с

Рисунок 2.9 – Условия

Самовозбуждения генератора параллельного возбуждения

ледовательно, каждому значению r_в соответствует определенная характеристика цепи возбуждения, выходящая из начала координат под углом, определяемым формулой (2.10)

При работе генератора на холостом ходу ток I_в мал, поэтому можно считать, что I_a r_a»0, тогда из уравнения равновесия ЭДС следует, что U=E_a и зависимость изменения напряжения на зажимах генератора определяется характеристикой холостого хода (кривая I). Отрезки ординат между кривой 1 и линией 3 дают разность и служат мерой интенсивности происходящего процесса самовозбуждения, т.е. скорости изменения тока возбуждения. Очевидно, что этот процесс окончится тогда, когда разность станет равной нулю, т.е. установившееся значение тока I_в определяется точкой А пересечения характеристик 1 и 3.

Если увеличить r_в, то вольтамперная характеристика пойдет круче и примет положение 4. Процесс самовозбуждения в этом случае замедляется и заканчивается в точке А₁ при меньшем напряжении на генераторе. При дальнейшем увеличении r_в получим прямую 5, каса­тельную к начальной части характеристики холостого хода. Значение r_в, соответствующее прямой 5, называется критическим (r_вкр). При сопротивлении цепи обмотки возбуждения, равной и большей r_вкр (кривая 6) генератор практически не возбуждается.

Если изменять частоту вращения генератора, то вид характеристики холостого хода меняется (кривая 2), следовательно, величина критического сопротивления r_вкр зависит также от частоты вращения генератора. Большей частоте вращения генератора соответствует большее значение критического сопротивления r_вкр.

2.4.2. Характеристики генератора параллельного

возбуждения

Характеристика холостого хода U₀=f(I_в) при I=0 и n=const. В процессе самовозбуждения в генераторах параллельного возбуждения I_a=I_в, причем I_в=(0,02…0,03)I_н. Поэтому можно пренебречь реакцией якоря и падением напряжения в обмотке якоря и считать, что между характеристиками холостого хода генератора параллельного возбуждения и независимого возбуждения практически нет разницы. Следует учесть, что эта характеристика может быть снята только в одном квадранте, так как процесс самовозбуждения в данном генераторе может протекать только в одном направлении при согласном действии остаточного магнитного потока и потока, создаваемого током возбуждения, причем на прямолинейном участке характеристики напряжение генератора не удается регулировать как у генератора независимого возбуждения, что определяет меньший диапазон регулирования его напряжения.

Нагрузочная характеристика U=f(I_в) при I=const и n=const. Нагрузочные характеристики генератора параллельного возбуждения практически совпадают с характеристиками генератора независимого возбуждения, так как увеличение тока I_а на величину тока возбуждения при параллельном возбуждении не может оказать заметного влияния на напряжение генератора.

Внешняя характеристика U=f(I) при r_в=const и n=const (рисунок 2.6) показывает влияние изменения нагрузки на напряжение генератора. При этом ток возбуждения не регулируется с помощью регулировочного реостата. Следует учесть, что при независимом возбуждении , а при параллельном возбуждении

.

Последнее равенство означает, что при снятии внешней характеристики ток возбуждения генератора изменяется пропорционально напряже­нию на генераторе. Таким образом, уменьшение напряжения генератора параллельного возбуждения при увеличении его нагрузки вызывается не только размагничивающим действием реакции якоря и падением напряжения в цепи якоря, но и уменьшением тока возбуждения. Поэтому внешняя характеристика генератора параллельного возбуждения (рисунок 2.6) (кривая 1) располагается ниже внешней характеристики генератора независимого возбуждения (кривая 2).

В генераторе параллельного возведения ток нагрузки I будет увеличиваться только до определенного критического значения I_кр=(2..2,5)I_н, после чего он начнет уменьшаться до I_ко< I_н. Действительно , т.е. ток зависит от двух факторов - напряжения генератора U и сопротивления нагрузки r_н. Уменьшение сопротивления r_н ведет к увеличению тока I, а это приводит к уменьшению напряжения U по вышеуказанным причинам. Вначале, пока генератор насыщен, магнитный поток Ф при уменьшении тока возбуждения спадает не очень значительно. По этой причине и напряжение падает сначала медленно.

Сопротивление r_н в этот период снижается быстрее, чем напряжение U, и ток I растет. По мере увеличения тока I сверх номинального, напряжение U начинает уменьшаться быстрее, т.к. генератор переходит в ненасыщенное состояние (на прямолинейных участках характеристики холостого хода) и поток Ф начинает спадать пропорционально уменьшению тока возбуждения. Наступает момент, когда уменьшение напряжения опережает уменьшение r_н и ток I, достигнув критического значения I_кр, начинает уменьшаться (рисунок 2.6), пунктирная часть кривой I). Начиная с точки a , дальнейшее уменьшение r_н не вызывает увеличения тока I, а наоборот, происходит его уменьшение, т.к. напряжение U падает быстрее, чем сопротивление r_н. При коротком замыкании U=0, I_в=0 и ток I_ко определяется только потоком остаточ­ного намагничивания. Таким образом, короткое замыкание, вызванное постепенным уменьшением сопротивления нагрузки, не опасно для генераторов параллельного возбуждения. Однако, при внезапном ко­ротком замыкании ток успевает достигнуть значений I_кз=(8…15)I_н. Это обусловлено значительной индуктивностью обмотки возбуждения (большая постоянная времени обмотки), что приводит к постепенному уменьшению тока возбуждения I_в и процесс уменьшения магнитного потока происходит значительно медленнее, чем процесс нарастания тока в цепи якоря. Поэтому для защиты генераторов параллельного возбуждения от токов короткого замыкания необходимы быстродействующие автоматические выключатели, как и для генераторов независимого возбуждения.

Регулировочная характеристика I_в=f(I) при n=const и U=const снимается так же как и для генератора независимого возбуждения и практически получается такой же, как и при независимом возбуждении, т.к. ток возбуждения очень мал и падение напряжения I_вr_a в цепи якоря от тока возбуждения также очень мало и не оказывает заметного влияния на напряжение генератора.

Характеристика короткого замыкания I_к=f(I_в) при n=const и U=0 может быть снята только при питании обмотки возбуждения от постороннего источника, т.к. при самовозбуждении при U=0 ток возбуждения I_в=0.