Генератор постоянного тока параллельного возбуждения. Схема. Основные характеристики.

Самовозбуждение генератора параллельного возбуждения

Самовозбуждение генератора параллельного возбуждения происходит при соблюдении следующих условий: 1) наличия остаточного магнитного потока полюсов; 2) правильного подключения концов обмотки возбуждения или правильного направления вращения. Кроме того, сопротивление цепи возбуждения Rв при данной скорости вращения n должно быть ниже некоторого критического значения или скорость вращения при данном Rв должна быть выше некоторого критического значения.

Для самовозбуждения достаточно, чтобы остаточный поток составлял 2 – 3% от номинального. Остаточный поток такого значения практически всегда имеется в уже работавшей машине. Вновь изготовленную машину или машину, которая по каким-либо причинам размагнитилась, необходимо намагнитить, пропуская через обмотку возбуждения ток от постороннего источника.

При соблюдении необходимых условий процесс самовозбуждения протекает следующим образом. Небольшая электродвижущая сила (э. д. с.), индуктируемая в якоре остаточным магнитным потоком, вызывает в обмотке возбуждения малый ток iв. Этот ток вызывает увеличение потока полюсов, а следовательно, увеличение э. д. с., которая обуславливает дальнейшее увеличение iв, и так далее. Такой лавинообразный процесс самовозбуждения продолжается до тех пор, пока напряжение генератора не достигнет установившегося значения.

Если подключение концов обмотки возбуждения или направление вращения неправильны, то возникает ток iв обратного направления, вызывающий ослабление остаточного потока и уменьшение э. д. с., вследствие чего самовозбуждение невозможно. Тогда необходимо переключить концы обмотки возбуждения или изменить направление вращения. В соблюдении этих условий можно убедиться, следя с помощью вольтметра с малым пределом измерения за напряжением якоря при замыкании и размыкании цепи возбуждения.

Полярность зажимов генератора при самовозбуждении определяется полярностью остаточного потока. Если при заданном направлении вращения полярность генератора необходимо изменить, то следует перемагнитить машину путем подачи тока в обмотку возбуждения от постороннего источника.

Рисунок 1. Самовозбуждение генератора параллельного возбуждения при различных сопротивлениях цепи возбуждения (а) и при различных скоростях вращения (б)

Рассмотрим подробнее процесс самовозбуждения при холостом ходе. На рисунке 1, а кривая 1 представляет собой характеристику холостого хода (х. х. х.), а прямая 2 – так называемую характеристику цепи возбуждения или зависимость Uв = Rв × iв, где Rв = const – сопротивление цепи возбуждения, включая сопротивление регулировочного реостата.

В процессе самовозбуждения iв ≠ const и напряжение на концах цепи возбуждения

где Lв – индуктивность цепи возбуждения.

Напряжение якоря при холостом ходе (I = 0)

Uа = Eа – iв × Rа

изображается на рисунке 1, а кривой 1. Так как ток iв мал, то практически Uа = Eа.

Но в генераторе параллельного возбуждения (смотрите рисунок 1, б, в статье «Общие сведения о генераторах постоянного тока») Uа = Uв. Поэтому разность ординат кривой 1 и прямой 2 на рисунке 1, а составляет d(Lвiв)/dt и характеризует скорость и направление изменения iв. Если прямая 2 проходит ниже кривой 1, то

iв растет и машина самовозбуждается до напряжения, соответствующего на рисунке 1, а точке пересечения кривой 1 и прямой 2, в которой

и рост iв поэтому прекращается.

Из рассмотрения рисунка 1, а следует, что нарастание iв и, следовательно, Uа сначала происходит медленно, затем ускоряется и к концу процесса вновь замедляется. Начавшийся процесс самовозбуждения прекращается или ограничивается в точке а’ вследствие криволинейности х. х. х. При отсутствии насыщения Uа теоретически возросло бы до Uа = ∞.

Вообще любые процессы самовозбуждения – электрические, и другие, наблюдаемые в различных устройствах, — ограничиваются только нелинейностью характеристик системы.

Если Rв увеличить, то вместо прямой 2 получим прямую 3 (рисунок 1, а). Процесс самовозбуждения при этом замедляется и напряжение машины, определяемое точкой а’’, будет меньше. При дальнейшем увеличение Rв получим прямую 4, касательную к кривой 1. При этом машина будет находиться на грани самовозбуждения: при небольших изменениях n или Rв (например, вследствие нагревания) машина может развивать небольшое напряжение или терять его. Значение Rв, соответствующее прямой 4, называется критическим сопротивлением цепи возбуждения (Rв.кр). При Rв > Rв.кр (прямая 5) самовозбуждение невозможно и напряжение машины определяется остаточным потоком.

