1.5. Характеристики генерато­ров постоянного тока

Генераторы, как правило, работают с постоянной частотой вращения и основная величина, определяющая их работу,— на­пряжение на зажимах — зависит от тока возбуждения I_в и тока нагрузки I. Особое значение имеет зависимость тока возбужде­ния от тока нагрузки при заданном характере изменения напря­жения генератора.

Различают три вида характеристик генерато­ров постоянного тока: нагрузочные, внешние и регулировочные.

• Нагрузочная характеристика представляет собой зависимость U=f(I_в) при I=соnst≠0 и n=соnst. Ее частный случай — характеристика холостого хода, получаемая при I=0, когда V=Е.

• Внешняя характеристика — это зависимость U=f(I) при п= сопst, I_в= сопst.

• Регулировочная характеристика представляет собой зависимость I_в = f(I) при п = сопst и заданном характере изме­нения напряжения U. Обычно считают U=сопst. К регулировочным характеристикам относится и характери­стика короткого замыкания I_к = I(I_в) при п = сопst и U = 0.

У генераторов независимого возбуждения ток возбуждения I_в не зависит от тока нагрузки I и напряжения U на зажимах ма­шины. Недостатком такой системы является необходимость в постороннем дополнительном источнике постоянного тока для получения тока возбуждения I_в.

Характеристики генератора с независимым возбуждением по­казаны на рис.13.

Характеристика холостого хода U=I(I_в) при I=0, п=сопst приведена на рис. 13,а. Ее снятие начинают со значения I_в, при котором напряжение на зажимах превышает номинальное на 5— 10%. Затем ток возбуждения уменьшают до нуля. Эта характе­ристика является кривой намагничивания машины, так как U≈Е≡Ф (ЭДС пропорциональна магнитному потоку).

Характеристики генератора постоянного тока

с независимым возбужде­нием

Рис. 13. а— холостого хода; б— регулировочная; в— внешняя

Таким образом, по характеристике холостого хода можно судить о свойствах магнитной цепи машины. Точка А лежит на изгибе кривой и соответствует номинальному режиму работы. Ниже этой точки находится прямолинейный участок, на котором работа отличается неустойчивостью, т. е. напряжение при незна­чительных отклонениях тока возбуждения резко изменяется. Этот участок соответствует ненасыщенному состоянию машины. Уча­сток выше точки А характеризуется слабым изменением напря­жения на зажимах генератора при значительных отклонениях тока возбуждения. Это участок насыщения машины. Наконец, при I_в=0 точка характеристики А' соответствует значению оста­точного напряжения, обусловленному остаточным магнетизмом. Обычно оно составляет 7—12%. Напряжение всегда меньше ЭДС вследствие падения напряжения в цепи якоря и реакции якоря. Поэтому нагрузочная характеристика пройдет ниже характери­стики' холостого хода почти параллельно ей.

На рис. 13,в пока­зана внешняя характеристика генератора независимого возбуж­дения U=f(I) при п=сопst, I_в=сопst. Ее снятие начинают со значения номинального напряжения, а затем ток нагрузки умень­шают до нуля. При этом напряжение возрастает в пределах 5-10%, так как умень­шается влияние реакции якоря и сопротивления якорной цепи.

На рис. 13,б приведена регулировочная характеристика гене­ратора независимого возбуждения I_в=f(I) при п=сопst, U=сопst.

Генераторы независимого возбуждения применяются, напри­мер, в системах генератор—двигатель (Г—Д). Для генератора постоянного тока параллельного возбуждения типичны характеристики, рассмотренные выше, за исключением внешней, которая показана на рис. 14.

Внешняя характеристика генератора с параллельным возбужде­нием Рис. 14.

Генераторы параллельного возбуждения находят широкое при­менение в установках, где допустимо изменение напряжения (в известных пределах), а нагрузка не изменяется резко. В судо­вых условиях они используются в качестве валогенераторов (совместно с аппаратурой автоматической стабилизации напря­жения, чаще всего электронной).

Генераторы последовательного возбуждения в судовых усло­виях распространения не получили из-за большой зависимости их напряжения от тока нагрузки. Здесь, как правило, применяют генераторы смешанного возбуждения, которые имеют две об­мотки возбуждения, включенные согласно, т.е. магнитодвижу­щие силы (МДС) этих обмоток складываются.

Внешняя характеристика генератора смешанного возбуждения приведена на рис. 15,а.

Внешние и регулировочные характеристики

генератора смешанного воз­буждения

Рис. 15.

Основной магнитный поток в генерато­рах такого типа создается параллельной обмоткой. Последова­тельная обмотка обычно является дополнительной, увеличивающей магнитный поток с возрастанием нагрузки генератора. Внеш­ние характеристики генераторов со смешанным и параллельным возбуждением сходны.

В силу компенсирующего воздействия последовательной об­мотки напряжение генератора со смешанным возбуждением почти не меняется с изменением нагрузки. В зависимости от степени влияния последовательной обмотки возбуждения генератор может быть нормально компаундированным (кривая 2 на рис. 15,а), перекомпаундированным (кривая 1) и противокомпаундированным (кривая 3), т. е. таким, у которого последовательная об­мотка возбуждения включена встречно параллельной обмотке.

В соответствии с внешними характеристиками 1 и 2 регулировоч­ные характеристики имеют вид, показанный на рис. 15,б.

Гене­раторы смешанного возбуждения применяются в том случае, когда требуется поддерживать постоянное напряжение при резко меняющейся нагрузке.