Генератори постійного струму

12.08.2015

Генератори постійного струму

Сторінка 1 з 3

Загальні відомості про генератори постійного струму

Генератори постійного струму виконуються з незалежним збудженням або з самозбудженням. Незалежне збудження в більшості випадків електромагнітне, тобто на полюсах є обмотка збудження, по якій проходить постійний струм від стороннього джерела. В машинах малої потужності для створення основного магнітного потоку можуть застосовуватися магніти постійні та такі машини називаються магнитоэлектрическими.

генератора з самозбудженням струм для обмотки збудження надходить з якоря генератора. Можливі три варіанти з’єднання обмотки збудження з обмоткою якоря: паралельне, послідовне та змішане. У відповідності з цим розрізняють генератори паралельного збудження, послідовного збудження і змішаного збудження (в останньому випадку в машині є дві обмотки збудження). Можливо також комбіноване порушення, наприклад, незалежне з паралельним, незалежне з послідовним і т. д.

А. Характеристики генераторів. Схема збудження генератора визначає його властивості, які виражаються характеристиками генератора, тобто залежностями між основними величинами, що визначають роботу машини. Найбільш важливою величиною для генератора є напруга U на затисках, яке залежить від струму /» збудження, від струму I навантаження і від швидкості обертання п якоря генератора. Для спрощення графічного зображення характеристик та дослідження їх зазвичай розглядається залежність між двома величинами при сталості інших.

Залежність напруги U від струму /» при постійності струму I і швидкості обертання і виражається сімейством навантажувальних характеристик U = / (/»). * Приватному разі, коли / = Про, виходить характеристика Холостого ходу.

Залежність напруги U від струму I при постійності струму /в і швидкості обертання п виражається сімейством зовнішніх характеристик U = /(/). Згідно з наведеним визначенням сімейство зовнішніх характеристик для генератора незалежного збудження показує залежність напруги U від струму I при нерегульованої ланцюга збудження. Для того щоб зберегти це ж умова для генераторів з самозбудженням, необхідно знімати зовнішні характеристики при незмінному опорі гв ланцюга збудження.

У більшості випадків приводні двигуни генераторів забезпечують сталість швидкості обертання л. При необхідності врахувати вплив зміни швидкості обертання п на величину напруги U можна скористатися рівнянням (3-22).

Залежність струму /в від струму / при постійності напруги U і швидкості обертання п виражається сімейством регулювальних характеристик /в — / (/). При U = виходить характеристика короткого замикання, для якої зазвичай осі координат міняють місцями, тобто будують залежність I = / (/»).

Вже зазначалося великий вплив положення токораздела на результуючий магнітний потік головного полюса і напруга, що знімається з колектора, тому при дослідному дослідженні генератора необхідно, щоб щітки займали незмінне положення на колекторі. У машинах з додатковими полюсами щітки встановлюються так, щоб токораздел збігався з геометричної нейтраллю, а в машинах без додаткових полюсів токораздел зміщується з геометричної нейтралі по обертання якоря в положення найкращої комутації і щеткодержатели закріплюються в цьому положенні.

Всі характеристики можуть бути побудовані за даними розрахунку генератора або зняті при його випробуванні.

Б. Номінальні величини. Режим роботи машини при умовах, для яких вона призначена при виготовленні, називається номінальним. Номінальний режим роботи характеризується величинами, позначеними на паспортному щитку машини: номінальною напругою, номінальною потужністю, номінальним струмом, номінальною швидкістю обертання і т. д.

Номінальною потужністю генератора постійного струму називається корисна електрична потужність машини, виражена у ватах або в кіловатах.

Прикметник «номінальний» може відноситися і до величин, не вказаними на паспортному щитку машини, але характеризує номінальний режим роботи, як-то: номінальний обертаючий момент, номінальний струм збудження, номінальний к. п. д.

Генератор незалежного збудження

Генератори постійного струму

Рис. 7-2. Схема генератора незалежного збудження

На рис. 7-2 наведена схема включення генератора незалежного збудження. Обмотка збудження В з’єднана з окремим джерелом постійного струму, потужність якого зазвичай складає 1-3% номінальної потужності генератора.

