Применение

Данное явление широко используется в электротехнике, например, для электродинамического торможения: двигатель постоянного тока, будучи отключен от питающего его источника, вращаясь по инерции, сразу же переходит в генераторный режим из-за наличия в нём противоэлектродвижущей силы. Если одновременно с отключением от источника двигатель замкнуть на небольшое сопротивление, то под действием противоэлектродвижущей силы в замкнутой цепи якорной обмотки возникнет большой ток, который и создаст в двигателе тормозящий момент, направленный против его вращения, вследствие чего двигатель быстро остановится. Кроме того, генерируемый двигателем ток может подзаряжать аккумуляторы транспортного средства, на котором установлен, либо возвращаться в питающую электросеть, как происходит на некоторых электропоездах и трамваях при торможении или движении под уклон. Такой режим работы транспортного средства называется рекуперативным торможением.

Обратимость иногда используется в электронной технике: например, в некоторых образцах связной аппаратуры динамическая головка в режиме передачи служит микрофоном. Этим достигается улучшение массогабаритных показателей и удешевление изделия. Также известны образцы устройств, в которых светодиод часть времени используется в качестве фотодиода. Таким путём упрощается оптический тракт двунаправленных устройств оптической связи.

Свойством обратимости обладают также гидравлические машины.

32. Генераторы независимого, параллельного, последовательного и смешанного возбуждения

Генераторы последовательного и смешанного возбуждения

Генераторы последовательного возбуждения. В генераторах последовательного возбуждения обмотка возбуждения подключается последовательно с обмоткой якоря и нагрузкой (рис. 1.22), поэтому ток возбуждения, ток якоря и ток нагрузки – это один и тот же ток: I = I_я = I_в. Генератор может возбуждаться только под нагрузкой, и с увеличением тока нагрузки его напряжение растет.

Внешняя характеристика генератора последовательного возбуждения изображена на рис. 1.24 (кривая 1). Так как напряжение генератора сильно изменяется при изменении нагрузки, он не может быть использован для питания потребителей, рассчитанных на постоянное напряжение, а поскольку их большинство, то он применяется только для питания специальных устройств.

Генераторы смешанного возбуждения. Генераторы смешанного возбуждения имеют две обмотки возбуждения. Обмотка ОВ₁ включена параллельно, а ОВ₂ – последовательно с нагрузкой (рис. 1.23). Обе обмотки намотаны на одни и те же полюсы и их магнитные потоки направлены согласно или встречно.

В большинстве случаев обмотки включаются согласно, причем МДС параллельной обмотки преобладает. С ростом нагрузки напряжение остается близким к постоянному (рис. 1.24, кривая 2) или немного возрастает (кривая 3). Подобные характеристики наиболее благоприятны для потребителей, требующих постоянного напряжения.

Если последовательная обмотка включена встречно, то при возрастании нагрузки ЭДС и напряжение генератора будут резко падать. Внешняя характеристика генератора смешанного возбуждения при встречном включении показана на рис. 1.24 (кривая 4).

Параллельного возбуждения

Схема генератора параллельного возбуждения. Схема изображена на рис. 1.20. Ток якоря I_Я = I +I_В у щеток разветвляется на ток нагрузкиI и ток возбуждения I_В . Обычно ток возбуждения невелик и составляет (0,01-0,05) I_Я.НОМ . Последовательно с обмоткой возбуждения включается реостат R_Pдля  регулирования  возбуждения. Реостат позволяет изменять ток возбуждения и, следовательно, напряжение генератора.

Характеристика холостого хода генератора с самовозбуждением всегда снимается при независимом возбуждении (обмотка возбуждения отключается от якоря и запитывается от постороннего источника) и поэтому аналогична характеристике холостого хода  генератора с независимым возбуждением.

Самовозбуждение генератора. Так как обмотка возбуждения подключена к выводам якоря, то важное значение имеет процесс первоначального возникновения  ЭДС, называемый процессом самовозбуждения.

Рассмотрим процесс самовозбуждения при отключенной нагрузке генератора, т.е. при холостом ходе.

Магнитная цепь машины имеет небольшой остаточный магнитный поток (примерно 2-3% номинального). При вращении якоря в поле остаточного потока в нем наводится небольшая ЭДС, вызывающая некоторый ток в обмотке возбуждения. При соответствующем направлении он увеличивает остаточный магнитный поток, ЭДС в якоре возрастает и процесс развивается лавинообразно до тех пор, пока не будет ограничен насыщением магнитной цепи.

Однако процесс самовозбуждения может развиваться только при определенных условиях, называемых условиями самовозбуждения. Выясним эти условия. Уравнение второго закона Кирхгофа для цепи возбуждения имеет вид: Е + е_L= (R_в + R_я)i_в, где        е_L = – d (Li_в) /dt – ЭДС самоиндукции цепи возбуждения, возникающая при нарастании тока возбуждения;

L – суммарная индуктивность обмоток возбуждения и якоря; R_в -  сумма сопротивлений обмотки возбуждения и регулировочного  реостата.

Так как R_я « R_в, то уравнение принимает вид:

E_я=R_в i_в + 

.

Внешняя характеристика. Внешняя характеристика генератора параллельного возбуждения U =  f (I) при R_в = const и n = n_ном = const (рис. 1.18, кривые 2 и 2а) отличается от внешней характеристики генератора независимого возбуждения более резким снижением напряжения при увеличении нагрузки. Это объясняется следующим образом: уменьшение напряжения по тем же причинам, что и у генератора независимого возбуждения, приводит к уменьшению тока возбуждения, дополнительному уменьшению ЭДС генератора. При номинальной нагрузке снижение напряжения относительно напряжения холостого хода составляет 10-18%.