Из сказанного следует, что генератор параллельного возбуждения может работать только при наличии определенного насыщения магнитной цепи. Посредством изменения Rв можно регулировать U до значения U = Uмин., соответствующего началу колена кривой х. х. х. В машинах обычного исполнения Uмин. = (0,65 – 0,75)Uн.

Э. д. с. Eа ∼ n, и для разных значений n1 > n2 > n3 получим х. х. х., изображенные на рисунке 1, б кривыми 1, 2, 3. Из этого рисунка видно, что при небольшом значении Rв в случае кривой 1 имеется устойчивое самовозбуждение, при кривой 2 машина находится на грани самовозбуждения и при кривой 3 самовозбуждение невозможно. Поэтому для каждого данного значения Rв существует такое значение скорости вращения n = nкр. (кривая 2 на рисунке 1, б), ниже которого самовозбуждение невозможно. Такое значение n = nкр. называется критической скоростью вращения.

В некоторых случаях требуется, чтобы U генератора параллельного возбуждения можно было регулировать в широких пределах, например Uн : Uмин. = 5 : 1 или даже U : Uмин. = 10 : 1 (возбудители синхронных машин). Тогда кривая х. х. х. должна искривляться уже в своей начальной части. С этой целью в необходимых случаях в магнитной цепи выполняют участки с ослабленным сечением (магнитные мостики насыщения) в виде прорезей в листах сердечников полюсов (рисунок 2, а), выступов в верхней части этих листов (рисунок 2, б) и тому подобных. В таких мостиках происходит концентрация магнитного потока, и их насыщение наступает уже при малых потоках.

Рабочие характеристики генератора независимого возбуждения.

Внешняя характеристика

—
U=f(I)
при
I
в = const и
п
= const. Для снятия внешней характеристики следует привести генератор во вращение с номинальной частотой вращения и установить такой ток возбуждения
I
в, 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 I

в, 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
Еa0 —
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
=
I
н.

Чтобы получить напряжение U

для других токов, например
I
= 0,5
I
ном, 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
= 0,5
I
ном.

Отложим в заданном масштабе токи I

= 0, 0,5
Iном
,
Iном
и т. д. влево от оси ординат и перенесем соответствующие им точки b1,
С1,
С в точки
d0, d1, d.
Тогда кривая
dod1d
будет представлять coбoй внешнюю характеристику генератора.

Рис. 4.15. Построение регулировочной характеристики генератора независимого возбуждения

Регулировочная характеристика — I

в =
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
I
в. 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 0
D
=
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
I
ном = 0a. Перенеся точку
а
вниз от оси абсцисс соответственно току
I
ном, получим точку
N
регулировочной характеристики, со­ответствующую номинальной нагрузке. Так же строят и другие точ­ки регулировочной характеристики, например точка
М
для
I
=0,5
I
ном, при этом все стороны треугольника короткого замыка­ния изменяются пропорционально току
I
. Для холостого хода
I
в0=0a0.Регулировочная характеристика определяется кривой
NMa0.
Рис. 4.16. Нагрузочная характеристика генератора независимого возбуждения

1- характеристика холостого хода; 2-нагрузочная характеристика

Нагрузочные характеристики — U

=
f
(
I
в) 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)

или

(4.12)

где u

0 — 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
I
в. Графически оно изображается прямой
1 на рис. 4.17, идущей под углом α к оси абсцисс, причем
tg α = IBRB/IB

=
RB.
(4.14)

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
u
0 —
IBRB
=
d(LBIB)/dt;
и служат мерой интенсивности происходящего процесса самовозбуждения. Очевидно, что этот процесс окончится тогда, когда разность
u
0 –
I
B
R
B станет равна нулю другими словами, когда характеристики 1 и 2 пересекутся. Таким образом, установившееся значение тока
I
в определяется точкой пересечения
А
характеристик
1 и 2.
Рис. 4.17. Графическое обоснование самовозбуждения генератора параллельного возбуждения:

1,3,5- зависимости U0 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
3
и
4)
то точка
A
будет скользить по характеристике холостого хода в направлении к точке
О.
При некотором сопротивлении
R
в.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 u0

и тока
I
В 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 — U0 = 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

=
I
в, то в генераторе появляет­ся реакция якоря и возникает падение напряжения. Но ток
I
в обы­чно не превышает 2… 3 %
I
ном. 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
I
В = =
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
I
к 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
I
кр, обычно не превышающего номинальный ток больше чем в 2—2,5 раза, а затем ток
I
начинает уменьшаться. При коротком замыкании
U =
0 и
I
в = 0, а по якорю течет ток
I
кост, определяемый только потоком Фост. Обычно
I
к.ост<
Iном.
Следовательно, для генератора параллельного возбуждения замыкание опасно главным образом с точки зрения коммутационных условий при переходе через критический ток, но все же оно менее опасно, чем для генератора независимого возбуждения.

