книги из ГПНТБ / Сафонов А.С. Специальная электротехника учеб. для воен.-мор. команд.-инженер. училищ

вых значениях силы тока возбуждения объясняется явлением гистерезиса. За практическую характеристику холостого хода принимается средняя кривая. Величина Е0 соответствует остаточному намагничиванию.

Характеристика холостого хода дает возможность су­ дить о степени насыщения машины. Она имеет началь­ ный ненасыщенный участок, средненасыщенный участок (колено) и сильнонасыщенный участок. Генератор при

условиях, соответствующих номинальным, обычно рабо­ тает на верхней части колена кривой, так как на нена­ сыщенном прямолинейном участке напряжение генера­ тора неустойчиво, а на сильнонасыщенном участке за­ труднена регулировка напряжения.

При работе генератора с нагрузкой сила тока якоря и сила тока нагрузки .равны, а напряжение на зажимах генератора изменяется с изменением нагрузки и опре­

Изменение напряжения генератора при изменении нагрузки от холостого хода до номинальной устанавли­ вается внешней характеристикой (рис. 18.4). Действи­ тельно, если поддерживать постоянными частоту враще­ ния генератора и силу тока возбуждения и увеличивать

380

нагрузку, т. е. силу тока во внешней цепи от нуля до / п , напряжение генератора будет уменьшаться. Это умень­

Жесткость внешней характеристики оценивается от­ носительным изменением напряжения генератора в про­ центах

устанавливающая закон регулирования силы тока воз­ буждения.

Таким образом, генератор независимого возбуждения обладает следующими свойствами: 1) возбуждается как

2) при переходе от холостого хода к номинальной на­ грузке изменение напряжения незначительно, т. е. при работе генератора напряжение на его зажимах доста­ точно стабильно; 3) не допускает коротких замыканий, поскольку в момент замыкания э. д. с. генератора про­ должает оставаться значительной, а сопротивление внешней цепи равно нулю.

также в качестве генераторов большой мощности, тре­ бующих широкую регулировку напряжения.

381

§ 18.3. ГЕНЕРАТОРЫ С САМОВОЗБУЖДЕНИЕМ

Генераторы с самовозбуждением разделяются, как уже отмечалось, на генераторы параллельного, последо­ вательного и смешанного возбуждения. Самовозбужде­

ку возбуждения, создаст небольшой магнитный поток. Если этот поток совпадает по направлению с потоком остаточного намагничивания, то магнитное поле машины усилится, что увеличит индуцируемую в якоре э. д. с, которая снова увеличит силу тока в обмотке возбуж­

величины сопротивления цепи возбуждения. В самом деле, при холостом ходе, если обмотка подключена па­ раллельно якорю (рис. 18.6), э. д. с , изменяющаяся по характеристике холостого хода, будет преодолевать па­

увеличение силы тока возбуждения и э. д. с. самоиндук­ ции станет равной нулю, т. е. когда э. д. с. Е будет уравновешена падением напряжения івгв в цепи возбуж­ дения.

Если увеличивать сопротивление цепи возбуждения, например, вводя регулировочный реостат, то напряже­ ние, установившееся на зажимах генератора, будет уменьшаться, а точка А будет смещаться по характери­ стике холостого хода к точке А\. При некотором сопро­ тивлении г в напряжение резко снизится практически

382

до Е0. При этих условиях генератор не возбудится. Ве­ личина сопротивления, при котором генератор не воз­ буждается, называется критическим сопротивлением цепи возбуждения. Это сопротивление определится отноше­ нием

Таким образом, для самовозбуждения генератора не­ обходимы следующие условия: а) наличие магнитного

0

Е=НШ

' 06 чь

Рис. 18.6. К анализу самовозбуждения генераторов;

а ~ с х е м а генератора; б — характеристика

поля остаточного намагничивания; б) совпадение поля обмотки возбуждения с полем остаточного намагничива­ ния; в) сопротивление цепи возбуждения должно быть меньше критического сопротивления при данной частоте вращения.

Отметим, что для улучшения процесса самовозбуж­ дения надо внешнюю цепь оставлять разомкнутой и вра­ щать якорь с номинальной частотой. Если поле остаточ­ ного намагничивания мало, то необходимо подмагнитить машину от постороннего источника. Наконец, если при наличии всех условий регулировочный реостат выведен полностью и машина не возбуждается, то необходимо увеличить частоту вращения машины.

383

Генератор постоянного тока, обмотка возбуждения которого присоединена параллельно якорю, называется

генератором параллельного возбуждения. На рис. 18.7 изображена его принципиальная электрическая схема. Обозначения на схеме те же, что и на схеме генератора независимого возбуждения.

