ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.04.2024
Просмотров: 189
Скачиваний: 2
определяет напряжение U на зажимах генератора при номинальной нагрузке. Это дает возможность получить две точки внешней харак теристики 2 в координатных осях I и U для установленного тока воз буждения: напряжение £/„, соответствующее холостому ходу, и напряжение £/,, соответствующее номинальной нагрузке (рис. 7-6). Промежуточные точки внешней характеристики могут быть получены в предположении, что стороны характеристического треугольника изменяются пропорционально току в цепи якоря. Для половинной нагрузки строится треугольник А1В1С1 с уменьшенными в два раза сторонами. Этт треугольник располагается таким образом, чтобы ка тет В1С1 совпадал с линией установленного тока возбуждения / в1, а вершина А, находилась на характеристике холостого хода, тогда положение вершины С\ определит величину напряжения U2для поло-
Р ис. 7-6. Построение внешней характеристики генератора неза
висимого возбуждения
винной .нагрузки генератора. Таким же образом может быть опреде лено напряжение и для других значений нагрузки.
Г. Регулировочная характеристика. Из внешней характеристики следует, что для поддержания постоянства напряжения на зажимах генератора при уменьшении нагрузки требуется также уменьшать ток возбуждения, а при увеличении нагрузки увеличивать ток воз буждения.
На рис. 7-7 показана регулировочная характеристика, снятая при увеличении нагрузки от нуля до номинальной. В этом случае изменение тока возбуждения определяется отношением
Ä/BA= ^ i p Z - i >. |
(7.10) |
Регулировочная характеристика, так же как внешняя, может быть построена по характеристике холостого хода и характеристическому треугольнику.
Д. Характеристика короткого замыкания. Эта характеристика снимается при напряжении на зажимах генератора, равном нулю, и
109
строится зависимость I = / (/„), которая обычно выражается прямой линией (рис. 7-8).
Генераторы независимого возбуждения обеспечивают достаточное для практики постоянство напряжения без регулирования его при изменении нагрузки и устойчивую работу при изменении напряже ния от нуля до номинального значения.
Недостатком генераторов является необходимость источника постоянного тока для возбуждения. Однако в некоторых случаях
Р ис. 7-7. Регулировочная ха- |
Р ис. 7-8. Характеристика ко- |
рактеристика генератора неза- |
роткого замыкания генератора |
висимого возбуждения |
независимого возбуждения |
независимость напряжения цепи возбуждения от напряжения гене ратора используется как для регулирования напряжения генератора в большом диапазоне, так и для возможности выполнения обмотки возбуждения.
Генераторы независимого возбуждения применяются в установ ках, где требуется широкий диапазон регулирования напряжения и при напряжении до 12 в и свыше 500 в, когда изготовление обмотки параллельного возбуждения затруднено.
7-4. Генератор параллельного возбуждения
Схема включения генератора параллельного возбуждения приве дена на рис. 7-9. Обмотка возбуждения В присоединена к зажимам якоря.
А. Условия самовозбуждения. Напряжение на зажимах генера тора параллельного возбуждения создается в процессе самовозбу ждения, основанном на использовании существующего в машине не большого остаточного магнитного потока Фост. При вращении якоря с номинальной скоростью в обмотке наводится э. д. с., под влиянием которой в цепи возбуждения будет небольшой ток. В зависимости от направления тока в обмотке возбуждения создаваемый им маг нитный поток может быть направлен согласно с остаточным потоком или встречно. Процесс самовозбуждения может идти только при согласном направлении этих потоков, когда результирующий маг нитный поток главных полюсов увеличивается и вследствие этого увеличивается также.э. д. с. и ток возбуждения. Увеличение тока
НО
возбуждения вызывает появление в обмотке возбуждения э. д. е,
самоиндукции ев = —LB |
. По второму закону Кирхгофа для цепи |
возбуждения |
|
ив+ ев= івгв |
или ив= івгв-{-Ьв~ у . |
Обычно процесс самовозбуждения происходит при холостом ходе и постоянном сопротивлении гв цепи возбуждения. В этом случае зависимость ив = / (ів) является характеристикой холостого хода (линия 1 на рис. 7-10). Падение напряжения івгв показано линией 2
Рис. 7-9. С хем а ген ерато - |
Рис. 7-10. С а м ов озбуж ден и е ген ер а т о р а |
ра п ар ал л ел ь н ого в о зб у ж - |
п ар ал л ел ь н ого в о зб у ж д е н и я |
ден н я |
|
и тогда э. д. с. ев представляется отрезками ординат менаду линиями
2 ж1. В точке А1 пересечения этих линий ев= |
— l J~j = 0 , и так |
как LB> 0, то — = 0. Следовательно, процесс |
самовозбуждения |
заканчивается в этой точке с установившимся напряжением на зажи мах генератора U1 и соответствующим ему током возбуждения / В1 = = UJr,.
