lekcii
.pdfрізняють генератори з незалежним, паралельним, послідовним і змішаним збудженням.
Генератор, обмотка збудження якого отримує живлення від стороннього джерела струму (наприклад, від акумуляторної батареї або від іншого генератора постійного струму), називається генератором з незалежним збудженням
(мал. 5-41, а).
Генератор з паралельним збудженням має обмотку збудження, підключену паралельно до якоря (мал. 5-41, б). У генераторі послідовного збудження обмотка збудження сполучена послідовно з якорем (мал. 5-41, в).
У генераторі зі змішаним збудженням на головних полюсах поміщаються дві обмотки: одна з них з'єднується паралельно, інша — послідовно з якорем
(мал. 5-41, г).
По паралельній обмотці збудження проходить невеликий струм, складовий 1-5% номінального струму якоря. Вона виконується зазвичай з великим числом витків з провідника відносно невеликого перерізу. По послідовній обмотці збудження проходить повний струм якоря, тому вона виконується з невеликим числом витків з провідника відносного великого перерізу.
Генератори малої потужності виконуються іноді з постійними магнітами; їх можна назвати магнито-электрическими. За властивостями вони наближаються до генераторів з незалежним збудженням.
На щитку машини вказуються номінальні величини: потужність (електрична потужність на затисках для генератора або потужність на валу для двигуна у ватах або кіловатах), напруга, струм, швидкість обертання.
31
PDF создан незарегистрированной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com
Генератор з незалежним збудженням.
Схема генератора з незалежним збудженням приведена на мал. Тут Rp — регулювальний реостат в ланцюзі збудження; Rн -нагрузочный реостат.
При холостому ході генератора, коли відключений зовнішній ланцюг, напруга на його затисках, вимірювана вольтметром, можна вважати рівним э.д.с. якорі. Таким чином, досвідченим шляхом легко може бути знайдена характеристика холостого ходу; E0 =f(Iв) при n = const. Вона представлена на мал. 5-43. При її знятті струм збудження Iв змінюють від 0 до деякого максимуму, відповідного E0« 1,25 Uн, і потім його зменшують до нуля. При цьому виходить висхідна і низхідна гілці характеристики холостого ходу. Розбіжність цих гілок пояснюється наявністю гістерезису в полюсах і ярмі статора. При iв=0 э.д.с. в обмотці якоря індукується потоком залишкового магнетизму. Вона зазвичай складає 2-4% від Uн.
Мал. Характеристика холостого ходу. Мал. Характеристики — навантаження (U)
Регулювальний реостат Rp має неодружений контакт, сполучений з протилежним затиском обмотки збудження. Таке з'єднання робиться для того, щоб при перекладі ручки реостата на неодружений контакт обмотка збудження була замкнута, оскільки при її розмиканні утворювалися б (із-за її великої індуктивності) електричні дуги, що призводять до підгорання контактів.
Для визначення н.с. реакції якоря знімають також характеристики навантажень : U=f(Iв) при Ia=const і n=const. Одна з них при Iа=Iн представлена на мал. 5-44.
Ми бачимо, що для створення э.д.с. Еа при холостому ході знадобився б струм збудження I 'в, тоді як для створення тій же э.д.с. Еа при навантаженні потрібно струм збудження Iв.н; отже, Iв(р. я)=Iв.н-Iв'= йде на компенсацію реа-
кції якоря. Для визначення н.с. реакції якоря Fр.я потрібно струм Iв(р. я) по-
32
PDF создан незарегистрированной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com
множити на число витків 2wв пар полюсів : Fр.я = 2wвIв(р. я). Для уточнення результатів слідує, брати низхідну гілку характеристики холостого ходу і знімати характеристику навантаження, починаючи з найбільшого значення U і зменшуючи Iв. Тоді буде виключено вплив гістерезису.
Зовнішня характеристика показує, що напруга на затисках генератора при збільшенні струму навантаження знижується. Пониження напруги викликане зменшенням потоку Ф, а отже, і э.д.с. Еа із-за реакції якоря, а також внутрішнім падінням напруги.
