9. Машины постоянного тока

Кривая КПД как функция полезной мощности представлена на рис. 9.19. Возрастание кривой КПД при малых значениях полезной мощности объясняется низкими значениями потерь короткого замыкания. С ростом нагрузки влияние потерь короткого замыкания возрастает (эти потери зависят от квадрата тока нагрузки) и рост КПД замедляется.

После достижения максимального значения КПД уменьшается вследствие значительного возрастания переменных потерь и становится равным нулю в режиме короткого замыкания.

9.7. Генераторный режим работы машины

Хотя в промышленности применяют главным образом переменный ток, генераторы постоянного тока широко используют в различных промышленных, транспортных и других установках для питания электроприводов с широким регулированием скорости вращения. Для вращения генераторов употребляют электродвигатели переменного тока, паровые турбины или двигатели внутреннего сгорания.

Способы возбуждения генераторов. Свойства генераторов постоянного тока определяются в основном способом питания их обмоток возбуждения. В зависимости от этого различают генераторы независимого возбуждения и самовозбуждения.

Генераторы независимого возбуждения бывают с электромагнитным возбуждением (рис. 9.20, а), в которых обмотка возбуждения ОВ питается постоянным током от постороннего источника, и с постоянными магнитами. Генераторы последнего типа изготавливают для машин сравнительно малой мощности.

В зависимости от способа включения обмоток генераторы с самовозбуждением делят на генераторы параллельного возбуждения (шунтовые), последовательного (сериесные) и смешанного возбуждения (компаундные).

На рис. 9.20, а, б, в, г изображены принципиальные схемы генераторов соответственно независимого, параллельного, последовательного и смешанного возбуждения. Здесь Я − якорь, ОВ − обмотка возбуждения, U и Uв − напряжения на зажимах генератора и цепи возбуждения, Iя − ток якоря, I − ток, отдаваемый генератором в сеть, Iв − ток возбуждения.

В генераторе независимого возбуждения Iя = I и в общем случае Uв ≠ U. В генераторе параллельного возбуждения Iя = I + Iв и Uв = U. В генераторе последовательного возбуждения Iв = I, то есть возбуждение генератора зависит от его нагрузки. Генератор смешанного возбуждения имеет две обмотки возбуждения − параллельную ОВ1 и последовательную ОB2,

407

9. Машины постоянного тока

МДС которых могут либо складываться, либо вычитаться. Во всех случаях на возбуждение генератора тратится 1−3 % от его номинальной мощности.

Обмотки возбуждения у генераторов параллельного возбуждения имеют большое число витков малого сечения, а у генераторов последовательного возбуждения − относительно малое число витков большого сечения. В цепях обмоток параллельного возбуждения, а часто и независимого включают реостаты rрв для регулирования тока возбуждения

(рис. 9.20).

Мощные машины постоянного тока имеют независимое возбуждение; машины малой и средней мощности − параллельное или смешанное возбуждение. Генераторы с последовательным возбуждением применяются крайне редко.

Энергетическая диаграмма генератора. Получаемая от первичного двигателя механическая мощность Р1 за вычетом потерь механических pмх магнитных pмг и добавочных pд преобразуется в якоре в электромагнитную мощность Рэм. Часть Рэм тратится на электрические потери pэл.я в цепи якоря (обмотки якоря, добавочных полюсов и компенсационной и в переходном сопротивлении щеточного контакта), остальная представляет полезную мощность Р2, отдаваемую потребителям. Мощность на возбуждение рв поступает от постороннего источника тока.

