4.7. Классификация г.П.Т. В зависимости от способа возбуждения индуктора

В зависимости от способа питания О.В. главных полюсов различают Г.П.Т. с независимым возбуждением и с самовозбуждением.

В первом случае О.В. питается от постороннего источника: сеть постоянного тока, аккумуляторная батарея, вспомогательная машина постоянного тока – возбудитель и т.д. Независимое возбуждение применяется в тех случаях, когда необходимо регулировать в широких пределах ток возбуждения и напряжениеU на зажимах машины. У этих генераторов всегда ток якоря равен току нагрузки.

Генераторы с самовозбуждением имеют О.В., питаемые от самого генератора. При включении О.В. параллельно с обмоткой якоря имеем генератор с параллельным возбуждением (шунтовой). У него =+. У мощных машин≈(1-3%). При включении О.В. последовательно с обмоткой якоря имеем генератор с последовательным возбуждением (сериесный). Для него характерно соотношение токов:==.

Генераторы со смешанным возбуждением (компаундные) имеют две О.В.; одна из которых включается параллельно с якорем, а другая последовательно. Основной обычно является параллельная обмотка.

Последовательная обмотка О.В.П. подмагничивает машину при увеличении тока нагрузки, чем компенсируется падение напряжения в обмотке якоря и размагничивающее влияние реакции якоря =+. Способ возбуждения накладывает отпечаток на свойства и характеристики генератора.

Процесс самовозбуждения Г.П.Т. возможен благодаря тому, что индуктор сохраняет некоторый . Вторым условием является нелинейная зависимостьЕ=f ().

Если вращать якорь ненагруженной машины, например, шунтовой в слабом магнитном потоке , то в обмотке якоря возникает первоначально небольшое ЭДС, которая вызовет в О.В. небольшой ток. При правильном направлении этого тока (что зависит от направления вращения) произойдет подмагничивание машины. В результате ЭДС несколько увеличивается, что вызовет дальнейшее возрастаниеи т.д., но не до бесконечности, а до момента эл. равновесия (точка N), что видно из графика. При=0 имеемЕ=.

8. Характеристики генераторов постоянного тока

Основные величины Г.П.Т.: они устанавливают зависимость между основными величинами, характеризующими работу генератора: U, ,,n.

Основные характеристики Г.П.Т.: наибольший практический интерес представляют:

А). Характеристика холостого хода: , при=0;n=const.

Б). Внешняя характеристика: U=f (), при n=const,=const – для независимого возбуждения;- для самовозбуждения.

В). Регулировочная характеристика: =f (), приU=const; n=const.

Г.П.Т. с независимым возбуждением. имеет следующий вид. Из выражения, приn=const видно, что в другом масштабе является магнитной характеристикой генератораФ=F(). Из-за гистерезиса восходящая ветвь (1) и нисходящая (2) не совпадают. За расчетную принимают обычно характеристику (3), расположенную между характеристиками (1) и (2).

Точку ''А'', соответствующую номинальным данным генератора, выбирают из при расчете на ''колене'' . Работа в насыщенной части характеристике уменьшающей влияние Р.А., и меньше колеблется при изменении нагрузки.

Внешняя характеристика может быть получена на основании уравнения: (*) , где- сумма сопротивлений обмотки якоря, щеточного контакта, обмотки дополнительных полюсов,компенсация обмотки.

=+++. Причины падения напряжения: с увеличением нагрузки напряжениеU уменьшается по двум причинам: 1. Из-за падения напряжения в цепи якоря; 2. Из-за уменьшения ЭДС в результате размагничивающего действия .

- относительное изменение напряжения (3-8%). Необходимость U=const.

В большинстве случаев U генератора при изменениях нагрузки должно поддерживаться постоянным, что необходимо для нормальной работы приемников эл. энергии.

Регулировочная характеристика показывает как надо регулировать , чтобы поддерживатьU=const при изменении нагрузки. Регулировочная нагрузка также нелинейна, что объясняется нелинейностью внешней характеристики и .

Для шунтового генератора характеристика холостого хода и регулировочная имеют тот же вид, что и для независимого возбуждения, но регулировочная проходит несколько выше (пунктир). Объяснение этому такое: в шунтовом ГПТ =+, несколько больше, чем для независимого возбуждения; этот ток сильнее размагничивает машину и создает больше ∆U в обмотке якоря. Поэтому, чтобы оставить U тем же, приходится более сильно увеличить (точки «а» и «б»)

Внешняя же характеристика шунтового генератора резко отличается от таковой при независимом возбуждении, что видно из графика.

А). Во-первых, у шунтированного ГПТ эта характеристика проходит ниже (см. точки ''а'' и ''б''). падение напряжения в якоре уменьшаетмашины и ослабляет магнитное поле, чего не было при независимом возбуждении.

Б). Из анализа формулы , видно, что на величинувлияют две причины:

1). Уменьшение , увеличивает.

2). Ослабление магнитного поля уменьшает Е, а следовательно и . При некотором критическом значениивторая причина оказывается более веской, и ток нагрузкиначинает уменьшаться (точка ''К'' на графике)

В). В-третьих, ток короткого замыкания (U=0) у шунтовых генераторов значительно ниже и определяется только .

У сериесного генератора можно снять только внешнюю характеристику, причем условие =constзаменяется условием =. Вначале с ростомвозрастает магнитный потокФ и напряжение U на зажимах машины.

В дальнейшем магнитная система насыщается, а размагничивающее действие Р..Я. и ∆U в обмотке якоря продолжают возрастать, вызывая уменьшение напряжения U.

На практике генератор с последовательным возбуждением почти не применяется. Используют их или в специальных случаях или при электрическом торможении сериесного двигателя, который при этом переводится в генераторный режим.

Характеристики генераторов со смешанным возбуждением подобны характеристикам шунтовых генераторов, однако, внешние идут несколько выше, а регулировочные – ниже.

При этом при нормальной последовательной О.В. значение характеристик при холостом ходе и номинальной нагрузке не отличаются.

Перекомсированная последовательность О.В. применяется для покрытия ∆U в линии передачи. Встречное включение последовательно О.В. используется в сварочных генераторах (пунктир).