Цель работы: изучить принцип действия, основные характеристики и свойства генератора постоянного тока с парал­лельным возбуждением.

Основные понятия

Работа генератора постоянного тока основана на явлении наведения ЭДС в проводниках, движущихся в постоянном магнитном поле. Генераторы постоянного тока преобразуют механическую энергию вращательного движения первичного двигателя ( асин­хронного двигателя, дизеля ) в электрическую. Основное магнитное поле генератора создается электромагнитами, размещенными на статоре, обмотки которых называются обмотками возбуждения.

Генераторы постоянного тока по способу их возбуждения делятся на генераторы с независимым возбуждением и генераторы с самовозбуждением. У генератора с независимым возбуждением обмотка возбуждения не имеет гальванической связи с обмоткой якоря, расположенной на роторе (якоре) и питается от постороннего источника постоянного тока (аккумуляторная батарея, возбудитель, выпрямитель).

Генераторы с самовозбуждением не нуждаются в постоянном источнике, и получает энергии из цепи якоря. По способу соединения обмоток возбуждения с обмоткой якоря такие генераторы делятся на генераторы с параллельным, последовательным и смешанным соединением.

Для усиления магнитного поля в генераторах сердечники статора и якоря выполняются из магнитомягких материалов, причем сердечник якоря для уменьшения потерь на вихревые токи набираются из отдельных изолированных пластин из электротехнической стали. Обмотка якоря генератора барабанная, двухслойная выпол­няется из идентичных секций и укладывается в пазы на внешней поверхности якоря. Для получения во внешней цепи постоянной по направлению и максимальной по величине ЭДС генератор имеет щеточно-коллекторный узел.

Основными характеристиками генератора являются характе­ристика холостого хода; внешняя и регулировочная характерис­тики.

Зависимость ЭДС генератора Е от тока в обмотке возбуж­дения I при постоянной частоте вращения якоря n : n=n_н= const и разомкнутой внешней цепи ( I=0) называется характеристи­кой холостого xoдa.

Для генераторов с параллельным возбуждением при холос­том ходе ток нагрузки I~О , а ток якоря I_я=I_в составляет 2-5% от номинального тока якоря I_я и можно считать, что I_я=0

ЭДС якоря генератора равна:

где С_Е – постоянный коэффициент, зависящий от конструкции .об­мотки возбуждения;

Ф - магнитный поток полюса машины.

Поскольку частота вращения n=n_н= const, то ЭДС якоря Е будет пропорциональна магнитному потоку полоса генеpaтора Ф, т.е. характеристика холостого хода имеет такой вид, как и кривая намагничивая материала магнитопровода. Вследствие малости падения напряжения на обмотке якоря, напряжение на его зажимах практически равно ЭДС якоря. ЭДС Е_о соответствует I_в = 0 и возникает за счет остаточного намаг­ничивания материала магнитной цепи генератора. При больших токах возбуждения (в силу насыщения материала магнитопровода) крутизна характеристики Е (I_в ) снижается.

Внешняя характеристика представляет собой зависимость напряжения генератора Е_Г от тока нагрузки I при постоянной частоте вращения и постоянном сопротивлении в цепи возбуждения R_в.

Регулировочная характеристика показывает, как следует изменять ток возбуждения I_в при изменении тока наг­рузки I , чтобы величина напряжения, генератора U была пос­тоянной при частоте вращения якоря n=n_н= const.

Из уравнения электрического состояния генератора

видно, что с увеличением тока нагрузки напряжение падает и для увеличения напряжения до первоначального значения ток возбуждения I_в необходимо увеличить, что приведет к увеличе­нию магнитного потока Ф и ЭДС якоря Е.