Рис Зовнішня характеристика. Мал. Регулювальна характеристика При подальшому зменшенні зовнішнього опору Rн струм збільшуватиметься і при Rн=0 досягне найбільшого значення Iк. Струм Iк — струм короткого замикання. Він небезпечний для машини, оскільки у декілька разів перевищує її номінальний струм. Для оберігання машини від короткого замикання в зовнішньому ланцюзі ставлять запобіжники, що відключають ланцюг при стру-
мі, що перевищує допустимий для машини.
Зміна напруги генератора характеризується підвищенням напруги при переході від режиму номінального навантаження до режиму холостого ходу, віднесеним до номінальної напруги.
Напруга на затисках генератора можна підтримувати постійним при зміні навантаження шляхом регулювання струму збудження. Як при цьому треба регулювати струм збудження, показує регулювальна характеристика: Iв = f(I) при n=const і U=const (мал. 5-46).
Генератори з незалежним збудженням застосовуються в тих випадках, де потрібне регулювання напруги в широких межах: наприклад, для живлення електролітичних ванн, в схемі генератор-двигун (§ 5-10, в). Вони на практиці зустрічаються порівняно рідко. Набагато частіше застосовуються генератори, працюючі з самозбудженням
33
PDF создан незарегистрированной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com
Процес самозбудження
У полюсах і ярмі машини зазвичай завжди має місце залишковий магнетизм, наявність якого обумовлює самозбудження.
Дійсно, потік залишкового магнетизму при обертанні якоря наводить в його обмотці невелику э.д.с., яка створює невеликий струм в обмотці збудження. Цей струм при правильному з'єднанні обмотки збудження з обмоткою якоря збільшує потік полюсів, який у свою чергу наводить в якорі велику э.д.с. Вона створює в обмотці збудження відповідно більший струм, — знову збільшується потік і э.д.с. в якорі і т. д. до тих пір, поки не встановиться відповідність між струмом збудження, магнітним потоком і э.д.с
Контрольні питання
1.Перерахуйте способи збудження генераторів постійного струму
2.Поясніть характеристику холостого ходу генератора постійного
струму?
3.Поясніть зовнішню характеристику генератора постійного струму?
4.Поясніть регулювальну характеристику генератора постійного
струму?
5.Поясніть характеристику короткого замикання генератора постійно-
го струму?
6.Призначення генератора постійного струму?
7.Перерахуйте умови самозбудження.
8.Які генератори називаються з самозбудженням?
9.Які генератори називаються з незалежним збудженням?
10.Виходячи з якого рівняння будуються усі характеристики генератора ПТ незалежного збудження?
34
PDF создан незарегистрированной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com
Лекція 6 Тема: Генератори постійного струму з самозбудженням
План
1.Характеристики генератора з паралельним збудженням
2.Характеристики генератора з послідовним збудженням
3.Характеристики генератора зі змішаним збудженням
Якщо все ж вимагається від генератора паралельного збудження, щоб він давав стійку напругу, починаючи, наприклад, з 20% номінального, то доводиться переходити до спеціального виконання його головних полюсів. Полюсы при цьому збирають з листов,. У обох випадках в полюсах виходять ділянки, які насичуються при малому значенні потоку, внаслідок чого характеристика холостого ходу викривляється у своїй початковій частині Генератори з такою характеристикою застосовуються в якості збудників, наприклад, для турбогенераторів, для яких вимагається змінювати їх струм збудження в широких межах.
Мал. . Характеристика холостого ходу, викривлена в початковій части-
ні.
Обмотка збудження має бути приєднана до затисків якоря так, щоб струм, що проходить по цій обмотці, збільшував потік залишкового магнетизму, інакше машина не може самовозбудиться.
Переконатися в наявності залишкового магнетизму можна шляхом виміру напруги при неодруженій роботі машини з відключеною обмоткою збудження. Якщо при включенні обмотки збудження напруга зменшується, то це вказує на неправильне приєднання обмотки збудження. Слідує або поміняти місцями її кінці, або змінити напрям обертання машини. Зазвичай застосовують перший спосіб. Генератори з паралельним збудженням часто зустрічаються на практиці.
