Меню

Как построить внешнюю характеристику генератора независимого возбуждения



Генератор постоянного тока независимого возбуждения

Схема включения генератора независимого возбуждения по­казана на рис. 28.2, а. Реостат rрг, включенный в цепь возбужде­ния, дает возможность регулировать ток Iв в обмотке возбуждения, а следовательно, и основной магнитный поток машины. Обмотка возбуждения питается от источника энергии постоянного тока: аккумулятора, выпрямителя или же другого генератора постоян­ного тока, называемого в этом случае возбудителем.

Рис. 28.2 Принципиальная схема (а) и характеристики х.х. (б) генера­тора независимого возбуждения

Характеристика холостого хода генератора постоянного тока независимого возбуждения

При снятии характеристики U= F(IВ) генератор работает в режиме х.х. (Ia = 0). Установив номинальную частоту вращения и поддерживая ее неизменной, постепенно увеличивают ток в обмотке возбуждения Iв от нулевого значения до +Iв = Oa, при котором напряжение х.х. U = 1.15Uном . Получают данные для построения кривой 1 (рис. 28.2, б). Начальная ордината кривой 1 не равна нулю, что объясняется действием небольшого магнитного потока остаточного магнетизма, сохранившегося от предыдущего намагничивания машины. Уменьшив ток возбуждения до нуля, и изменив его направление, постепенно увеличивают ток в цепи возбуждения до -Iв = Oб. По­лученная таким образом кривая 2 называется нисходящей ветвью характеристики. В первом квадранте кривая 2 располагается вы­ше кривой 1. Объясняется это тем, что в процессе снятия кривой 1 произошло увеличение магнитного потока остаточного намагни­чивания. Далее опыт проводят в обратном направлении, т. е. уменьшают ток возбуждения от -Iв = Oб до Iв = 0, а затем увеличи­вают его до значения +Iв = Oa. В результате получают кривую 3, называемую восходящей ветвью характеристики х.х. Нисходящая и восходящая ветви характеристики х.х. образуют петлю намагни­чивания. Проведя между кривыми 2 и 3 среднюю линию 4, полу­чим расчетную характеристику х.х.

Прямолинейная часть характеристики х.х. соответствует нена­сыщенной магнитной системе машины. При дальнейшем увеличе­нии тока сталь машины насыщается и характеристика приобретает криволинейный характер. Зависимость U= F(IВ) дает возможность судить о магнитных свойствах машины.

Нагрузочная характеристика генератора постоянного тока независимого возбуждения

Эта характери­стика выражает зависимость напряжения U на выходе генератора от тока возбуждения Iв при неизменных токе нагрузки, например номинальном, и частоте вращения. При указанных условиях на­пряжение на выводах генератора меньше ЭДС , поэто­му нагрузочная характеристика 1 располагается ниже характери­стики холостого хода 2 (рис. 28.3). Если из точки а, соответствующей номинальному напряжению Uном, отложить вверх отрезок аb, равный IaΣr, и провести горизонтально отре­зок bс до пересечения с характеристикой х.х., а затем соединить точки а и с, то получим аbстреугольник реактивный (характе­ристический).

Так, при работе генератора в режиме х.х. при токе возбужде­ния IВ1 = IВ.ном напряжение на выводах U = de ; с подключением нагрузки (при неизменном токе возбуждения) напряжение генера­тора снизится до значения Uном = ae . Таким образом, отрезок dа выражает значение напряжения ΔU = U — Uном при IВ1 = IВ.ном. На­пряжение на выводах генератора в этом случае уменьшилось в результате действия двух причин: падения напряжения в цепи якоря и размагничивающего влияния реакции якоря . Измерив значение сопротивления цепи якоря и подсчитав падение напряжения IaΣr, можно определить ЭДС генератора при заданном токе нагрузки: Ea = U + IaΣr. На рис. 28.3 эта ЭДС представлена отрезком bе. Электродвижущая сила генератора при нагрузке меньше, чем в режиме х.х. (bе

Читайте также:  Шкив генератора мерседес спринтер классик

Источник

Рабочие характеристики генератора независимого возбуждения.

Внешняя характеристикаU=f(I) при Iв = const и п = const. Для снятия внешней характеристики следует привести генератор во вращение с номинальной частотой вращения и установить такой ток возбуждения Iв, чтобы при I= IН= Ос (рис. 4.13) иметь номи­нальное напряжение на зажимах генератора UH= Са = ОБ. Затем постепенно разгружают генератор до холостого хода. Напряжение; на зажимах генератора растет и при I = 0 достигает значения Uo = ОА. Следовательно,

(4.11)

Внешнюю характеристику можно построить, используя харак­теристику холостого хода и треугольник короткого замыкания.

