33

Лабораторная работа Nо 9 Генератор постоянного тока с параллельным и смешанным возбуждением

Цель работы: изучение эксплуатационных характеристик генератора постоянного тока.

Приборы и принадлежности: генератор постоянного тока, миллиамперметр, амперметр, вольтметр, нагрузка в виде набора электрических ламп накаливания, реостаты.

Краткие теоретические сведения

Важнейший классификационный признак электрических машин постоянного тока заключается в способе получения (возбуждения) в них магнитного поля. Это поле может быть создано постоянными магнитами, однако чаще применяют электромагнитное возбуждение. Генераторы последнего типа разделяются на два класса: с независимым возбуждением и самовозбуждением. В первом случае обмотка возбуждения (ОВ) генератора запитывается от автономного источника, во втором - ОВ подключается к электрической цепи якоря генератора. В зависимости от варианта соединения ОВ с цепью якоря различают генераторы параллельного, последовательного и смешанного возбуждения.

Наибольшее распространение в электротехнике получили генераторы параллельного возбуждения. Электрическая схема такого генератора приведена на рис. 9.1,а.

 , U

С

_уст

I_я I_в Д L_овdi_в/dt

_min

ОВ _ост i_вR_ов

+ I_н 

0 I_вуст I_в

R_н а б

Рис. 9.1

Для возбуждения (приведения в рабочее состояние) генератора достаточно обеспечить вращение якоря. Эту процедуру обычно выполняют в режиме холостого хода (при отключенной нагрузке). При изготовлении сердечник генератора намагничивают. Поэтому в исходном состоянии обмотку якоря пронизывает остаточный магнитный поток Ф_ост, составляющий 1-3 % от номинального. В результате вращение якоря с частотой n приводит к возникновению в его обмотке небольшой остаточной ЭДС:

_ост = СnФ_ост, (9.1)

где С - конструкционная постоянная генератора.

Под действием _ост в обмотке возбуждения появляется незначительный ток I_в, который создает дополнительный магнитный поток, пронизывающий обмотку якоря. Этот поток может быть направлен встречно или согласно Ф_ост. В первом случае сердечник размагничивается, во втором - происходит усиление суммарного магнитного потока. В результате увеличивается ЭДС якоря, которая вызывает дальнейшее нарастание тока возбуждения и т. д. Процесс изменения тока возбуждения описывается уравнением:

e = i_вR_ов + L_в di_в/dt, (9.2)

где e - мгновенное значение ЭДС в обмотке якоря; i_в - мгновенное значение тока возбуждения; L_в - суммарная индуктивность обмоток возбуждения и якоря (активное сопротивление якоря мало); L_в di_в/dt – ЭДС самоиндукции, возникающая в якоре при изменении тока возбуждения.

После стабилизации тока возбуждения ЭДС самоиндукции якоря становится равной 0, а ЭДС якоря -

_уст = i_вR_ов. (9.3)

График, приведенный на рис. 9.1, б, иллюстрирует эти закономерности: самовозбуждение генератора заканчивается в тот момент (точка С), когда прямая u=i_вR_ов пересечет зависимость =f(I_в). При возрастании R_ов это пересечение произойдет уже в точке Д. Начиная с некоторого критического значения R_овкр, самовозбуждение генератора становится невозможным – ЭДС снижается до _ост.

Таким образом, для самовозбуждения генератора постоянного тока необходимо выполнение трех условий:

1) наличие потока остаточного намагничивания Ф_ост;

2) совпадение по направлению магнитного потока, создаваемого обмоткой возбуждения, с Ф_ост;

3) обеспечение оптимального сопротивления ОВ (R_ов R_овкр).