Генератори постійного струму

Рис. 7-3. Характеристика холостого ходу генератора незалежного збудження

А. Характеристика холостого ходу. Ця характеристика знімається при розімкнутому рубильнику Р. Досвід слід починати з струму збудження /в. Макс> при якому напруга U0 (рівне е. д. с. Е2) перевищує номінальне на 10-20% (рис. 7-3). Після цього реостатом Л поступово зменшують струм до /у = 0, при якому на затискачах генератора є напруга рівне 2-3% номінального, обумовлене залишковим магнітним потоком Фост індуктора. Потім змінюють напрям струму в обмотці збудження і реостатом Яв збільшують його. При /» = —/в. с машина повністю размагничена і напруга на затискачах генератора дорівнює нулю. Подальше збільшення струму збудження призводить до збільшення напруги протилежної полярності до значення Сомакс. при струмі — /ст. макс» Для зняття висхідної гілки 2 характеристики струм збудження зменшується до нуля і потім після зміни напрямку збільшується до значення 4-/ст. макс* при якому висхідна і спадна гілки характеристики з’єднуються, утворюючи вузьку гістерезисних петлю, обумовлену явищем гістерезису в магнітному ланцюзі індуктора. При знятті характеристики холостого ходу зміна струму слід проводити тільки в одному напрямку, для того щоб точки відповідали одній і тій же гістерезис — ної петлі. Для практичних цілей використовується лінія 5, розташована між висхідною 2 і низхідній 1 гілками. Положення точки на характеристиці N, що відповідає номінальній напрузі, визначає ступінь насичення магнітної ланцюга. Зазвичай ця точка лежить у верхній частині вигину характеристики холостого ходу, так як робота на прямолінійній частині не забезпечує стійкого напруги, а робота на насиченою частині характеристики обмежує можливість регулювання напруги.

Генератори постійного струму

Рис. 7-4. Навантажувальна характеристика та характеристичні трикутники

Б. Навантажувальна характеристика. Ця характеристика розташовується нижче і правіше характеристики холостого ходу внаслідок падіння напруги в ланцюзі якоря і розмагнічуючого дії реакції якоря. На рис. 7-4 лінією 1 Представлена характеристика холостого ходу, на якій струму збудження /щ відповідає е. д. с. При положенні токораздела на геометричній нейтралі під впливом струму /2 в обмотці якоря виникає поперечна реакція якоря, яка внаслідок насичення магнітної ланцюга надає розмагнічує дію, при зміщенні токораздела з геометричної нейтралі по обертання якоря виникає ще поздовжня реакція якоря. Якщо кількість витків у котушці збудження (на полюсі) wH, то струм збудження, відповідний загальної розмагнічуючої реакції Fad якоря,

Генератори постійного струму

Результуюча намагнічує сила, що створює основний магнітний потік в генераторі, визначається струмом /в<р = /В1 — 1ва і відповідна цьому току е. д. с. дорівнює i?22. Напруга на затисках генератора, згідно з рівнянням (7-5), буде U± = Е22 /2г2. Відповідна цій напрузі точка С лежить на навантажувальній характеристиці 2, а різниця Е2г — Ux визначає загальна зміна напруги при переході від холостого ходу до навантаження /2 при струмі збудження /В1.

Прямокутний трикутник ABC, сторона якого АВ відповідає реакції Fa& якоря в масштабі струму збудження, і сторона ВС — падіння напруги /2г2 в масштабі напруги, називається характеристичним трикутником.

При постійної навантаженні падіння напруги /2г2 залишається практично постійним, а що розмагнічує дію реакції якоря змінюється, тому у трикутниках ABC, АхВх і А2В2С2 сторони ВС = ВхСг = В2С2 і AXBX < АВ < А2В2.

При знятих характеристики холостого ходу і навантажувальною побудова характеристичного трикутника дозволяє визначити розмагнічує дію реакції якоря. Для цього необхідно при встановленому струмі збудження /В1 визначити напругу на затискачах генератора UA (точку С) і додати до нього падіння напруги в ланцюзі якоря /2г2. Потім через крапку провести лінію, паралельну осі абсцис до перетину з характеристикою холостого ходу. Отриманий відрізок АВ є розмагнічуючої реакцією якоря в масштабі струму збудження.

