6.3 Умови самозбудження генератора

Електричні машини, обмотки збудження яких (на відміну від незалежного збудження) живляться струмом якоря самої машини безпосередньо або через перетворювальний пристрій (СТ РЕВ 169-75) отримали назву машини з самозбудження.

Рис. 6.4.Ілюстрація процесу самозбудження генераторів паралельного і змішаного збуджень

Рис. 6.3 Схема зняття характеристик генератора незалежного збудження

Процес самозбудження генераторів паралельного і змішаного збудження здійснюється при розімкненому зовнішньому колі за рахунок залишкового магнетизму в полюсах машини. Завдяки залишковому магнетизму при обертанні якоря генератора в ньому збуджується залишкова ЕРС Коло якоря в процесі запуску замкнуте на коло збудження, тому під дією залишкової ЕРС виникає струм збудження

де- опір обмотки збудження. Цей струм протікаючи по обмотці збудження, посилює магнітний потік полюсів (при умові узгодженого ввімкнення обмоток якоря і збудження), який створює відповідну ЕРС в обмотках якоря.

Зі збільшенням ЕРС зростає струм збудження і магнітний потік полюсів до встановлення номінального струму в колі збудження. Процес збільшення струму збудження закінчується, коли настає рівновага, падіння напруги на обмотці збудження і ЕРС на виводах генератора.

Процес самозбудження генератора можна характеризувати залежністю напруги на обмотці збудження від струму збудження , при (крива 1 на рис. 6.4). Ця крива є характеристикою холостого ходу генератора При протіканні струму по обмотці збудження в ній створюється падіння напруги, яке зображено на прямій 2 на рис. 6.4 (падінням напруги в колі якоря можна знехтувати, так як опір якоря значно менше опоруобмотки збудження).

В точці а перетину ліній 1 і 2 процес самозбудження закінчується оскільки падіння напруги, на обмотці збудження зрівноважується ЕРС, що виникає в обмотці якоря, тобто В цьому випадку в обмотці збудження встановлюється постійний струм, котрому при відповідає постійна напруга на затискачах генератора.

Процес самозбудження генератора може закінчуватися і при інших положеннях точки а на кривій 1. Положення цієї точки визначається кутом нахилуапрямої 2 до осі абсцис, який залежить від опоруобмотки збудження. Чим менший цей опір, тим при більшій напрузі закінчується процес самозбудження (точкана кривій 1). З графіка видно, що згідно закону Ома, опірпропорційний.

Якщо збільшувати , то збільшиться кут, а точкаа буде ковзати по характеристиці холостого ходу в напрямі до початку координат. При деякому опорі, що називається критичним, пряма 2 стане дотичною до початкової частини кривої 1 (точка). При цій умові генератор не збуджується.

6.4. Генератор паралельного збудження

Характеристику холостого ходу цього генератора знімають дослідним шляхом так само, як і генератора незалежного збудження. Оскільки при холостому ході генератора паралельного збудження в обмотці збудження і в якорі протікають одинакові струми, тобто,азвичайно не перевищує 1-3% номінального струму генератора то падіння напруги в колі якоря і реакція якоря незначні. Тому характеристика холостого ходу генератора паралельного збудження практично співпадає з аналогічною характеристикою такого ж генератора незалежного збудження (крива 1 на рис. 6.2а),

Навантажувальна характеристика генератора паралельного збудження має такий же вигляд, як і генератора незалежного збудження (крива 2 на рис. 6.2а).

Зовнішня характеристика генератора паралельного збудження (крива 1 на рис. 6.5), що показує залежність напруги на його затискачах від струму навантаження при постійній частоті обертання якоря(п=сonst) і опорові обмотки збудження, відрізняються від аналогічної характеристики генератора незалежного збудження (крива 2 нарис. 6.5). Пояснюється це тим, що до двох причин, що викликали зменшення напруги генератора незалежного збудження, тут додається третя: зменшення струму збудження, котрий згідно виразу (6.1) залежить від зниження напруги в результаті перших двох причин. Тому в генераторі паралельного збудження напруга при збільшенні навантаження зменшується більш інтенсивно і при інших рівних умовах одному і тому ж номінальному струмові відповідають різні значення номінальних напруг (див. рис. 6.5)

Розглядання зовнішньої характеристики (крива 1 на рис. 6.5) показує, що стійка робота генератора можлива тільки на верхній (а) гілці характеристики. При досягненні струму в навантаженні, величини, що дорівнює генератор переходить у нижню гілку (б) характеристики, де його робота стає нестійкою. Потужність генератора при цьому зменшується і доходить до нуля в режимі короткого замикання. Струм короткого замикання в цьому випадку буде невеликим, що обумовлено малою залишковою ЕРС генератора.

Рис. 6.5. Зовнішні характеристики генераторів параллельного (1) і незалежного збудження

Такий вигляд характеристики пояснюється тим, що зі збільшенням струму посилюється розмагнічування генератора реакцією якоря, зменшуються струм збудження і магнітний потік, машина переходить в ненасичений стан, при якому навіть невелике зменшення опору навантаженнявиклика різке зменшення ЕРС машини (див. рис. 6.4). Струм навантаження, тому при, коли напруга генератора зменшується повільніше, ніж спадає опірR_н, проходить зростання струму навантаження. Після цього, якподальше зменшенняR_нсупроводжується зменшенням струму, так як в цьому випадку напруга спадає скоріше, ніж зменшується опірR_н.

Струм короткого замикання І_к не тільки менший але й 3 цього, однак, не випливає, що генератор паралельного збудження не боїться коротких замикань. СтрумI_К на рис, 6.5 отриманий в результаті поступового зменшення значення. При раптовому короткому замиканні магнітна система генератора не встигає розмагнічуватись (зміна магнітного потоку істотно запізнюється в порівнянні зі зміною струму) і струмI_к досягає небезпечних значень; процес зміни напруги буде при цьому характеризуватися кривою 2 на рис. 6.5,.

Величезний стум викличе, згідно виразу (3.29), значний гальмівний момент і в результаті спотворюючої дії реакції якоря істотне підвищення міжламельної напруги (див. п. 4.4), яке може стати причиною виникнення колового вогню.

Номінальна зміна напруги (6.2) у генератора паралельного збудження складає 10-30%. Деколи, щоб зменшити це значення на полюсах встановлюють невелику (2-3 витки) послідовну обмотку збудження, котра з ростом навантаження збільшує магнітний потік.