+ U

_

+ U _

+ U _

+ U _

V

V

V

V

А

A

A

A

Я

I

Я

I

ОВ

I

ОВ2

I

_

Я

Я

+

I

+

I

_

_

_

я

я

+

Iя

+

Iя

_

r

rрв

A

Iв

рв

ОВ1

Uв

ОВ

A

ОВ

A

+

rрв

Iв

Iв

а	б	в	г
	Рис. 9.20. Способы возбуждения генераторов

408

9. Машины постоянного тока

P1			Pэм P2

pмх pмг рд pэл.я

pв

Рис. 9.21. Энергетическая диаграмма генератора постоянного тока

Наоснованииизложенногодлягенераторанезависимоговозбуждения

Р2 = Р1 − рмх − рмг − рд − рэл.я = Рэм − рэл.я	(9.92)
или
Р1 = рмх + рмг + рд + Рэм.	(9.93)

Энергетическая диаграмма генератора постоянного тока представлена на рис. 9.21.

Если все члены уравнения (9.93) разделить на угловую скорость вращения якоря Ω = 2πn, то получим уравнение моментов для установившегося режима работы:

M в = M 0 + M эм.

(9.94)

В формуле (9.94) приложенный к валу вращающий момент первичного двигателя

Мв = Р1 /Ω,

(9.95)

электромагнитный момент, развиваемый якорем,

Мэм = М = Рэм/Ω,

(9.96)

тормозной момент, соответствующий потерям на трение Мтр, магнитным и добавочным потерям Мсд, которые покрываются за счет механической мощности,

M0 = Mтр + Mсд =	pмх	+	pмг + pд	.	(9.97)
	Ω
			Ω

409

9.Машины постоянного тока

Впереходных периодах, когда изменяется скорость вращения, возникает динамический момент

Mдин = J dΩ	,	(9.98)
dt

где J – момент инерции вращающихся частей генератора. Динамический момент соответствует изменению кинетической энергии вращающихся масс. Если момент Мдин > 0, он является тормозным. В этом случае кинетическая энергия вращающихся масс увеличивается за счет работы первичного двигателя. Если момент Мдин < 0, он действует в направлении вращения и является движущим, поддерживая вращение за счет уменьшения кинетической энергии вращающихся масс.

В общем случае, при n ≠ const

Mв = M0 + M ± Mдин.	(9.99)
Момент
Mст = М0 + М,	(9.100)

соответствующий статическим силам, называют статическим моментом. Поэтому можно написать

Мв = Мст ± Мдин .

(9.101)

В формулах (9.94), (9.96), (9.99), (9.100) M − электромагнитный момент генератора по формуле (9.34), M = CM ФI, являющийся в генераторе тормозным моментом.

Уравнение напряжений. Нагруженный генератор постоянного тока (рис. 9.22, а) можно представить схемой (рис. 9.22, б) и, используя второй закон Кирхгофа, написать для этой схе-

мы уравнение

Е rя

rнгI + 2rщIя + rяIя = E , (9.102)

	rщ	rщ	где rнг, rщ, rя – сопротивления внешней
		r
		нг	цепи (нагрузки), переходного контакта
	rнг
			щетки и обмотки якоря соответственно.
	а	б	Падение напряжения rнгI на сопро-
			тивлении внешней цепи определяет ве-
	Рис. 9.22. Схемы генератора		личину напряжения на зажимах машины.

410

9. Машины постоянного тока

Поэтому, представив сопротивление якорной цепи Rя = rя + rщ, уравнение (9.102) можно переписать в виде

U + RяIя = E,

(9.103)

откуда напряжение генератора

U = E − RяIя.

(9.104)

Из (9.104) следует, что с ростом нагрузки (при той же Е) напряжение на зажимах машины падает.

Чтобы сохранить напряжение генератора постоянным при переменных нагрузках, необходимо вместе с изменением нагрузки изменять и ЭДС генератора, воздействуя на ток возбуждения или скорость вращения, так как на основании (9.25) ЭДС генератора E = CenФ.

Из (9.104) ток нагрузки генератора

Iя =	E −U	(9.105)
	Rя

определяется разностью между его ЭДС и напряжением сети. Сумму внутренних сопротивлений генератора Rя принято считать постоянной, поскольку изменение сопротивления щеточногоконтакта невелико.

