Файл: Полотовский Л.С. Емкостные машины постоянного тока высокого напряжения.pdf

Из выражений (113) и (116) следует, что зависи­ мость тока короткого замыкания и напряжения холо­ стого хода от напряжения возбуждения и от скорости вращения генератора линейна. Мощность генератора при постоянной проводимости нагрузки растет с увеличением скорости вращения или напряжения возбуждения по

(116), с аналогичными

тивление г-

U = S ~ I ' i

Рис. 18.

Г+Гг Л { 3

видно, что свойства емкостных и индуктивных генера­ торов находятся в дуальном соотношении. Для перехода от соотношений одного генератора к соотношениям дру­ гого, необходимо поменять местами ток и напряжение, проводимость и сопротивление. Индуктированному току емкостного генератора соответствует индуктированное напряжение (э. д. с.) индуктивного генератора, причем индуктированный ток емкостного генератора равен току короткого замыкания, тогда как э. д. с. индуктивного генератора равна напряжению холостого хода. Для ем­ костного генератора в большинстве случаев недопустим режим холостого хода из-за большой величины напря­ жения £/хх; для индуктивного генератора режим короткого замыкания обычно недопустим из-за большого тока / кз.

Поэтому индуктивные генераторы могут быть охарак­ теризованы как' «генераторы напряжения», а емкост­ ные— как «генераторы тока».

б) Переменные проводимости утечек

Расчеты, проведенные нами на основании многочис­ ленных данных опытов различных авторов, в том числе

7 2

и наших собственных опытов, показали, что зависимость проводимости между двумя металлическими электро­ дами в воздухе от напряжения может быть аппроксими­ рована уравнением

где а, Ь, и т — постоянные, определяемые геометрией электродов и состоянием газовой среды.

Если проводи­ мость утечки ротора генератора выра­ жается уравнением (123), то внешняя характеристика вме­ сто уравнения (114) примет вид

но напряжение холостого хода теперь должно быть опре­ делено из нелинейного уравнения

На рис. 19 представлены зависимости тока короткого замыкания и напряжения холостого хода от напряжения возбуждения (или скорости вращения).

Мощность и к. п. д. генератора равны соответственно

к. п. д. растет по мере приближения к режиму короткого замыкания, достигая своего максимального значения

UI0 + us h

7.3

Если потери мощности в цепи статора малы по срав­

Для проверки вышеизло­ женного был изготовлен и испытан макет емкостного ге­ нератора с независимым возбуждением.

Генератор полностью соответствовал принципиальной

74

Ротор генератора состоял из четырех дисков, распо­ ложенных симметрично относительно дисков статора и укрепленных на общем валу, на концах которого нахо­ дились два двигателя постоянного тока. Каждый ротор­ ный диск был склеен из двух изоляционных дисков, между которыми помещались два полудиска из алюми­ ниевой фольги.

Токосъем осуществлялся системой щеток, представ­ лявших собой стальные электроды, установленные про­

коротко генератора измерялся ток лишь близкий к току короткого замыкания, так как на искровых промежутках' под щетками было некоторое напряжение. На рис. 22 представлена зависимость тока от напряжения возбуж­ дения при постоянной скорости вращения. Зависимость тока от скорости вращения при неизменном напряжении возбуждения изображена на рис. 23. Как видно из этих графиков, ток меняется в зависимости от скорости вра­ щения и напряжения возбуждения по линейному закону, что находится в согласии с формулой (113).

§ 18. Параллельное возбуждение

Для получения генератора с параллельным возбуж­ дением необходимо статор включить параллельно ротору; электрическая схема такого генератора представлена на рис. 2, ж. В этом случае напряжение возбуждения равно

76

напряжению генератора, а индуктированный ток опреде­ ляется соотношением (113), в котором Us заменено на

U, т. е.

Отличие от равенства (113) заключается еще и в том, что ток /о, не являющийся теперь постоянной величиной, не равен току короткого замыкания, так как генератор с параллельным возбуждением не может работать в ре­ жиме короткого замыкания.

Рассмотрим работу генератора с параллельным воз­ буждением на нагрузку при проводимостях утечек, зави­ сящих от напряжения, т. е. при

здесь gj является суммарной проводимостью утечек ста­

тора и ротора.

Тогда ток в нагрузке равен, согласно равенству (124)

1={Ап—а) U —bUm+l. (134)

Полагая ток равным нулю, найдем напряжение холо­ стого хода:

(135)

Максимальное значение тока

имеет максимум

7 7

при

Из приведенных соотношений следует, что максимум мощности не совпадает с максимумом тока; последний имеет место при несколько меньшем напряжении.

Зависимость к. п. д. генератора от напряжения опре­ деляется соотношением

А п

из которого видно, что к. п. д. стремится к своему наи­ большему значению

в относительных координатах. Так же, как и для генера­ тора с независимым возбуждением, этими координатами

78

Внешняя характеристика в этих координатах запи­ шется так:

т

Мощность в относительных координатах

т + \

При максимуме мощности напряжение, ток и мощность равны:

(т + 2)т +2

На рис. 24 представлены графики тока, мощности

ик. п. д. в относительных координатах. Из этих графиков видно,

что для генератора с парал­ лельным возбуждением об­ ласть наивыгоднейших ре­ жимов лежит при напряже­

ниях больших, чем—— и тем

2

ближе к Т/хх, чем больше ве­

А

7 9