Рис. 4.12. Внешняя характеристика генератора независимого возбуждения

Рис. 4.13. Построение внешней характеристики генератора независимого возбуждения

Рис. 4.14. Регулировочная характеристика генератора независимого возбуждения

Пусть ток возбуждения генератора Iв, остающийся величиной постоянной, задан отрезком Оа (рис. 4.11). Из точки а проведем прямую, параллельную оси ординат до пересечения с характери­стикой холостого хода в точке b. Тогда ab = Еа0 = Uo, где Еa ЭДС, a Uo напряжение на за­жимах генератора при холостом ходе. Построим из точки а треу­гольник короткого замыкания аА’В’, соответствующий како­му-нибудь току I, например I = I ном. Катет аВ’ = IHRa направим по линии аb и заставим треу­гольник А’В’а скользить вдоль нее, параллельно самому себе до тех пор, пока точка А’ не попадет на характеристику холостого хода и треугольник А’В’а не займет положение треугольника ABC, Отрезок Оа’ представляет собой результирующую МДС машины, т.е. МДС основных полюсов Оа, уменьшенную на величину раз­магничивающей МДС якоря аа’. Отрезок а’А = АВ определяет ЭДС генератора при данной нагрузке, а отрезок аС= аВ— ВС — напряжение на зажимах генератора U при I = Iн.

Чтобы получить напряжение U для других токов, например I= 0,5Iном, нужно проделать то же построение, уменьшив все стороны треугольника короткого замыкания в 2 раза. Для простоты можно поделить отрезок аа’ пополам, перенести точку а» в точку А на характеристике холостого хода и затем провести через точку прямую А1С1 параллельно гипотенузе АС. Отрезок Ас1 даст искомое напряжение U при I= 0,5Iном.

Отложим в заданном масштабе токи I= 0, 0,5Iном , Iном и т. д. влево от оси ординат и перенесем соответствующие им точки b1, С1, С в точки d, d1, d. Тогда кривая dod1d будет представлять coбoй внешнюю характеристику генератора.

Рис. 4.15. Построение регулировочной характеристики генератора независимого возбуждения

Регулировочная характеристика — Iв =f(I) при U=const и п = const. Поскольку при уменьшении нагрузки напряжение на зажимах генератора растет, то, чтобы поддержать его постоянным, нужно уменьшать ток возбуждения Iв. Примерная регулировочная характеристика показана на рис. 4.14. Ее можно построить так же, как и внешнюю характеристику, по характеристике холостого ход и треугольнику короткого замыкания. Для этого проведем линию DC параллельно оси абсцисс на расстоянии 0D = Uном от пocледней (рис. 4.16). Построив треугольник короткого замыкания АBC для какого-нибудь, например номинального, тока, расположим этот треугольник так, чтобы вершина А лежала на характеристике холостого хода, а вершина С — на прямой DC; этим определяется необходимый для создания напряжения Uном ток возбуждения Iном = 0a. Перенеся точку а вниз от оси абсцисс соответственно току Iном, получим точку N регулировочной характеристики, со­ответствующую номинальной нагрузке. Так же строят и другие точ­ки регулировочной характеристики, например точка М для I=0,5Iном, при этом все стороны треугольника короткого замыка­ния изменяются пропорционально току I. Для холостого хода Iв0=0a.Регулировочная характеристика определяется кривой NMa.

Читайте также:  Литиевый генератор что это такое

Рис. 4.16. Нагрузочная характеристика генератора независимого возбуждения

1- характеристика холостого хода; 2-нагрузочная характеристика

Нагрузочные характеристики — U = f(Iв) при I = const и п = const. Напряжение на зажимах генератора всегда меньше ЭДС вследствие падения напряжения в якоре и реакции якоря. При I= const действие этих двух факторов почти постоянно, поэтому нагрузочная характеристика (кривая 2 на рис. 4.16) расположена почти параллельно характеристике холостого хода. Так же, как и другие характеристики хода, нагрузочные можно построить по ха­рактеристике холостого и треугольнику короткого замыкания. По­скольку I=const, то при построении нужно перемещать треуголь­ник короткого замыкания ABC параллельно самому себе, скользя вершиной A по характеристике холостого хода (см. рис. 4.16).

Характеристики генератора параллельного возбуждения.Гене­ратор параллельного возбуждения (см. рис. 4.2) работает с само­возбуждением. Для этого необходимо, чтобы в генераторе был небольшой (2. 5% номинального) поток остаточного намагни­чивания Фост. Если, замкнув цепь возбуждения, привести генера­тор во вращение с некоторой, например, номинальной частотой вращения, то на его зажимах появится небольшое напряжение и по цепи возбуждения потечет ток, который создаст добавочный поток намагничивания Фдоб. В зависимости от направления тока в обмотке возбуждения поток Фдоб может быть направлен либо встреч­но относительно потока Фост, либо согласно с ним. Генератор мо­жет самовозбудиться только при согласном направлении обоих по­токов. Другими словами, процесс самовозбуждения генератора мо­жет идти в одну сторону, определяемую направлением потока Фост.