Свойства генераторов анализируют по характеристикам − зависимостям между основными величинами, определяющими работу генераторов. К таким величинам относят напряжение на зажимах U, ток возбуждения Iв, ток якоря или нагрузки I. Частота вращения при работе генераторов обыч-

но n = const.

Основные характеристики генераторов – это характеристики холостого хода, короткого замыкания, внешняя, регулировочная, нагрузочная.

Все характеристики могут быть определены как экспериментальным, так и расчетным путем.

Генераторы независимого возбуждения. В генераторе этого типа ток возбуждения Iв не зависит от тока якоря Iя, который равен току нагрузки I. Ток возбуждения невелик и составляет 1–3 % от номинального тока якоря.

Характеристика холостого хода (ХХХ) представляет зависимость напряжения или ЭДС якоря Е от тока возбуждения Iв, U = f (Iв) при холостом ходе (Iя = 0, P2 = 0) и n = const. Характеристику снимают экспериментально по схеме (рис. 9.20, а) при отключенном рубильнике.

В машине всегда имеется остаточный магнитный поток, поэтому при Iв = 0 на зажимах генератора при вращении якоря создается напряжение U′00 = OA (рис. 9.23). Обычно U00 = 2–3 % от номинального напряжения Uн.

411

9. Машины постоянного тока

+U0 2 N C

′

1

Uн

U0m

U00

B

d

U

00

А

n

c

A

− IВ

0

+ IВ

2

0

−U0m

4

D

3

−U0

Рис. 9.23. Характеристика холостого хода

При изменении тока от Iв = 0 до наибольшего значения Iвт = 0с, напряжение растет по кривой 1 до значения U0m = Cc. Обычно значение

U0m = (1,1–1,25) Uн.

При холостом ходе якорь генератора независимого возбуждения включен только на вольтметр с относительно большим сопротивлением,

поэтому можно считать, что U0 = E0 = CenФ = C′eФ.

Зависимость U0 = f (Iв) повторяет в некотором масштабе характеристику намагничивания машины Ф = f (Iв), При снижении тока возбуждения кривая напряжения 2 проходит выше кривой 1 вследствие возросшего значения остаточного магнитного потока. Если при Iв = 0 изменить полярность возбуждения и увеличивать Iв в обратном направлении, кривая пройдет через точку D соответствующую значению U0m = Dd. Вернувшись к значению тока возбуждения, равному нулю, получим полную петлю гистерезиса. Штриховой линией на рис. 9.23 показана расчетная ХХХ, которая имеет в начальной части прямолинейный характер вследствие того, что при малых токах возбуждения почти вся МДС идет на проведение магнитного потока через зазор, т. е. среду с постоянной магнитной проницаемостью. Далее идет средненасыщенная часть характеристики холостого хода − колено кривой, а затем ее сильнонасыщенная часть.

Точка N, соответствующая номинальному напряжению Uн, обычно лежит на колене кривой, так как при работе машины на прямолинейной части кривой напряжение генератора неустойчиво, а при работе на насыщенной части кривой ограничивается возможность регулирования напряжения и возрастают магнитные потери.

412

9. Машины постоянного тока

По характеристике холостого хода можно судить о насыщении магнитной цепи генератора при номинальном режиме работы.

Характеристика короткого замыкания (ХКЗ) − зависимость тока якоря от тока возбуждения генератора Iя = f (Iв), которую снимают при замыкании выходных зажимов цепи якоря накоротко, U = 0, n = const. Тогда из уравнения (9.104) следует

E = RяIк ,

то есть при коротком замыкании генератора его ЭДС равна только падению напряжения в цепи якоря. Обычно характеристику снимают до токов

Iк ≤ (1,1–1,2) Iн.

При Iк ≈ Iн ЭДС Е обычно не превышает нескольких процентовот номинального напряжения.В этих условиях магнитная цепь генератора является ненасыщенной и характеристика холостого хода на этом участке представляет прямую линию. Поэтому и характеристика короткого замыкания имеет прямую линию (рис. 9.24).