Оскільки струм, що відгалужується в обмотку збудження, складає невелику долю номінального струму, то характеристика холостого ходу генератора з паралельним збудженням, знята для напруги на затисках, а не для э.д.с., прак-
35
PDF создан незарегистрированной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com
тично не відрізняється від тієї ж характеристики генератора з незалежним збудженням; те ж можна сказати і про регулювальну характеристику.
Зовнішня характеристика генератора з паралельним збудженням U = f(I) при n = const і rв = const представлена на мал. 5-51. Верхня крива тут є зовнішньою характеристикою при постійному струмі збудження.
Пониження напруги на затисках генератора з паралельним збудженням буде більше, ніж на затисках генератора незалежного збудження, працюючого при постійному струмі збудження. У генератора з паралельним збудженням напруга знижується не лише із-за реакції якоря і внутрішніх опорів ланцюга якоря, але і внаслідок зменшення струму збудження.
Мал. Зовнішня характеристика генератора з паралельним збудженням. При деякому струмі навантаження подальше зменшення зовнішнього опору спричиняє за собою не збільшення струму, а його зменшення. Цей найбільший можливий струм Iкр генератора з паралельним збудженням називається
критичним струмом (мал. 5-51).
Представлений на мал. вид зовнішньої характеристики пояснюється таким чином. Якщо ми при критичному струмі зменшимо опір зовнішнього ланцюга, то в перший момент струм в якорі зросте. Це викличе зростання реакції якоря і внутрішнього падіння напруги, а отже, пониження напруги yа його затисках, яке ще більше зменшиться внаслідок обумовленого їм зменшення струму збудження. В результаті встановиться режим роботи, при якому напруга буде понижена на відносно велику величину (наприклад, на 30%), чим було зменшено зовнішній опір (наприклад, на 20%), що і призводить до зменшення струму навантаження.
Коли опір зовнішнього ланцюга дорівнює нулю. т. е. при короткому замиканні, струм якоря рівний Iк (мал. 5-51). Цей струм обумовлений наявністю залишкового магнетизму. Для великих машин він може бути більший за номінальний.
Раптове коротке замикання для генератора з паралельним збудженням так само небезпечно, як і для генератора з незалежним збудженням. Магнітний
36
PDF создан незарегистрированной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com
потік тут не може швидко зменшитися із-за великої індуктивності обмотки збудження; отже, і э.д.с., наведена їм в обмотці якоря, зменшуватиметься поступово, що призводить до великих значень струму в ланцюзі якоря в процесі переходу до режиму короткого замикання, що встановився.
Тому генератори з паралельним збудженням також мають бути забезпечені запобіжниками, причому при великій їх потужності часто встановлюються швидкодіючі вимикачі, що відключають короткозамкнутий ланцюг ще до того, як струм якоря досяг небезпечних значень.
Схема генератора з послідовним збудженням
Характеристику холостого ходу цього генератора можна зняти тільки при живленні обмотки збудження від стороннього джерела.
Мал. 5-53. Зовнішня характеристика генератора з послідовним збуджен-
ням.
Зовнішня характеристика генератора показана на мал. 5-53. Оскільки одночасно із струмом в якорі зростає і струм в обмотці збудження, та напруга росте разом з навантаженням. Проте напруга буде рости тільки до деякої межі, оскільки подальше збільшення струму в обмотці збудження збільшує магнітний потік лише в невеликому ступені із-за насичення сталевих ділянок магнітного ланцюга машини. Струм в обмотці якоря викликає все більше зменшення напруги як внаслідок реакції якоря, так і внаслідок падіння напруги в опорі ланцюга якоря. Тому надалі при збільшенні струму навантаження напруга зменшується. Генератори з послідовним збудженням на практиці застосовуються в окремих випадках і тільки в спеціальних схемах.
Генератор зі змішаним збудженням.
Схема генератора зі змішаним збудженням приведена на рис Можна її змінити, з'єднавши кінець паралельної обмотки збудження a з точкою b. Отри-
37
PDF создан незарегистрированной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com
мана в цьому випадку схема принципово не відрізнятиметься від приведеної на мал.
