Генератор постійного струму незалежного збудження

1. Характеристика холостого ходу генератора постійного струму незалежного збудження
2. Навантажувальна характеристика генератора постійного струму незалежного збудження
3. Зовнішня характеристика генератора постійного струму незалежного збудження
4. Регулювальна характеристика генератора постійного струму незалежного збудження

Схема включення генератора незалежного збудження показана на рис. 28.2, а. Реостат rрг, включений в ланцюг збудження, дає можливість регулювати струм Iв в обмотці збудження, а отже, і основний магнітний потік машини. Обмотка збудження живиться від джерела енергії постійного струму: акумулятора, випрямляча або ж іншого генератора постійного струму, званого в цьому випадку збудником.

Мал. 28.2 Принципова схема (а) і характеристики х.х. (Б) генератора незалежного збудження

Характеристика холостого ходу генератора постійного струму незалежного збудження

При знятті характеристики U0 = F (ІВ) генератор працює в режимі х.х. (Ia = 0). Встановивши номінальну частоту обертання і підтримуючи її незмінною, поступово збільшують струм в обмотці збудження Iв від нульового значення до + Iв = Oa, при якому напруга х.х. U0 = 1.15Uном. Отримують дані для побудови кривої 1 (рис. 28.2, б). Початкова ордината кривої 1 не дорівнює нулю, що пояснюється дією невеликого магнітного потоку залишкового магнетизму, що зберігся від попереднього намагнічування машини. Зменшивши струм збудження до нуля, і змінивши його напрям, поступово збільшують струм в ланцюзі збудження до -Iв = Oб. Отримана таким чином крива 2 називається низхідній гілкою характеристики. У першому квадраті крива 2 розташовується вище кривої 1. Пояснюється це тим, що в процесі зняття кривої 1 відбулося збільшення магнітного потоку залишкового намагнічування. Далі досвід проводять в зворотному напрямку, т. Е. Зменшують струм збудження від -Iв = Oбдо Iв = 0, а потім збільшують його до значення + Iв = Oa. В результаті отримують криву 3, звану висхідній гілкою характеристики х.х. Низхідна і висхідна гілки характеристики х.х. утворюють петлю намагнічування. Провівши між кривими 2 і 3 середню лінію 4, отримаємо розрахункову характеристику х.х.

Прямолінійна частина характеристики х.х. відповідає ненасиченої магнітної системі машини. При подальшому збільшенні струму сталь машини насичується і характеристика набуває криволінійний характер. Залежність U0 = F (ІВ) дає можливість судити про магнітні властивості машини.

Навантажувальна характеристика генератора постійного струму незалежного збудження

Ця характеристика висловлює залежність напруги Uна виході генератора від струму збудження Iв при незмінних струмі навантаження, наприклад номінальному, і частоті обертання. При зазначених умовах напруга на виводах генератора менше ЕРС, тому навантажувальна характеристика 1 розташовується нижче характеристики холостого ходу 2 (рис. 28.3). Якщо з точки а, відповідної номінальній напрузі Uном, відкласти вгору відрізок а b, що дорівнює IaΣr, і провести горизонтально відрізок b с до перетину з характеристикою х.х., а потім з'єднати точки а і с, то отримаємо а b с - трикутник реактивний (характе стичних).

Так, при роботі генератора в режимі х.х. при струмі збудження IВ1 = IВ.ном напруга на висновках U0 = de; з підключенням навантаження (при постійному струмі збудження) напруга генератора знизиться до значення Uном = ae. Таким чином, відрізок d а висловлює значення напруги ΔU = U0 - Uном при IВ1 = IВ.ном. Напруга на виводах генератора в цьому випадку зменшилася в результаті дії двох причин: падіння напруги в ланцюзі якоря і розмагнічуючого впливу реакції якоря. Вимірявши значення опору кола якоря і підрахувавши падіння напруги IaΣr, можна визначити ЕРС генератора при заданому струмі навантаження: Ea = U + IaΣr. На рис. 28.3 ця ЕРС представлена відрізком b е. Електрорушійна сила генератора при навантаженні менше, ніж в режимі х.х. (B е <d е), що пояснюється розмагнічувати впливом реакції якоря. Для кількісної оцінки цього впливу з точки з опускаємо перпендикуляр на вісь абсцис. Отриманий відрізок cf є ЕРС генератора при навантаженні; в режимі х.х. для створення цієї ЕРС необхідний струм збудження IВ2 <IВ1. Отже, відрізок f е, рівний різниці струмів збудження IВ1 - IВ2, являє собою струм збудження, компенсуючий розмагнічуюче вплив реакції якоря.