Так как в машине имеется остаточный магнитный поток, то при Iв = 0 в цепи якоря наводится ЭДС Е = 0в (рис. 9.25) и протекает ток короткого замыкания Iк0 = 0а. В крупных машинах этот ток близок к номинальному или даже больше его. Поэтому перед опытом короткого замыкания машину целесообразно размагнитить, питая обмотку возбуждения на холостом ходу током обратного направления, при котором U = 0. В размагниченной машине характеристика короткого замыкания начинается с нуля.

		I	Eя
				1	2
	I	H
		G		A	B
						I н
	RяIн	в
		а		D		Iв
	′	0			C
	0		I ве	I вя
	Iв
0				I вк
	Рис. 9.24. Характеристика	Рис. 9.25. Характеристический
	короткого замыкания		треугольник
						413

9. Машины постоянного тока

Начальная ветвь характеристики холостого хода и характеристика короткого замыкания дают возможность построить характеристический треугольник для какого-нибудь тока, например, номинального Iн.

Для этого продолжим прямые 1 и 2 (рис. 9.25) до пересечения с осью абсцисс в точке 0′, которую примем за новое начало координат. Отложим по оси ординат в масштабе Iк отрезок 0H = Iн и определим по характеристике короткого замыкания отрезок 0′C = Iвк, представляющий полную МДС короткого замыкания при Iк = Iн, выраженную в масштабе тока возбуждения Iв.

Эта МДС должна быть достаточна, чтобы скомпенсировать МДС реакции якоря и создать ЭДС Е = RяIя.

На оси ординат откладываем отрезок 0G = Е = RяIя и определяем по характеристике холостого хода ток возбуждения Iвe = 0′D, необходимый

для создания в обмотке якоря ЭДС Е; отрезок DC = 0′C – 0′D = Iвк – Iвe = Iвя (рис. 9.25) представляет МДС возбуждения, компенсирующую реакцию

якоря при токе Iк = Iн. Треугольник ABC со сторонами ВС = RяIн и АВ = Iвя является характеристическим треугольником генератора при заданном токе короткого замыкания.

В условиях опыта короткого замыкания магнитная цепь машины не насыщена, а построенный характеристический треугольник учитывает только продольную реакцию якоря, вызванную случайным или сознательным сдвигом щеток с геометрической нейтрали и отклонением коммутации от прямолинейной.

При установке щеток на геометрической нейтрали катет АВ характеристического треугольника соответствует МДС коммутационной реакции якоря и характеризует качество коммутации. При установке щеток на геометрической нейтрали и прямолинейной коммутации треугольник ABC вырождается в прямую.

По характеристическому треугольнику определяют реакцию якоря и падение напряжения в цепи якоря. Его строят для нахождения реакции якоря по экспериментальным данным и используют для построения некоторых характеристик машины, если они не могут быть сняты экспериментально.

Внешняя характеристика выражает зависимость напряжения генератора от тока нагрузки при неизменном значении тока возбуждения:

U= f (I) при Iв, n = const.

Угенераторов независимого возбуждения внешняя характеристика

падающая: по мере увеличения нагрузки (тока якоря) напряжение генератора уменьшается из-за роста падения напряжения на сопротивлении якорной цепи (см. уравнение напряжения (9.104)) и размагничивающего действия МДС обмотки якоря, уменьшающей магнитный поток, а следовательно, и ЭДС якорной обмотки.

414

9. Машины постоянного тока

Внешнюю характеристику рекомендуется снимать при таком возбуждении (Iв = Iвн.), когда I = I и U = Uн (номинальный режим). При переходе к холостому ходу (I = 0) напряжение возрастает на определенную величину ∆Uн (рис. 9.26), которая называется номинальным изменением напряжения генератора. В генераторах независимого возбуждения

Uн% =	Uн	100 = (5−15)% Uн.
	Uн

Точка внешней характеристики с U = 0 определяет значение тока короткого замыкания машины при полном возбуждении. Сопротивление Rя мало и ток в 5−15 раз превышает Iн, который опасен для машины, так как возникает круговой огонь, большие механические усилия и моменты вращения.