Изменяя скорость вращения якоря или сопротивление регулиро вочного реостата в цепи возбуждения, можно изменить установив шееся значение тока / в и напряжения U. При увеличенной скорости вращения якоря ординаты характеристики холостого хода возра стают пропорционально скорости вращения и изображаются линией 3, процесс самовозбуждения в этом случае заканчивается в точке Аъ при большем токе возбуждения и большем напряжении на зажимах генератора. Если увеличить сопротивление регулировочного рео стата, то івгв также возрастет и соответствующая линия 4 пересечет
111
характеристику холостого хода в точке /і3, т. е. при меньшем токе возбуждения и меньшем напряжении на зажимах генератора. Ка сательная к характеристике холостого хода (линия 5) определяет та кое сопротивление гВЛ(р (критическое), при котором сахмовозбуждение практически не происходит.
Б. Характеристика холостого хода. Эта характеристика сни мается так же, как описано в § 7-3, А, но только при одном направ лении тока в обмотке возбуждения. При увеличении тока возбужде ния получается восходящая ветвь 1 характеристики, а при уменьше нии тока — нисходящая ветвь 2 (рис. 7-11) с общими точками на оси ординат и при наибольшем токе возбуждения. Обе ветви образуют
частичную |
гистерезисную петлю. |
|
|||
Так как при холостом ходе генератора параллельного возбужде |
|||||
ния по обхмотке якоря |
протекает ток / 2 = |
/ в, то возникает падение |
|||
|
|
|
напряжения в цепи якоря и реакция якоря, |
||
|
|
|
но ток / в обычно не превышает 1 —3 % номи |
||
|
|
|
нального тока генератора и поэтому характе |
||
|
|
|
ристика холостого хода, снятая при парал |
||
|
|
|
лельном возбуждении, практически совпада |
||
|
|
|
ет с характеристикой, снятой при независи |
||
|
|
|
мом возбуждении, только в области малых |
||
|
|
|
напряжений может |
сказаться влияние соп |
|
|
|
|
ротивления скользящего контакта. |
||
|
|
|
В. Нагрузочная характеристика. Так же |
||
|
|
|
как в генераторе независимого возбуждения, |
||
Рис. |
7-11. |
Х а р а к т ер и |
эта характеристика |
располагается ниже и |
|
правее характеристики холостого хода. Пря |
|||||
сти к а |
х о л о ст о г о х о д а ге |
||||
н ер а т о р а п а р ал л ел ь н ого |
молинейная часть характеристики неустой |
||||
|
в о зб у ж д е н и я |
чива и ее нельзя снять в области низкого |
|||
|
|
|
напряжения генератора. |
||
Нагрузочная характеристика в.месте с характеристикой холостого хода позволяет построить характеристический треугольник и опре делить размагничивающее действие реакции якоря.
Г. Внешняя характеристика. При отсутствии регулирования цепи возбуждения рассматриваемого генератора ток возбуждения не остается постоянным вследствие изменения напряжения на зажи мах генератора. Изменение напряжения в этом случае происходит под влиянием трех причин: падения напряжения в цепи якоря, реак ции якоря и изменения тока возбуждения, пропорционального напря жению генератора /„ = U/rB. В результате изменение напряжения по лучается большим, чем в генераторе независимого возбуждения. При постепенном уменьшении сопротивления нагрузки, начиная с холо стого хода, ток в обмотке якоря увеличивается. Пока э. д. с. опреде ляется насыщенной частью характеристики холостого хода, она мало изменяется при уменьшении тока возбуждения, и напряжение на за жимах ' генератора уменьшается в основном под влиянием падения напряжения в обмотке якоря (линия 1 на рис. 7-12), т. е. почти так же, как в генераторе независимого возбуждения (линия 2). На прямоли нейной части характеристики холостого хода изменение э. д. с.
