2. Генератор с независимым возбуждением

Принципиальная электрическая схема генератора с независи­мым возбуждением приведена на рисунке 4.1, а. Обмотка возбуж­дения генератора (M1,М2) питается от постороннего источника. Последовательно с ней включен регулировочный реостат RR_B, благодаря которому ток возбуждения изменяется в широких пре­делах, а следовательно, изменяются основной магнитный поток, ЭДС и напряжение на выводах генератора. Это служит достоин­ством генераторов с независимым возбуждением.

Характеристики генераторов постоянного тока: холостого хода, нагрузочная, внешняя и регулировочная. В общем случае характе­ристики электрических машин представляют собой аналитичес­кие или экспериментальные зависимости между двумя какими-либо параметрами машины при неизменном значении остальных других параметров.

Характеристика холостого хода — это зависимость напряжения на выводах ненагруженного генератора от тока возбуждения U₀ =f(I_В) при п = const. Поскольку в режиме холостого хода напря­жение на выводах обмотки якоря равняется ЭДС U₀ = Е = СwФ, то напряжение U₀ будет пропорционально магнитному потоку Ф, а следовательно, характеристика U₀ =f(I_В) будет иметь вид магнит­ной характеристики машины Ф = f(I_В).

Характеристику получают экспериментально. Для этого посте­пенно увеличивают ток возбуждения от I_в = 0 до значения, при котором U₀ = 1,2U_Н0М, снимая восходящую ветвь характеристики. Напряжение (ЭДС) на выходе генератора при 1_В =0 определяется магнитным потоком остаточного магнетизма, сохранившегося от предыдущего намагничивания машины. Это напряжение обычно составляет U_ост= (0,02...0,04)U_HOM. Затем постепенно уменьшают ток возбуждения, снимая нисходящую ветвь характеристики, ко­торая проходит несколько выше восходящей вследствие увеличе­ния в процессе опыта магнитного потока остаточного магнетизма.

За расчетную характеристику принимают среднюю кривую между ветвями, показанную пунктирной линией на рисунке 4.2, а. Прямолинейная часть характеристики соответствует ненасыщен-

Рис. 4.2. Характеристики генератора с независимым возбуждением:

а — холостого хода (кривая I); б—нагрузочная (кривая 2); в —внешняя; г — регулировочная

ному состоянию магнитной системы машины, а криволинейная — характеризует магнитное насыщение стали.

Характеристика холостого хода имеет важное значение при ис­следовании генератора, так как по ней можно судить о магнитных свойствах машины и проверять соответствие расчетных данных экспериментальным.

Нагрузочная характеристика представляет собой зависимость напряжения на выводах генератора от тока возбуждения U =f(I_В) при токе нагрузки I_H = const иn=const. При экспериментальном снятии характеристики генератор на холостом ходу возбуждают до напряжения U₀~ l,2U_H0M и нагружают, как правило, до номиналь­ного тока I_ном. Далее постепенно уменьшают ток возбуждения.

Нагрузочную характеристику обычно используют для построе­ния характеристического (реактивного) треугольника. С помощью последнего определяют значения МДС реакции якоря и падения напряжения в цепи якоря при определенном токе нагрузки, а так­же его используют при графическом построении внешней и регу­лировочной характеристик генератора, если их трудно определить экспериментально.

На рисунке 4.2, б показано, как с помощью характеристики хо­лостого хода и нагрузочной характеристики построен характерис­тический треугольник. Проведя из точки В горизонтальный отрезок до пересечения с ха­рактеристикой холостого хода, получают искомый треугольник ABC, в котором катет ВС в масштабе тока возбуждения характеризу­ет размагничивающее действие реакции якоря. Отрезок ab в масш­табе напряжения представляет собой ЭДС генератора в режиме хо­лостого хода, а отрезок аВ — ЭДС генератора в режиме нагрузки.

Внешняя характеристика показывает зависимость напряжения на выводах генератора от тока нагрузки U =f(I_н) при I_в ⁼const и п=const. Внешние характеристики снимают для возрастающей и убывающей нагрузок. При этом при возрастании нагрузки напря­жение на выводах генератора уменьшается в соответствии, из-за увеличения падения напряжения в цепи якоря и уменьшения ЭДС в результате размагничивающего действия ре­акции якоря.

По внешней характеристике при убывающей нагрузке (рис. 4.2,в) можно определить процентное повышение напряжения в момент сброса нагрузки

Наклон характеристики к оси абсцисс характеризует так называемую жесткость внешней характеристики: чем меньше ΔU, тем более жесткая характеристика.

Регулировочная характеристика представляет собой зависи­мость тока возбуждения от тока нагрузки I_в =f(I_н) при U_ном =const и n= const (рис. 4.2, г). Характеристика показывает, как следует изменять ток возбуждения, чтобы поддерживать неизменным но­минальное напряжение на выводах генератора при изменении нагрузки. Например, при возрастании тока нагрузки напряжение на выводах генератора снижается из-за увеличения падения напря­жения в цепи якоря и размагничивающего действия реакции яко­ря. В этом случае для поддержания постоянства напряжения необ­ходимо увеличивать ток возбуждения, что приводит к увеличению ЭДС, а следовательно, и напряжения. При уменьшении тока на­грузки ток возбуждения генератора также надо уменьшать.