Повышение значения напряжения ΔU

отноминального до напряжения холостого хода на зажимах генератора параллельного возбуждения гораздо больше, чем в генераторе независимого возбуждения и в зависимости от степени насыщения машины достигает 30…35 % и более.

Построение внешней характеристики генератора параллельного возбуждения выполняется так же, как для генератора независимого возбуждения, с той лишь разницей, что в генераторе независимого возбуждения ток возбуждения i

в не зависит от напряжения на зажимах генератора
U,
а в генераторе самовозбуждения ток
I
в изменяется пропорционально напряжению
U.
Соответственно этому зависимость
I
в
=f(U)
изображается на рис. 4.13 прямой
ab
параллельной оси ординат, а на рис. 6.62 — прямой
Ob,
денной из начала координат под углом α, причем tg α =
RB.
Поэтому треугольник короткого замыкания
AВС
в первом случае помещается между характеристикой холостого хода и прямой
ab,
а во втором — между той же характеристикой и прямой
Ob.

Рис. 4.20. Построение внешней характеристики генератора параллельного возбуждения

Слева от оси ординат на рис. 4.20 построена внешняя характе­ристика по точкам для I

= 0,
I
= 0,5
I
ном и
I
=
I
ном. Чтобы получить критический ток
I
кр, нужно провести к характеристике холостого хода касательную
MN
параллельно прямой
Ob
и в точке касания
Aп
провести прямую
АпСп
параллельно гипотенузе
АС
треугольни­ка
ABC.
Тогда
I
кр =
IН0М((АпСп)/АС).
Регулировочные характеристики для генераторов с независи­мым и параллельным возбуждением одинаковы. Это же относится и к нагрузочным характеристикам.

Генератор последовательного возбуждения.Поскольку в генера­торе последовательного возбуждения обмотка возбуждения соеди­нена последовательно с якорем (см. рис. 4.3), то ток возбужде­ния этого генератора равен току нагрузки I

. Следовательно, ха­рактеристика холостого хода генератора и его нагрузочные харак­теристики можно снять только по схеме с независимым возбуж­дением. Для этого нужно отсоединить обмотку возбуждения от якоря и питать ее от постороннего источника постоянного тока. Харак­теристики имеют вид, показанный на рис. 4.9.

При независимом возбуждении снимается и характеристика короткого замыкания. По ней можно построить треугольник ко­роткого замыкания (см. рис. 6.53). Имея характеристику холостого хода и треугольник короткого замыкания, можно построить вне­шнюю характеристику, т. е. зависимость U

=
f
(
I
) при
п
= const. Действительно, пусть кривая
1
на рис. 4.21 представляет собой характеристику холостого хода. Построим из точки
С’
на оси абс­цисс треугольник короткого замыкания
А’В’C’
для какого-нибудь тока нагрузки, например
I
=
I
ном, и будем перемещать его парал­лельно оси ординат до тех пор, пока он не займет положение треугольника
ABC
с вершиной
А
на характеристике холостого хода. Тогда точка С будет точкой внешней характеристики. Будем счи­тать, что стороны треугольника
А’В’С’
изменяются пропорционально току
I
. Тогда геометрическое место точек
А’
определяется прямой
2.
Аналогичное построение производим для других токов, например
I
= 0,5
I
ном и 0,25
I
НОМ.

Соединив точки С, С1

и
С2,
получим кривую
3,
представляю­щую собой внешнюю характеристику генератора последователь­ного возбуждения.

Генератор смешанного возбуждения.Поскольку генератор сме­шанного возбуждения имеет параллельную и последовательную обмотки возбуждения, то он совмещает в себе свойства генерато­ров обоих типов. Обычно обе обмотки включаются согласно, при­чем параллельная обмотка создает номинальное напряжение на зажимах генератора смешанного возбуждения при его холостом ходе, а последовательная компенсирует МДС реакции якоря и падение напряжения в якоре при определенной нагрузке. Этим достигается автоматическое регулирование напряжения генерато­ра в определенных пределах нагрузки.

Зная характеристики генераторов параллельного и последо­вательного возбуждения, легко объяснить характеристики гене­ратора смешанного возбуждения. Так, например, при холостом ходе ток нагрузки, а следовательно, и ток последовательной об­мотки равны нулю. Поэтому характеристика холостого хода ге­нератора смешанного возбуждения ничем не отличается от соот­ветствующей характеристики генератора параллельного возбуж­дения.