Регулировочная характеристика Iв = f (I) при U = const, n = const (рис. 9.27) определяет закон изменения тока возбуждения, для поддержания величины напряжения на зажимах машины неизменным при изменении нагрузки. По зависимости напряжения на якоре от тока в нем находят характер кривой Iв = f (I).

У генераторов с независимым возбуждением регулировочные характеристики возрастающие, что объясняется падающим характером внешних.

С увеличением тока нагрузки I ток возбуждения Iв необходимо несколько увеличить, чтобы компенсировать падение напряжения RяI и действие реакции якоря. При переходе от холостого хода с U = Uн к номинальной нагрузке I = Iн увеличение тока возбуждения составляет 15−25 % (рис. 9.27).

U	I в
	U н

U н

I

I н	I
Рис. 9.26. Внешняя характеристика		Рис. 9.27. Регулировочная
		характеристика

415

9. Машины постоянного тока

Нагрузочная характеристика показывает ту же зависимость, что

ихарактеристика холостого хода, но при некотором токе в якоре, неизмен-

ном на протяжении опыта: U = f (Iв) при I, n = const.

Вследствие падения напряжения на сопротивлениях якорной обмот-

ки и размагничивающего действия МДС Fя обмотки якоря нагрузочные характеристики генераторов независимого возбуждения проходят ниже

иправее характеристики холостого хода (рис. 9.28, кривая 2).

Вмашине, нагруженной током I, номинальное напряжение Uн, определенное по кривой 2 (рис. 9.28), равно отрезку АВ. Тот же ток возбуждения Iв = 0A обеспечивает на холостом ходу напряжение U0 = AD. Раз-

ность отрезков ВА = AD − DB = U0 – U определяет величину напряжения машины с учетом падения на сопротивлениях якорной цепи (Rя = CB) и размагничивающей составляющей МДС якоря СD. Если реакция якоря отсутствует, то напряжение U = Uн в нагруженной машине обеспечивает ток возбуждения Iв0 = 0L: созданное при этом напряжение U = AC за вычетом падения RяIя = CB дает Uн = AC – CB = AB.

Фактически номинальное напряжение U обеспечивается только током Iв = 0A. Следовательно, отрезок LA = 0A – 0L есть МДС Fя размагничивающей реакции якоря в масштабе тока возбуждения.

Треугольник КСВ с катетами ВС = RяI (в масштабе напряжений) и КС = Fя (в масштабе тока возбуждения) является характеристическим треугольником. Катет КС при ненасыщенном магнитопроводе определяет продольную составляющую МДС якоря Fяd, так как в этих условиях поперечная МДС не изменяет поля в зазоре.

	U	K′	1
			C′
U0		D
			B′
U		2
	K	C
Uн		B
0	L	А	Iв
	Iв0	Iв

Рис. 9.28. Нагрузочная характеристика

416

9. Машины постоянного тока

В насыщенном магнитопроводе по катету находят полную МДС якоря Fя, так как в условиях насыщения поперечная МДС становится также размагничивающей.

С помощью характеристического треугольника и характеристики холостогоходаможнопостроитьнагрузочнуюхарактеристику, непроводяопыта.

Генераторы с самовозбуждением. Самовозбуждение генераторов

(см. рис. 9.20, б, в, г) произойдет при выполнении следующих условий:

1.Машина имеет остаточный магнитный поток.

2.Ток в обмотке возбуждения течет в таком направлении, что созда-

ваемый им поток Ф совпадает с остаточным потоком, увеличивая результирующее поле в зазоре.

3. Сопротивление цепи возбуждения машины меньше критического. Для самовозбуждения достаточно, чтобы остаточный поток составлял 2–3 % от номинального. Магнитный 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 ЭДС, индуктируемая в якорной обмотке остаточным магнитным потоком, создает в обмотке возбуждения малый ток Iв.