При согласном направлении обоих потоков результирующий поток возбуждения увеличивается; это приводит к увеличению индуцируемой в якоре ЭДС и, в свою очередь, вызывает дальней­шее увеличение тока и потока возбуждения.

Выясним предел, до которого идет процесс самовозбуждения. При этом будем считать, что генератор работает вхолостую, т.е. I = 0. При самовозбуждении уравнение ЭДС цепи возбуждения можно записать в следующем виде:

, (4.11)

(4.12)

где u — переменное напряжение на зажимах генератора и, следовательно, на зажимах цепи возбуждения; RB — сопротивление цепи возбуждения; LB — индуктивность цепи возбуждения.

Если RB = const, то падение напряжения IBRB изменяется прямо пропорционально току Iв. Графически оно изображается прямой 1 на рис. 4.17, идущей под углом α к оси абсцисс, причем

Следовательно, каждому значению RB соответствует прямая, выходящая из начала координат под углом, определяемым формулой (4.14). На рис. 4.17 характеристика холостого хода отражена кривой 2. Отрезки ординат между кривыми 2 и 1 дают разность uIBRB = d(LBIB)/dt; и служат мерой интенсивности происходящего процесса самовозбуждения. Очевидно, что этот процесс окончится тогда, когда разность uIBRB станет равна нулю другими словами, когда характеристики 1 и 2 пересекутся. Таким образом, установившееся значение тока Iв определяется точкой пересечения А характеристик 1 и 2.

Читайте также:  Щетки генератора honda stepwgn

Рис. 4.17. Графическое обоснование самовозбуждения генератора параллельного возбуждения:

1,3,5- зависимости U от Iв при различных Rв; 2,4 -характеристики холостого хода при различных n

Рис. 4.18 Характеристика холостого хода генератора параллельного возбуждения

1- при увеличении тока Iв; 2 – при уменьшении тока Iв; 3 – усредненная.

Если увеличивать сопротивление RB, т.е. угол α (кривые 3и 4) то точка A будет скользить по характеристике холостого хода в направлении к точке О. При некотором сопротивлении Rв.кр, которое называется критическим сопротивлением, прямая 1 будет касательной к начальной части характеристики холостого хода (рис. 4.17, прямая 3). В этих условиях генератор практически не возбуждается.

Поскольку при заданных масштабах напряжения u и тока IВ наклон характеристики холостого хода зависит от частоты враще­ния якоря, то очевидно, что каждой из них соответствует свое критическое сопротивление Rв.кр. Так, например, для характерис­тики холостого хода 4, соответствующей большей частоте враще­ния, критическое сопротивление определяется прямой 5.

Характеристика холостого хода — U = f(IB) при Ia= 0 и п = const. Эта характеристика снимается так же, как и при независи­мом возбуждении. Однако самовозбуждение генератора параллель­ного возбуждения возможно только в одном направлении. Поэто­му характеристику холостого хода этого генератора можно снять тоже только при одном направлении тока возбуждения (рис. 4.18).

Поскольку при холостом ходе генератора параллельного воз­буждения по его якорю течет ток Iа = Iв, то в генераторе появляет­ся реакция якоря и возникает падение напряжения. Но ток Iв обы­чно не превышает 2. 3 % Iном. Поэтому характеристика холостого хода, снятая при самовозбуждении, практически совпадает с со­ответствующей характеристикой при независимом возбуждении.

Внешняя характеристика — U=f(I) при RB = const и п = const. На рис. 6.61 кривая 1 представляет собой внешнюю характери­стику генератора параллельного возбуждения, а кривая 2 — вне­шнюю характеристику этого генератора при работе с независи­мым возбуждением. При работе с самовозбуждением падение на­пряжения с увеличением нагрузки происходит быстрее. Это объяс­няется тем, что при увеличении нагрузки генератора параллель­ного возбуждения, кроме реакции якоря и падения напряжения в якоре, еще имеет место уменьшение тока возбуждения IВ = = U/RB = U, которое влечет за собой уменьшение потока и соот­ветствующее уменьшение ЭДС и напряжения на зажимах генера­тора.

Рис. 4.19 Внешние характеристики генератора:

1- параллельного возбуждения; 2- независимого возбуждения

На рис. 4.19 видно, что если увеличить нагрузку сверх номи­нальной в генераторе независимого возбуждения, то изменение напряжения пойдет по линии 2; при коротком замыкании (UK = 0) ток в якоре Iк будет недопустимо большой и может повредить обмотку якоря.

При работе с самовозбуждением (см. рис. 4.19, кривая 1) нагрузки будет увеличиваться только до критического значения Iкр, обычно не превышающего номинальный ток больше чем в 2—2,5 раза, а затем ток I начинает уменьшаться. При коротком замыкании U = 0 и Iв = 0, а по якорю течет ток Iк ост, определяемый только потоком Фост. Обычно Iк.ост

Источник