112
получается большим, чем изменение напряжения и это ограничивает ток в обмотке якоря и приводит к неустойчивой работе генератора. Таким образом, внешняя характеристика генератора параллельного возбуждения состоит из двух частей, верхняя часть соответствует устойчивой работе генератора с малым изменением напряжения и
нижняя часть (штриховая) |
|
линии 1 |
||||
соответствует |
неустойчивой |
работе |
||||
генератора. Обычно генераторы па |
||||||
раллельного |
возбуждения |
проекти |
||||
руются таким образом, чтобы наи |
||||||
больший |
ток |
/ кр |
составлял |
2—2,5 |
||
номинального. При коротком замы |
||||||
кании напряжение U = О, |
ток воз |
|||||
буждения |
также |
равен |
нулю и ток |
|||
/ к в цепи |
якоря |
вызван |
э. |
д. с. от |
||
остаточного |
магнитного |
потока. |
|
|
|
|
||
При |
работе генератора могут Рис. |
7-12. В н еш н и е х а р а к т ер и |
||||||
происходить |
резкие изменения |
со |
сти ки |
ген ер атор ов |
п а р ал л ел ь н ого |
|||
и н езави си м ого |
в о зб у ж д е н и я |
|||||||
противления |
нагрузки |
вплоть |
до |
|||||
|
|
|
||||||
короткого замыкания. Ток возбуж |
|
условиях не успевают |
||||||
дения |
и основной магнитный поток в этих |
|||||||
следовать за |
изменением |
напряжения на зажимах генератора и со |
||||||
храняют почти ту же величину, что и до короткого замыкания, следо вательно, э. д. с. остается также большой и при малом сопротивлении нагрузки ток в цепи якоря значительно превышает / кр, в резуль тате чего может возникнуть сильное искрение на коллекторе.
Внешняя характеристика может быть построена по характери стике холостого хода и характеристическому треугольнику. Для этого в координатных осях / в и U строится расчетная или опытная харак теристика холостого хода (рис. 7-13) и характеристический треуголь ник АВС. Если поставлено задание получить номинальное нанряже-
113
ние U„ на зажимах генератора при номинальной нагрузке /„, то стороны треугольника должны соответствовать этому току, вершина А должна располагаться на характеристике холостого хода, вершина С — на линии номинального напряжения. Положение вершины С определяет номинальное значение / вн тока возбуждения, поэтому характеристика цепи возбуждения U = / (/ в) должна проходить через эту вершину (линия 2) и пересечение ее с характеристикой холостого хода в точке D определяет напряжение Ua холостого хода и ток возбуждения при холостом ходе.
Из расположения характеристик 1 ж2 видно, что характеристи ческий треугольник для номинального тока вписывается между ними и при пониженном напряжении U1. Это положение треугольника соответствует неустойчивой части внешней характери
стики 4.
Для того чтобы определить наибольшее значение / кр тока на грузки и соответствующее ему напряжение на зажимах генератора, необходимо провести касательную 3 к характеристике холостого хода параллельно линии 2 и в точке касания расположить вершину А2 характеристического треугольника А2В2С2. Отношение соответ ствующих сторон треугольников А2В2С2 и АВС дает величину / кр в долях номинального, а положение вершины С2 определяет вели чину напряжения С/2 для нагрузки / кр.
Напряжения для промежуточных значений тока определяются по положению соответствующих характеристических треуголь ников.
Д. Регулировочная характеристика. Так как эта характеристика снимается при постоянном напряжении на зажимах генератора, то для компенсации размагничивающего действия реакции якоря и па дения напряжения в цепи якоря при увеличении нагрузки, ток воз буждения необходимо так же увеличивать, как в генераторе незави симого возбуждения (рис. 7-7).
Е. Характеристика короткого замыкания. Эта характеристика при параллельном возбуждении не может быть снята, так как в ре жиме короткого замыкания ток возбуждения равен нулю и зна чение тока в цепи якоря определяется остаточным магнитным потоком.
У генераторов параллельного возбуждения внешняя характери стика при нагрузке от холостого хода до номинальной мало отли чается от характеристики генератора независимого возбуждения, поэтому изменение напряжения без регулирования его при измене нии нагрузки удовлетворяет требованиям большинства потребителей электроэнергии.
Достоинством генераторов параллельного возбуждения является отсутствие постороннего источника электроэнергии и малый ток короткого замыкания. Недостатком является неустойчивая работа при пониженном напряжении. Генераторы параллельного возбужде ния находят широкое применение в установках, где не требуется регулирование напряжения в широком диапазоне.
114