Нагрузочные характеристики генератора смешанного возбуж­дения имеют тот же вид, что и соответствующие характеристики генератора параллельного возбуждения или генератора независи­мого возбуждения, но они могут расположиться выше характери­стики холостого хода, поскольку в генераторе смешанного воз­буждения напряжение U

при нагрузке может быть больше (при перекомпенсации), чем при холостом ходе.

Наибольший интерес представляет собой внешняя характери­стика генератора смешанного возбуждения, т.е. зависимость U

=
f
(
I
) при
п =
const и
Rв =
const. Рассчитаем последовательную обмотку генератора так, чтобы она могла скомпенсировать реак­цию якоря и падение напряжения в якоре при
I
=
I
ном. В этом случае генератор называется нормально компенсированным, его внешняя характеристика имеет вид кривой 2, представленной на рис. 6.64. Однако чаще приходится поддерживать постоянным на­пряжение не на зажимах генератора, а у приемников электро­энергии, для чего нужно добавочно скомпенсировать падение напряжения в линии. В этом случае генератор называется пере­компенсированным и его внешняя характеристика приобретает вид кривой
2,
изображенной на рис. 4.22. Для сравнения на рис. 4.22 также показаны внешняя характеристика генератора параллель­ного возбуждения (кривая
3)
и внешняя характеристика генератора смешанного возбуждения с противовключением, т.е. встреч­ным включением обеих обмоток возбуждения (кривая
4).

Рис. 4.22 Внешние характеристики генератора смешанного возбуждения:

1-нормально компенсированного; 2-перекомпенсированного; 3- внешняя характеристика генератора параллельного возбуждения; 4 – внешняя характеристика генератора смешанного возбуждения с противовключением

Рис. 4.23 Регулировочные характеристики генератора смешанного возбуждения:

1-нормально компенсированного; 2-перекомпенсированного.

Соответственно внешним характеристикам 1 и 2, приведенным на рис. 4.22, регулировочные характеристики генератора смешанно­го возбуждения имеют вид кривых 7 и 2,

представленных на рис. 4.22.

Генераторы смешанного возбуждения применяют в случаях, когда нужно поддерживать постоянное напряжение U

при резко переменной нагрузке.

Характеристика короткого замыкания

Характеристика короткого замыкания I = f(iв) при U = 0 и n = const для генератора параллельного возбуждения может быть снята только при питании обмотки возбуждения от постороннего источника, как и для генератора независимого возбуждения, так как при самовозбуждении при U = 0 ток цепи возбуждения также равен нулю iв = 0.

Фото генераторов постоянного тока

Читайте здесь! Счетчик Меркурий: основные виды и характеристики приборов. ТОП-преимуществ производителя. Инструкция и схема подключения

Внешняя характеристика

Внешняя характеристика U = f(I) генератора параллельного возбуждения снимается при Rв = const и n = const, то есть без регулирования в цепи возбуждения, при естественных условиях работы. Вследствие этого к двум причинам падения напряжения, указанным для генератора независимого возбуждения (смотрите статью «Генераторы независимого возбуждения»), прибавляется третья – уменьшение iв при уменьшении U. В результате внешняя характеристика генератора параллельного возбуждения (рисунок 4, кривая 1) падает круче, чем у генератора независимого возбуждения (кривая 2). Поэтому номинальное изменение напряжения (смотрите определение в статье «Генераторы независимого возбуждения») у генератора параллельного возбуждения больше и составляет дельта Uн% = 10 – 20 %.

Характерной особенностью внешней характеристики генератора параллельного возбуждения является то, что при некотором максимальном значении тока I = Iмакс. (точка а на рисунке 4) она делает петлю и приходит в точку б на оси абцисс, которая соответствует установившемуся току короткого замыкания. Ток Iк.уст. относительно мал и определяется остаточным потоком, так как в данном случае U = 0, и поэтому iв = 0. Такой ход характеристики объясняется следующим. При увеличении тока I напряжение U падает сначала медленно, а затем быстрее, так как с уменьшением U и iв падает поток Фδ, магнитная цепь становится менее насыщенной и малые уменьшения iв будут вызывать все большие уменьшения Фδ и U (смотрите рисунок 3). Точка а на рисунке 4 соответствует переходу кривой х. х .х. с нижней части колена на прямолинейный, ненасыщенный участок. При этом, начиная с точки а (рисунок 4), дальнейшее уменьшение сопротивления нагрузки Rнг., подключенной к зажимам машины не только не вызывает увеличения I, а наоборот, происходит уменьшение I, так как U падает быстрее Rнг..