Генератори постійного струму

Рис. 7-5. Зовнішня характеристика генератора незалежного збудження

Ст. Зовнішня характеристика. При зняття зовнішньої характеристики ланцюг збудження не регулюється, тобто генератора незалежного збудження струм /в підтримується постійним. Шляхом зміни опору зовнішнього кола змінюється струм / навантаження генератора. При збільшенні навантаження напруга на затискачах генератора зменшується під впливом двох причин: реакції якоря і падіння напруги в ланцюзі якоря (рис. 7-5).

Генератори постійного струму

По зовнішній характеристиці визначається зміна напруги генератора: підвищення напруги при знятті навантаження і зниження при збільшенні навантаження. — Відносна зміна напруги дорівнює різниці напруги при холостому ході і напруги при номінальному навантаженні в частках номінальної напруги (7-9)

Відносна зміна напруги залежить від опору Ланцюга якоря і від впливу реакції якоря, в машинах без компенсаційної обмотки ДС/jjj становить 0,05-т-0,15.

Зовнішню характеристику можна побудувати за характеристикою холостого ходу і характеристическому трикутника (рис. 7-6). В координатних осях U і /будується характеристика 1 холостого ходу і характеристичний трикутник ABC, визначений раніше за характеристиками холостого ходу і навантажувальною для номінального струму /н навантаження. Характеристичний трикутник розташовується так само, як на рис. 7-4, тобто його вертикальний катет ВС збігається з лінією встановленого струму збудження /в1, а вершина А знаходиться на характеристиці холостого ходу. Положення вершини З

визначає напругу U на затискачах генератора при номінальній

навантаженні. Це дає можливість отримати дві точки зовнішньої’ характеристики 2 в координатних осях / і V для встановленого струму збудження: напруга U0, відповідне холостого ходу, і напруга Ult відповідне номінальної навантаженні (рис. 7-6). Проміжні точки зовнішньої характеристики можуть бути отримані в припущенні, що сторони характеристичного трикутника змінюються пропорційно струму в ланцюзі якоря. Для половинної навантаження будується трикутник АХВХСХ з зменшеними в два рази сторонами. Цей трикутник розташовується таким чином, щоб катет ВхСг збігався з лінією встановленого струму збудження /в1, а вершина перебувала на характеристиці холостого ходу, тоді положення вершини Сг визначить величину напруги U2 для половинної навантаження генератора. Таким же чином може бути визначено напругу і для інших значень навантаження.

Генератори постійного струму

Рис. 7-6. Побудова зовнішньої характеристики генератора незалежного збудження

Р. Регулювальна характеристика. З зовнішньої характеристики випливає, що для підтримки сталості напруги на затискачах генератора при зменшенні навантаження потрібно також зменшувати струм збудження, а при збільшенні навантаження збільшувати струм збудження.

На рис. 7-7 показана регулювальна характеристика, знята при збільшенні навантаження від нуля до номінального. У цьому випадку зміна струму збудження визначається відношенням

Генератори постійного струму
(7-10)

Регулювальна характеристика, так само як зовнішня, може бути побудована за характеристикою холостого ходу і характеристическому трикутника.

Д. Характеристика короткого замикання. Ця характеристика знімається при напрузі на затискачах генератора, рівному нулю, і

будується залежність / = / (7В), яка зазвичай виражається прямою лінією (рис. 7-8).

Генератори незалежного збудження забезпечують достатню для практики сталість напруги без регулювання його при зміні навантаження і стійку роботу при зміні напруги від нуля до номінального значення.

Генератори постійного струму

Рис. 7-8. Характеристика короткого замикання генератора незалежного збудження

Недоліком генераторів є необхідність джерела постійного струму для збудження. Однак у деяких випадках

Генератори постійного струму

Рис. 7-7. Регулювальна характеристика генератора незалежного збудження

незалежність напруги ланцюга збудження від напруги генератора використовується як для регулювання напруги генератора в великому діапазоні, так і для можливості виконання обмотки збудження.

Генератори незалежного збудження застосовуються в установках, де потрібно широкий діапазон регулювання напруги і при напрузі до 12 в та понад 500 в, коли виготовлення обмотки паралельного збудження утруднено.

Короткий опис статті: генератор струму електричні мережі-електричні мережі, обладнання, підстанції, охорона праці

Джерело: Генератори постійного струму

Також ви можете прочитати