Ми бачили, що у генератора з паралельним збудженням напруга при збільшенні навантаження падає і що для підтримки його постійним треба збільшувати струм збудження.
У генераторі зі змішаним збудженням послідовна обмотка при збільшенні навантаження автоматично збільшує магнітний потік відповідно до струму, що проходить по ній.
Таким чином, створюється можливість мати майже постійну напругу при будь-яких навантаженнях. Зовнішня характеристика генератора має вигляд, представлений на мал. (крива а). Для отримання цієї характеристики послідовну обмотку треба приєднати так, щоб потік, що створюється нею, складався з потоком, що створюється паралельною обмоткою. Таке з'єднання послідовної обмотки називається приголосним. Воно найчастіше застосовується на практиці. При зустрічному (диференціальному) включенні обох обмоток — послідовною і паралельною — напруга при збільшенні навантаження різко падатиме (крива з на мал.).
В деяких випадках застосовуються генератори, які автоматично підтримують приблизно постійну напругу у кінці лінії на затисках приймачів. Їх зовнішня характеристика представлена на мал. (крива b).
38
PDF создан незарегистрированной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com
Контрольні питання
1.Відмінності в конструкції генератора з паралельним збудженням?
2.Поясніть характеристику холостого ходу ГПТ з паралельним збу-
дженням?
3.Поясніть зовнішню характеристику ГПТ з паралельним збуджен-
ням?
4.Поясніть зовнішню характеристику ГПТ з послідовним збудженням?
5.Поясніть зовнішню характеристику ГПТ зі змішаним збудженням?
6.Поясніть регулювальну характеристику ГПТ з послідовним збу-
дженням?
7.Поясніть регулювальну характеристику ГПТ з паралельним збу-
дженням?
8.Призначення і застосування генератора в паралельним, послідовним
ізмішаним збудженням.
9.Чому дорівнює струм в обмотці якоря ГПТ з паралельним збуджен-
ням?
10.Чому дорівнює струм в обмотці якоря ГПТ з послідовним збуджен-
ням?
11.Чому дорівнює струм в обмотці якоря ГПТ зі змішаним збуджен-
ням?
39
PDF создан незарегистрированной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com
Лекція 7 Тема: 1.6 Класифікація, способи збудження двигунів постійного
струму
План
1.Класифікація. Способи збудження
2.Характеристики двигуна з незалежним збудженням
3.Характеристики двигуна з паралельним збудженням
4.Характеристики двигуна з послідовним збудженням
5.Характеристики двигуна зі змішаним збудженням
Для того, щоб двигун обертався з постійною швидкістю, момент М, що розвивається ним, повинен дорівнювати гальмівному моменту навантаження Мст :
Якщо ця рівність порушується, то швидкість обертання двигуна зменшується або збільшується до тих пір, поки знову момент двигуна не буде урівноважений моментом навантаження.
Зазвичай для стійкої роботи двигуна необхідно, щоб при збільшенні його швидкості обертання обертає момент, що розвивається ним, зменшувався.
Для зміни напряму обертання (для реверсування) двигуна треба змінити або напрям магнітного потоку, або напрям струму в обмотці якоря; одночасна ж зміна напрямів потоку і струму якоря не приведе до зміни напряму обертання, в чому ми можемо переконатися, користуючись "правилом лівої руки".
При пуску двигунів в хід, т. е. при включенні їх в мережу, необхідно послідовно з обмоткою якоря з'єднати додатковий опір, який називається пусковим реостатом.
Залежно від способу збудження розрізняють двигуни: з паралельним, з послідовним і зі змішаним збудженням.
Двигун з паралельним збудженням.
Енергія магнітного поля, запасена в магнітній системі машини, поступово переходитиме в електричну енергію; зменшення магнітного потоку, що зчіплюється з обмоткою збудження, викличе в ній порівняно невелику э.д.с. Різкий же розрив ланцюга збудження за наявності в ній струму призводить до швидкої зміни потоку і, отже, до появи великої э.д.с. в обмотці збудження, небезпечній для її ізоляції.
Магнітний потік Ф двигуна з паралельним збудженням при Iв = const
40
PDF создан незарегистрированной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com