Ток увеличивает поток полюсов, а следовательно, и ЭДС, которая обусловливает дальнейшее увеличение Iв и потока полюсов и т. д. Такой лавинообразный процесс самовозбуждения продолжается до тех пор, пока напряжение генератора не достигнет установившегося значения (точка А на рис. 9.28).

Если подключение концов обмотки возбуждения или направление вращения якоря неправильны, то потечет ток Iв обратного направления, вызывающий ослабление остаточного потока и уменьшение ЭДС до нуля, вследствие чего самовозбуждение невозможно.

Понятие о критическом сопротивлении можно получить из следующих рассуждений.

Для машины, находящейся в процессе самовозбуждения, справедли-

во уравнение				+ d(Lв,Iв )
U	в	= r I	в		,	(9.106)
		в		dt

где Uв − напряжение на зажимах обмоток якоря и полюсов, меняющееся по характеристике холостого хода (кривая 0КА, рис. 9.29); rвIв – падение напряжения на сопротивлении обмотки возбуждения, возрастающее по мере

417

чится при

rв = const;

9. Машины постоянного тока

увеличения тока по прямой 0А (рис. 9.29), так как сопротивление обмотки

d(Lв,Iв) − ЭДС самоиндукции обмотки полюсов, индуктируе- dt

мая в результате нарастания тока возбуждения. Из уравнения(9.106) ЭДС самоиндукции:

d(Lв,Iв )=U	в	−r I	в	(9.107)
dt		в

и для некоторого значения тока Iв соответствует отрезку МК. Процесс са-

мовозбуждения будет продолжаться до тех пор, пока d(Lв,Iв ) > 0 и закон- dt

d(Lв,Iв ) = 0. dt

При данных значениях rв и частоты вращения якоря машина будет устойчиво работать с напряжением в точке пересечения прямой с характеристикой холостого хода. Прямая наклонена к оси абсцисс под углом α, тангенс которого из треугольника 0АВ

tqα = AB = mi Iвmяrв = m r ,

(9.108)

OB mi Iв я в

где mi, mя – соответственно масштабы тока и сопротивления.

U

U0		A
	N
		d(Lв, Iв)
U	K
		dt

М

αrв Iв

С B Iв

0Iв

Iв0

Рис. 9.29. Самовозбуждение генераторов

418

9. Машины постоянного тока

Сизменением сопротивления rв угол наклона прямой 0А меняется

ипри некотором сопротивлении rвкр прямая 0А становится касательной к начальной части характеристики холостого хода.

Это сопротивление rвкр и называют критическим: дальнейшее увеличение сопротивления цепи возбуждения исключает наличие общих точек

прямой rвIв и кривой характеристики холостого хода, а вместе с этим и возможность самовозбуждения.

Если скорость вращения увеличить, то характеристика холостого хода поднимется выше (пунктирная кривая, рис. 9.29), самовозбуждение окажется возможным и машина будет устойчиво работать в точке N.

Генераторы параллельного возбуждения. Характеристика холо-

стого хода U = f (Iв) при I = 0 и n = const при параллельном возбуждении может быть снята только при одном направлении тока (рис. 9.30), регулируя его реостатом в цепи возбуждения (см. рис. 9.20, б). Попытка изменить направление тока возбуждения после уменьшения его до нуля приводит к размагничиванию машины (к уничтожению остаточной намагниченности) и исключению самовозбуждения. Так как ток Iв мал, то U ≈ Е и характер кривой характеристики холостого хода у генератора параллельного возбуждения будет таким же, как и у генератора с независимым возбуждением.

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, Iв также равен нулю.