Мал. 28.3. Навантажувальна характеристика генератора незалежного збудження

Катети реактивного трикутника кількісно визначають причини, що викликають зменшення напруги генератора при його навантаженні: падіння напруги в ланцюзі якоря визначає катет

ab = IaΣr (28.7)

струм збудження IВ1 - IВ2, компенсуючий розмагнічуюче дію реакції якоря, визначає катет

, (28.8)

де Fqd і Fad - величини, що визначають розмагнічуюче дію реакції якоря по поперечної і поздовжньої осях; число витків в полюсной котушці обмотки збудження.

Реактивний трикутник а 'b' з 'побудований для іншого значення струму збудження IВ3. Сторона а 'b' трикутника залишилася незмінною (а 'b' = ab), що пояснюється незмінністю струму навантаження, але сторона b 'з' зменшилася (b 'з' <b с), так як при меншому струмі збудження зменшилася ступінь насичення магнітної ланцюга генератора, а отже, і розмагнічуюче дію реакції якоря.

Зовнішня характеристика генератора постійного струму незалежного збудження

Ця характеристика являє собою залежність напруги U навиводах генератора від струму навантаження I. При знятті даних для побудови зовнішньої характеристики генератор приводять в обертання з номінальною швидкістю і навантажують його до номінального струму при номінальній напрузі. Потім, поступово зменшуючи навантаження аж до х.х. (I = 0), знімають показання приладів. Опір ланцюга збудження rBі частоту обертання протягом досвіду підтримують незмінними.

На рис. 28.4, а представлена зовнішня характеристика генератора незалежного збудження, з якої видно, що при збільшенні струму навантаження I напруга на виводах генератора знижується; це пояснюється розмагнічувати впливом реакції якоря і падінням напруги в ланцюзі якоря. Нахил зовнішньої характеристики до осі абсцис (жорсткість зовнішньої характеристики) оцінюється номінальним зміною напруги генератора при скиданні навантаження:

. (28.9)

Зазвичай для генератора незалежного збудження ΔUном = 5 - 10%.

Регулювальна характеристика генератора постійного струму незалежного збудження

Характеристика IВ = F (I) показує, як слід міняти струм в ланцюзі збудження, щоб при змінах навантаження генератора напруга на його висновках залишалося незмінним, рівним номінальному. При цьому частота обертання зберігається постійної (n - const).

При роботі генератора без навантаження в ланцюзі збудження встановлюють струм Iво, при якому напруга на виводах генератора стає рівним номінальному. Потім поступово збільшують навантаження генератора, одночасно підвищують струм збудження таким чином, щоб напруга генератора в усьому діапазоні навантажень залишалося рівним номінальному. Так отримують висхідну гілку характеристики (крива 1 на рис. 28.4, б). Поступово зменшуючи навантаження генератора до х.х. і регулюючи відповідним чином струм збудження, отримують спадну гілку характеристики (крива 2 на рис. 28.4, б) .Нісходящая гілка регулювальної характеристики розташована нижче висхідній, що пояснюється впливом зрослого залишкового намагнічування магнітного ланцюга машини в процесі зняття висхідній гілки. Середню криву 3, проведену між висхідній і низхідній гілками, називають практичної регулювальної характери стик генератора.

Основний недолік генераторів незалежного збудження - це необхідність стороннього джерелі енергії постійного струму - збудника. Однак можливість регулювання напруги в широких межах, а також порівняно жорстка зовнішня характеристика цього генератора є його достоїнствами.

Мал. 28.4. Зовнішня (а) і регулювальна (б) характеристики генератора незалежного збудження.