Рис. 18.7. Схема генератора параллельного воз­ буждения

Работа генератора параллельного возбуждения опре­ деляется следующими уравнениями:

Характеристика холостого хода генератора изображе­ на на рис. 18.8. Регулировочная характеристика имеет такой же вид, как и у генератора независимого возбуж­ дения (рис. 18.5) с тем отличием, что характеристика идет несколько выше. Объясняется это тем, что по мере роста нагрузки сила тока возбуждения увеличивается.

Внешняя характеристика генератора параллельного возбуждения (рис. 18.9) показывает, что напряжение на

384

его зажимах при увеличении нагрузки уменьшается. Это уменьшение напряжения вызывается: 1) увеличением па­ дения напряжения Іягя в цепи якоря вследствие возрас­ тания силы тока якоря; 2) уменьшением э. д. с. генера­ тора за счет усиления размагничивающего действия ре­ акции якоря; 3) уменьшением силы тока возбуждения вследствие уменьшения напряжения, что также вызы­ вает уменьшение э. д. с , а следовательно, и напряжения.

о

ние сопротивления г н вызывает не увеличение силы тока

силы тока возбуждения) и, когда сила тока достигает критического значения, машина оказывается в ненасы­ щенном состоянии. В результате небольшое уменьшение

магничиванием. Эта э. д. с. поддерживает в якоре силу

385

Уменьшение напряжения при увеличении нагрузки от

сопротивление; 2) при изменении нагрузки от нуля до номинальной напряжение генератора уменьшается в большей степени, чем у генератора независимого воз­ буждения; 3) так как генератор быстрее размагничи­ вается, то короткое замыкание для него менее опасно, чем для генератора независимого возбуждения.

Генераторы параллельного возбуждения нашли ши­ рокое применение в качестве возбудителей и зарядных генераторов, а также небольших источников питания.

Ге н е р а т о р п о с л е д о в а т е л ь н о г о

во з б у ж д е н и я

Генератор постоянного тока, обмотка возбуждения которого включена последовательно с якорем, называет-

Рис. 18.10. Схема генератора последова­ тельного возбуждения и его характери­ стика

386

внешняя характеристика. При работе генератора имеют место следующие соотношения:

где гс — сопротивление последовательной обмотки воз­ буждения.

Внешняя характеристика генератора показывает, что напряжение на зажимах генератора сначала повышается по мере увеличения нагрузки, затем, достигнув наиболь­ шего значения, вследствие увеличения падения напря­ жения в цепи якоря и усиления действия реакции якоря падает. Следовательно, напряжение генератора при из­ менении нагрузки изменяется в широких пределах и простое регулирование его трудно выполнимо. Поэтому генераторы последовательного возбуждения в современ­ ных установках применяются лишь в качестве специаль­ ных генераторов.

Г е н е р а т о р с м е ш а н н о г о в о з б у ж д е н и я

Генератор постоянного тока, имеющий параллельную и последовательную обмотки возбуждения, называется

Ряс. 18.11. Схема генератора сме­ шанного возбуждения

генератором смешанного возбуждения. На рис. 18.11 по­ казана его электрическая схема. Параллельная обмотка служит для создания основного потока машины, а после­ довательная — для поддержания напряжения на зажи-

387

мах генератора при изменении нагрузки. Действительно, при увеличении нагрузки возрастает сила тока в после­ довательной обмотке, в результате чего увеличивается магнитное поле машины и, следовательно, компенсирует­ ся уменьшение напряжения генератора, вызванное уве­ личением силы тока якоря. Благодаря этому напряжение на зажимах генератора при изменении нагрузки от нуля

тельную обмотку делают усиленной. Внешняя характе­ ристика для этого случая изображена кривой 2. Таким образом, последовательная обмотка является как бы ав­ томатическим регулятором напряжения.

При работе генератора смешанного возбуждения, когда его обмотки возбуждения соединены согласно (компаундно) и их потоки Ф ш и Ф с складываются, имеют место следующие соотношения:

Оценка величины напряжения компаундированного генератора производится степенью перекомпаундирова­ ния т

ром магнитный поток последовательной обмотки ослаб­ ляет поток, создаваемый параллельной обмоткой. Внеш­ няя характеристика при этом становится крутопадаю­ щей (кривая 3 на рис. 18.12). Такое соединение приме­ няется при работе генераторов в условиях частых пере­ грузок или коротких замыканий (например, сварочная машина). В этих случаях последовательная обмотка

388

почти размагничивает машину и понижает силу тока до значения, безопасного для целости генератора.

На рис. 18.13 показаны регулировочные характери­ стики генератора смешанного возбуждения. Кривая 1 со­ ответствует машине с нормальной последовательной об­

Генератор смешанного возбуждения обладает сле­ дующими свойствами: 1) возбуждается как при разомк­

сила тока короткого замыкания достигает опасных зна­ чений для целости машины. Наоборот, при встречном включении обмоток возбуждения генератор допускает короткое замыкание, так как последовательная обмотка размагничивает машину.

389