U

Uн

U

Uн

а

Iв	б
0	0 I	куст	I	н	I	max	I
Рис. 9.30. Характеристика	Рис. 9.31. Внешняя характеристика
холостого хода

419

9. Машины постоянного тока

Внешнюю характеристику U = f (I) генератора снимают при rв = const и n = const, то есть без регулирования в цепи возбуждения при естественных условиях работы.

У генераторов параллельного возбуждения в дополнение к двум факторам снижения напряжения, указанным для генераторов независимого возбуждения, действует третий − уменьшение напряжения на зажимах обмотки возбуждения. Вследствие этого кривая внешней характеристики более крутая (рис. 9.31). При некотором значении тока нагрузки I = Imax = (2–2,5) Iн падение напряжения в обмотке якоря становится настолько большим, что

ток возбуждения	U	оказывается меньшим, чем это необходимо для
	Iв = r
	в

поддержания заданного напряжения U, а вместе с ним и тока Iв. Машина переходит работать на прямолинейный участок кривой намагничивания, и напряжение на ее зажимах снижается до значения, определяемого потоком остаточной намагниченности. ЭДС остаточной намагниченности определяет и величину тока короткого замыкания. Установившееся значение тока короткого замыкания

i = Еост ≈ 0,05Uн			(9.109)
куст	Rя	Rя

значительно меньше, чем у генераторов независимого возбуждения. В переходных режимах эти токи значительно выше приведенных.

Регулировочную U = f (Iв) при и U = const и n = const нагрузочную

U = f (Iв) при Iя = const и n = const характеристики снимают также как и у генератора независимого возбуждения. Поскольку Iв и rвIв малы, то мало и их влияние на падение напряжения в цепи якоря. Поэтому указанные характеристики получаются практически такими же, как и у генераторов независимого возбуждения.

Характеристики генератора параллельного возбуждения мало отличаются от характеристик генератора независимого возбуждения, кроме внешней.

Генераторы последовательного возбуждения. В них Iв = Iя = I

и при n = const имеются только две независимые переменные: U и I. Вследствие этого генератор имеет только одну характеристику − внешнюю

U= f (I) при n = const (рис.9.32).

Сувеличением тока I растут магнитный поток Ф и ЭДС Е. Поэтому по (9.104) с ростом тока I напряжение U растет практически линейно, при достижении насыщения рост U замедляется. При весьма больших токах I напряжение уменьшится вследствие большой реакции якоря и большого падения напряжения RяI (рис. 9.32).

420

9. Машины постоянного тока

Значительное изменение напряжения при изменении нагрузки приводит к непригодности этого генератора для большинства потребителей.

Генераторы смешанного возбуждения. При холостом ходе анало-

гичен генератору параллельного возбуждения, поскольку при Iя = 0 ток и магнитный поток последовательной обмотки равны нулю.

Характеристика холостого хода этого генератора повторяет такую характеристику генератора параллельного возбуждения.

Характеристику короткого замыкания можно снять при питании параллельной обмотки от постороннего источника при встречном включении обмотки последовательного возбуждения. При согласном включении обмоток ток короткого замыкания велик уже при остаточном магнитном

потоке и Eост.

Нагрузочная характеристика представляет зависимость напряжения от тока параллельной обмотки возбуждения: U = f (I). При согласном включении последовательной обмотки ее МДС усиливает магнитное поле и нагрузочная характеристика проходит выше, чем в генераторах независимого и параллельного возбуждения. Встречное включение обмоток возбуждения влечет за собой уменьшение результирующего потока в зазоре машины и уменьшает напряжение на зажимах генератора. Характеристика проходит ниже таковой у генераторов других видов возбуждения.

На рис. 9.33 представлены кривые: 1 − нагрузочная характеристика генератора смешанного возбуждения при согласном соединении обмоток; 2 − характеристика холостого хода; 3 − нагрузочная характеристика генератора независимого или параллельного возбуждения.

U

Uн 1

U

2

Uocт	3
I
0	0 а б	в	Iв
Рис. 9.32. Внешняя характеристика	Рис. 9.33. Нагрузочная
	характеристика

421