Работа машины на ветви аб характеристики несколько неустойчива и имеется склонность самопроизвольного изменения I. Ток Iк.уст. в некоторых случаях может быть больше Iн.

Построение внешней характеристики генератора параллельного возбуждения с помощью х. х. х. и характеристического треугольника показано на рисунке 5, где 1 – кривая х. х. х.; 2 – характеристика цепи возбуждения Uв = Rв × iв при заданном Rв = const и 3 – построенная кривая внешней характеристики.

При I = 0 значение U определяется пересечением кривой 1 и прямой 2. Для получения значения U при I = Iн разместим характеристический треугольник для номинального тока так, чтобы его вершины а и в расположились на кривой 1 и прямой 2. Тогда точка в определит искомое значение U, что можно доказать с помощью подобных же рассуждений, изложенных в статье «Генераторы независимого возбуждения», в случае построения внешней характеристики генератора независимого возбуждения. Для других значений тока между 1 и 2 можно провести наклонные отрезки прямых, параллельные ав, которые представляют собой гипотенузы новых характеристических треугольников. Нижние точки этих отрезков в’ , в’’ и т. д. определяют U при токах

Перенеся все эти точки в левый квадрант диаграммы рисунка 5 и соединив их плавной кривой, получим искомую характеристику 3. С учетом нелинейной зависимости катета аб треугольника от I опытная зависимость U = f(I) имеет характер, показанный на рисунке 5 слева штриховой линией.

Хотя установившийся ток короткого замыкания генератора параллельного возбуждения невелик, внезапное короткое замыкание на зажимах этого генератора практически столь же опасно, как и у генератора независимого возбуждения. Объясняется это тем, что вследствие большой индуктивности обмотки возбуждения и индуктирования вихревых токов в массивных частях магнитной цепи уменьшение магнитного потока полюсов происходит медленно. Поэтому быстро нарастающий ток якоря достигает значений Iк = (5 – 15)Iн.

Регулировочная и нагрузочная характеристика

Регулировочная характеристика iв = f(I) при U = const и n = const и нагрузочная характеристика U = f(iв) при I = const и n = const снимаются так же, как и у генератора независимого возбуждения. Так как iв и Rа × iв малы, то падение напряжения от iв в цепи якоря практически не оказывает влияния на напряжение на зажимах генератора. Поэтому указанные характеристики получаются практически такими же, как и у генератора независимого возбуждения. Построение этих характеристик с помощью х. х. х. и характеристического треугольника также производится аналогичным образом.

В заключение можно отметить, что характеристики и свойства генераторов независимого и параллельного возбуждения мало отличаются друг от друга. Единственное заметное отличие заключается в некотором расхождении внешних характеристик в пределах от I = 0 до I = Iн. Более сильное расхождение этих характеристик при I намного больше Iн не имеет значения, поскольку в таких режимах машины в условиях эксплуатации, как правило, не работают.

Источник: Вольдек А. И., «Электрические машины. Учебник для технических учебных заведений» – 3-е издание, переработанное – Ленинград: Энергия, 1978 – 832с.

Способы возбуждения

За счёт использования в устройствах малой мощности постоянных магнитов получается магнитное возбуждение. Соответственно при использовании электромагнитов имеем электромагнитное. Данный способ нашёл широкое применение при производстве генераторов такого типа.

• 
  Использование песчаника

• Оборудование для ресторана в ассортименте
• Важность управления отходами в бизнесе

Ещё способы возбуждения генераторов постоянного тока зависят от назначения нужного нам генератора и от того, каким способом подключим обмотку. Если подключить обмотку через специальный реостат к внешнему истоку тока, тогда имеем независимое возбуждение. Такие генераторы находят широкое применение в электрохимическом производстве.

При подключении обмотки через все тот же реостат к клемам самого генератора, получим параллельное возбуждение. Большим плюсом генераторов с таким типом возбуждения является его защита от короткого замыкания, обусловленного все тем же способом возбуждения.

Если обмотку подключить последовательно к якорю, то получится последовательное возбуждение. При таком способе подключения наблюдается сильная зависимость изменения напряжения от величины подключённой нагрузки.

При наличии в генераторе двух обмоток имеет место смешенное подключение, одну обмотку подключают последовательно, другую параллельно.

Подключение проводят таким образом, чтобы создавались магнитные потоки в одном векторе. Число витков при таком подключение в обмотках рассчитывается так, чтобы падение напряжение на одной обмотке компенсировалось другой.