2.1.3. Генератор с параллельным возбуждением

Схема генератора параллельного возбуждения представлена на рис. 2.12. Такой генератор отличается от генератора независимого возбуждения тем, что не нуждается в дополнительном источнике постоянного тока для возбуждения.

Работа генератора возможна благодаря самовозбуждению машины. Условия самовозбуждения заключаются в следующем.

1) В генераторе всегда имеется поток остаточного намагничивания , который при вращении якоря индуктирует в его обмотке небольшую ЭДС и в обмотке возбуждения возникает малый ток , который создает магнитный поток .

2) Магнитные потоки и должны быть направлены согласно, тогда общий поток увеличивается, что приводит к росту ЭДС и тока и т.д. Такой процесс длится до тех пор, пока напряжение на зажимах обмотки якоря генератора не достигнет установившегося значения. Если же потоки и направлены встречно, то самовозбуждение невозможно.

Самовозбуждение представляет собой переходный процесс. При разомкнутой внешней цепи () уравнение для цепи обмотки возбуждения можно записать в виде:

, (2.5)

где U – мгновенное значение напряжения на зажимах обмотки якоря ().

Когда процесс самовозбуждения закончится, наступит установившийся режим: и . Значения U и при заданном просто найти графически. Для этого построим зависимость при . Она называется характеристикой холостого хода (рис. 2.13).

Так как , то . поэтому эта характеристика практически не отличается от характеристики холостого хода генератора независимого возбуждения.

В этой системе координат отложим первый член правой части уравнения (2.5) - . При он представляет собой прямую, проходящую через начало координат под углом к оси абсцисс.

, (2.6)

где - масштабы тока и напряжения на рис. 2.13. Разность ординат кривых 1 и 2 представляет собой величину и характеризует скорость и направление изменения тока . Если , то растет.

При , следовательно, предел, до которого генератор возбудится характеризуется точкой А пересечения кривых 1 и 2.

При увеличении угол растет и точка А перемещается по кривой 1 к началу координат и напряжение U уменьшается. При некотором , которое называется критическим сопротивлением, прямая 2 совпадает с линейной частью кривой 1. В этих условиях генератор не самовозбуждается.

3) Следовательно, третьим условием самовозбуждения является неравенство <.

Таким образом, в генераторе параллельного возбуждения регулирование возбуждения возможно лишь на нелинейной части характеристики холостого хода. Минимальное напряжение определяется прямой 3. Обычно .

Внешняя характеристика: при , представлена на рис. 2.14. Она отличается от внешней характеристики генератора независимого возбуждения (кривая 1) более крутым спадом напряжения на зажимах генератора в следствии дополнительной причины – уменьшения тока в обмотке возбуждения, так как .

Поэтому . При дальнейшем уменьшении R_н ток I растет только до определенного значения, равного , а затем U сразу снижается до нуля (пунктирная часть кривой 2). Для объяснения этого можно воспользоваться рис. 2.13. Здесь прямая ОА – является линией напряжения генератора.

и .

Из рис. 2.13 видно, что при уменьшении U разность (), а следовательно и ток I вначале растет, а затем, достигнув максимального значения (), начинает уменьшаться до величины .

Тем не менее, короткое замыкание в цепи якоря, которое происходит в эксплуатационных условиях и называется “внезапным” практически так же опасно, как и у генераторов независимого возбуждения, так как магнитный поток в первый момент короткого замыкания можно считать постоянным.

Регулировочная и нагрузочные характеристики имеют такой же вид, как у генераторов независимого возбуждения.

Характеристику короткого замыкания можно снять только если обмотки возбуждения подключить к независимому источнику.