс, индуктируемая в обмотке якоря в этот момент, посылает слабый ток в обмотку возбуждения. Магнитное поле полюсов увеличивается, отчего эдс в проводниках якоря также увеличивается, что, в свою очередь, вызывает увеличение тока возбуждения. Так будет продолжаться до тех пор, пока в обмотке возбуждения не установится ток, соответствующий величине сопротивления цепи возбуждения. Самовозбуждение машины может произойти лишь в том случае, если ток, протекающий по обмотке полюсов, будет создавать магнитное поле, усиливающее поле остаточного магнетизма, и если, кроме того, сопротивление в цепи возбуждения не превышает некоторой определенной величины.

Генераторы с самовозбуждением, в зависимости от способа соединения обмотки возбуждения с обмоткой якоря, делятся на три типа:

1. Генераторы с параллельным возбуждением, у которого обмотка возбуждения включена параллельно обмотке якоря.

2. Генератор с последовательным возбуждением, у которого обмотка возбуждения включена последовательно с обмоткой якоря.

3. Генератор со смешанным возбуждением, у которого на полюсах имеются две обмотки: одна, включенная параллельно обмотке якоря, и другая, включенная последовательно с обмоткой якоря.

В зависимости от способа соединения обмотки возбуждения с обмоткой якоря генератор обладает своими особенностями, своими присущими только ему свойствами.

4. Генератор с независимым возбуждением

Схема генератора этого типа дана на рис. а. Ток возбуждения, подаваемый от постороннего источника напряжения, не зависит от условий работы самого генератора. Реостат в цепи возбуждения позволяет менять величину тока возбуждения, что приводит к изменению магнитного потока машины, а это, в свою очередь, ведет к изменению эдс или напряжения генератора.

а б

Рис.122

Обмотка возбуждения состоит из большого числа витков медной изолированной проволоки. При постоянном числе оборотов якоря и отсутствии нагрузки генератора ( холостом ходе) эдс машины зависит только от тока возбуждения. Изменяя сопротивление цепи возбуждения, замечая показания амперметра в цепи возбуждения и вольтметра, подключенного к щеткам генератора, можно установить зависимость между эдс генератора и током возбуждения при холостом ходе (рис.122).

При первом намагничивании генератора и при отсутствии тока возбуждения (i_B=0) вольтметр машины покажет нуль при любом числе оборотов якоря. Увеличение тока возбуждения будет сопровождаться вначале пропорциональным увеличением эдс генератора. Соответствующая часть характеристики холостого хода будет прямолинейна. Но дальнейшее увеличение тока возбуждения вызовет магнитное насыщение машины, отчего кривая приобретает изгиб. Если теперь уменьшать ток возбуждения, то можно заметить, что при тех же самых значениях тока возбуждения эдс генератора будет иметь большие значения, чем при намагничивании, и кривая размагничивания пройдет несколько выше, чем кривая намагничивания. Это объясняется явлением гистерезиса. При уменьшении тока возбуждения до нуля генератор за счет остаточного магнетизма будет иметь некоторую эдс.

Большое практическое значение имеет внешняя характеристика при неизменных nиI_в, т.е.

Рис.123

Снятие внешней характеристики имеет целью определить изменения напряжения, происходящие в генераторе в результате изменения нагрузки.

Уменьшение напряжения на зажимах генератора с увеличением нагрузки вызывается увеличением реакции якоря и увеличением падения напряжения в сопротивлении обмотки якоря, так как

(10-1)

Напряжение на зажимах генератора можно поддерживать постоянным при изменении нагрузки путем регулирования тока возбуждения при помощи регулировочного реостата.