4.11. Генераторы постоянного тока

По способу возбуждения генераторы постоянного тока разделяют на генераторы независимого возбуждения (от постоянных магнитов или электромагнитное) и генераторы с самовозбуждением (последовательного или параллельного).

Генератор независимого возбуждения. Ток возбуждения зависит только от напряжения и сопротивления цепи возбуждения. Мощность, теряемая на возбуждение, составляет обычно 1 – 3 % мощности генератора. Независимое возбуждение широко применяется в машинах, где требуется широкая регулировка напряжения.

Генератор параллельного возбуждения, рисунок 4.17, является самым распространенным типом генератора постоянного тока, поскольку не требует отдельного источника. Ток возбуждения зависит от напряжения на зажимах якоря и, как правило, не превышает 2 – 3% от номинального тока генератора. Ток якоря.

Рис. 4.17. Схема генератора параллельного возбуждения

Генератор последовательного возбуждения, рисунок 4.18. Tок возбуждения равен току якоря и зависит от нагрузки генератора. Напряжение якоря генератора и обмотки возбуждения изменяется в зависимости от тока нагрузки.

Рис. 4.18. Схема генератора последовательного возбуждения.

Генератор смешанного возбуждения, рисунок 4.19. Генератор имеет одновременно две обмотки возбуждения – параллельную и последовательную. Более 70 % МДС возбуждения обеспечивает параллельная обмотка (ОВ1 на рисунке). Наличие двух обмоток возбуждения позволяет получить почти постоянное напряжение на зажимах генератора.

Рис. 4.19. Схема генератора смешанного возбуждения.

4.12. Преборазование энергии в генераторах постоянного тока

Рассмотрим энергетическую схему, определим уравнение ЭДС и электромагнитный момент генератора.

Пусть – мощность, подводимая к генератору от первичного двигателя. Если генератор не нагружен и не возбужден, то эта мощность тратится на покрытие только механических потерь , то есть.

Если генератор возбужден от независимого источника постоянного тока, но не нагружен (), то в нем, кроме механических потерь, возникают еще потери в магнитопроводе якоря : , где– потери холостого хода генератора.

Если нагрузить генератор, то потребляемая мощность, за вычетом потерь холостого хода , преобразуется в электромагнитную мощность:

.

Полезная мощность , отдаваемая в сеть, меньше электромагнитной мощности на величину потерь в обмотке якоря и всех последовательно соединенных с ней обмоток, а также в контакте щеток , т.е.

.

Добавочные потери не учитываются, так как они входят частично в потери при холостом ходе и в потери в обмотках. Мощность возбудителя обычно представляют отдельно от мощности источника.

Последнее уравнение можно представить через электрические величины:

; ;, тогда уравнение электромагнитной мощности:

. Сократив обе части уравнения на, получимуравнение ЭДС генератора:

или.

Момент первичного двигателя направлен встречно электромагнитному моменту. Потерям холостого ходасоовтетствует тормозной момент холостого хода. Следовательно, полный тормозящий момент генератора:

.

Закон равновесия моментов:

, где– момент первичного двигателя.