Генератора независимого возбуждения

Рис. 1.47. Энергетическая диаграмма генератора

Постоянного тока независимого возбуждения

1.18. Генераторы независимого возбуждения

Рассмотрим основные характеристики генератора независимого возбуждения.

Характеристики, определяющие работу генератора, связывают основные величины, записанные в уравнение генератора: .

1. Характеристика холостого хода

2. Характеристика короткого замыкания

3. Внешняя характеристика

4. Регулировочная характеристика

5. Нагрузочная характеристика

Все характеристики снимаются при .

1. Характеристика холостого хода (Х.Х.Х.), рис. 1.48.

Это зависимость , которая снимается при при I_а = 0 и n = const.

Рис. 1.48. Характеристика холостого хода генератора

Независимого возбуждения

Характеристика холостого хода имеет вид неширокой гистерезисной петли. Средняя штриховая линия представляет собой расчетную Х.Х.Х., которая в определенном масштабе повторяет магнитную характеристику генератора. При i_в = 0 имеет место Е_ост. – некоторое остаточное напряжение, вследствие остаточной намагниченности полюсов и ярма индуктора (гистерезис в магнитной цепи индуктора).

2. Характеристика короткого замыкания (Х.К.З.).

Это зависимость при U = 0 и n = const.

В режиме короткого замыкания , а так как R_а мало, то э.д.с. также должно быть мала, поэтому поток мал и машина не насыщена.

Характеристика короткого замыкания линейная зависимость тока возбуждения от тока генератора рис. 1.49, прямая 2.

Характеристика короткого замыкания

U = 0

,

где – мало (сотые доли Ом).

Рис. 1.49. Построение характеристического треугольника

Чтобы I_{к з} не превышал 1,5I_н (предел, в которых снимается характеристика), надо изменять i_в в очень малых пределах. А так как ток возбуждения мал, ЭДС мала, то мал Ф_δ, поэтому магнитная система ненасыщенна и зависимость линейна.

Характеристики холостого хода и короткого замыкания считают основными, по ним строят нагрузочный (характеристический, реактивный) треугольник, обусловленный размагничивающей реакцией якоря.

. (1.138)

К. з.: U = 0, ; (1.139)

;

AB = .

По характеристике холостого хода (прямая 1, рис. 1.49) и характеристике короткого замыкания (прямая 2, рис. 1.49) можно построить характеристический (реактивный) треугольник, определяющий величину реакции якоря и падения напряжения в цепи якоря. На характеристике холостого хода откладывают величину равную падению напряжения в цепи якоря при номинальном токе I_нR_а, для создания в режиме холостого хода необходим . На характеристике короткого замыкания откладывают номинальный ток, в якоре при этом должна индуктироваться , для наведения такой э.д.с. нужен ток i_вк. Разность = (i_вк – ) определяет величину реакции якоря в масштабах тока возбуждения.

Треугольник АВС – характеристический, его можно использовать для построения других характеристик.

3. Внешняя характеристика – это зависимость напряжения генератора от тока нагрузки при постоянном токе возбуждения и i_вн = const и постоянных оборотах генератора n = const.

Внешняя характеристика рис. 1.50.

, Когда = 0, то . Если возрастает, то U убывает. Номинальному напряжению соответствует номинальный ток якоря

U_н ; I_{a н}.

При увеличении тока якоря напряжение уменьшается по двум причинам: вследствие падения напряжения в цепи якоря и влияния реакции якоря.

1. Напряжение ЭМПТ уменьшается линейно вследствие роста тока нагрузки , роста падения напряжения на сопротивлении якоря . Как следствие имеет место уменьшение напряжения генератора.

2. Нелинейное изменение напряжения генератора связано с размагничивающим действием поперечной реакции якоря, которое имеет место с ростом тока. При этом основной поток уменьшается , так как поток реакции якоря (Ф_а) возрастает при Ф_в = const. Уменьшается пропорциональная потоку

Р ис. 1.50. Внешняя характеристика генератора

независимого возбуждения

Номинальное изменение напряжения

(1.140)

Внешняя характеристика может быть построена с помощью характеристики холостого хода и нагрузочного треугольника (рис. 1.51).

Для этого необходимо иметь данные характеристического треугольника и характеристику холостого хода

Рис. 1.51. Приближенное значение внешней характеристики

генератора независимого возбуждения

Рис. 1.52. Регулировочная характеристика

генератора независимого возбуждения

Регулировочная характеристика (рис. 1.52) – это зависимость при постоянном напряжении генератора U_н = const и постоянных оборотах генератора n = const.

Она показывает, как нужно регулировать ток возбуждения, чтобы при изменении нагрузки напряжение генератора не изменялось. Регулировочная характеристика: .

Начальное i_{о в} соответствует при холостом ходе.

Характеристика обратна внешней и показывает, как нужно увеличить ток возбуждения, чтобы напряжение не менялось. Чтобы скомпенсировать реакцию якоря, надо так увеличивать ток возбуждения, чтобы было постоянным U_н = const.

Поэтому характеристика нелинейна.

Регулировочная характеристика ГПТ может быть приближенно построена.

Построение показано на рис. 1.53.

При увеличении тока нагрузки, согласно формуле необходимо увеличивать . В свою очередь при постоянных оборотах генератора может быть увеличена только за счет изменения потока ГПТ – или тока возбуждения вплоть до номинального = .

Ток возбуждения ГПТ при этом компенсирует размагничивающее действие поперечной реакции якоря (катет «гд»), а также падение напряжения в цепи якоря (катет «де» – рис.1.53).