§ 4.2. Генератор с независимым возбуждением

Схема включения генератора с независимым возбуждением дана на рис. 4.3. Реостат в цепи обмотки возбуждения дает возможность изменять величину тока возбуждения , а следовательно, регулировать напряжение на выходе генератора. Зависимость напряжения генератора в режиме холостого ходаот тока возбуждения представлена характеристикой холостого хода (рис. 4.4).

Для снятия этой характеристики устанавливается номинальная скорость вращения генератора, которая во время всего опыта поддерживается постоянной. Затем включается цепь питания обмотки возбуждения и постепенно выводят реостат до тех пор, пока э. д. с. на зажимах генератора не достигнет величины 1,15—1,20 . При этом производят первое измерение напряженияи тока возбуждения. Далее, реостат возбуждения начинают постепенно вводить, уменьшая ток возбуждения до, и при этом снимают показания приборов.

После этого направление тока в цепи возбуждения меняют на обратное и, постепенно уменьшая сопротивление реостата возбуждения, повышают напряжение генератора до 1,15—1,20 , делая ряд промежуточных замеров.

По полученным замерам строят кривую, называемую нисходящей ветвью, которая и будет характеристикой холостого хода. Если нисходящую ветвь 1 повернуть относительно точки 0 на , то получим восходящую ветвь2. Практически за характеристику холостого хода принимают кривую 5, лежащую посредине между обеими ветвями. То, что характеристики не проходят через нулевую точку, свидетельствует об остаточном магнетизме в магнитной системе машины.

Нисходящая и восходящая ветви характеристики образуют петли гистерезиса, определяющие намагничивание стали машины. Характеристика холостого хода позволяет судить о степени насыщения магнитной системы машины.

Иногда характеристику холостого хода строят не в абсолютных, а в относительных единицах. При этом за единицу напряжения принимают номинальное напряжение , а за единицу тока — соответствующий номинальному напряжению ток возбуждения при холостом ходе. Промежуточные значения пересчитывают, пользуясь отношениями

, .

Точка А на кривой, соответствующая номинальному напряжению на зажимах машины, лежит на криволинейном участке характеристики. Смещение этой точки на прямолинейный участок вызвало бы неустойчивость напряжения на зажимах генератора при его работе, а смещение этой точки вправо в зону большего магнитного насыщения ограничило бы регулирование напряжения генератора.

Наряду с характеристикой холостого хода снимается нагрузочная характеристика машины, которая показывает зависимость прии. Эта характеристика снимается при некоторой постоянной нагрузке и позволяет количественно определить размагничивающее действие реакции якоря.

Для снятия этой характеристики генератору задают номинальную скорость, а затем, постепенно выводя реостат возбуждения, повышают значение э. д. с. на его зажимах до величины, равной (1,10—1,15%) . После этого к генератору подключают внешнюю цепь и устанавливают номинальную нагрузку с тем, чтобы при номинальном напряжении по цепи якоря проходил номинальный ток . Затем постепенно уменьшают ток возбуждения, снимая показания приборов, учитывающих величины тока возбуждения и напряжения. При этом посредством нагрузочного реостата, сопротивление которого постепенно уменьшают, величину тока в цепи якоря поддерживают постоянной.

По полученным данным треугольнику и характеристике строят нагрузочную характеристику генератора (рис. 4.5, кривая 2).

При работе генератора под нагрузкой напряжение на его зажимах меньше, чем в режиме холостого хода, что объясняется падением напряжения в цепи якоря и размагничивающим действием реакции якоря. Поэтому нагрузочная характеристика располагается ниже характеристики холостого хода (кривая1).

Э. д. с. на зажимах генератора при холостом ходе и токе возбуждения равна напряжению холостого хода и определяется точкойА на характеристике холостого хода 1.

Напряжение генератора при нагрузке определяется точкойс на нагрузочной характеристике 2. Отрезок Ас определяет уменьшение напряжения на выходе генератора по сравнению с напряжением . Если отложить отрезок сb, равный падению напряжения в цепи якоря , а из точки b провести прямую, параллельную оси абсцисс, до пересечения с характеристикой холостого хода, то, соединив точки b и с, получим прямоугольный треугольник, называемый характеристическим. Сторона аb этого треугольника определяет размагничивающее действие реакции якоря, эквивалентное величине тока возбуждения .

Построив несколько характеристических треугольников (аbс; а'b'с'; а"b"с") и сравнив их, можно сделать вывод, что размагничивающее действие реакции якоря уменьшается с уменьшением степени магнитного насыщения машины (а"b"<а'b'<аb). При этом величина падения напряжения в цепи якоря остается неизменной (b"с"=b'с'=bс), так как нагрузочная характеристика снимается при .

Внешняя характеристика генератора независимого возбуждения представлена на рис. 4.6. Анализ этой характеристики показывает, что с ростом тока нагрузки напряжение на выходе генератора (при неизменных скорости вращения и токе возбуждения) уменьшается. Объясняется это действием двух причин: размагничивающим влиянием реакции якоря и падением напряжения в цепи обмотки якоря.

Для снятия внешней характеристики генератору сообщают номинальную скорость вращения, возбуждают его, нагружают и устанавливают на его зажимах при номинальном токе нагрузки номинальное напряжение. Затем генератор постепенно разгружают до холостого хода и делают при этом пять-шесть замеров с целью получения данных для построения характеристики.

По внешней характеристике определяют изменение напряжения при уменьшении тока нагрузки от номинального до нуля (при ,) в процентах к номинальному напряжению

. (4.1)

У генераторов с независимым возбуждением обычно не превышает 12%.

Регулировочная характеристика (рис. 4.7) показывает, как следует менять величину тока возбуждения , чтобы при изменении нагрузки напряжениеU на выходе генератора оставалось неизменным и равным номинальному.

Для снятия регулировочной характеристики генератор возбуждают до номинального напряжения при холостом ходе. Затем подключают нагрузку и постепенно увеличивают ее, поддерживая все время напряжение неизменным, для чего соответственно увеличивают ток возбуждения. В процессе увеличения нагрузки от нуля до номинальной выполняют пять-шесть замеров тока нагрузки и тока возбуждения, после чего строят регулировочную характеристику.