13) 13. Параллельная работа гпт.

Для параллельной работы генераторов постоянного тока необходимо выполнить следующие условия: 1. Напряжение включаемого генератора должно быть равно напряжению сети или напряжению уже работающего генератора. 2. Полярность соединяемых зажимов включаемого генератора и сети должна быть одинаковой (плюс генератора должен быть соединен с плюсом сети и минус генератора — с минусом сети).

Первое условие параллельной работы генераторов — равенство напряжений — выполняется следующим образом. Пускается в ход первичный двигатель, приводящий во вращение включаемый генератор, и его скорость вращения доводится до номинальной. Изменяя сопротивление регулировочного реостата генератора, устанавливают напряжение генератора равным напряжению сети или напряжению уже работающего генератора. Равенство напряжений проверяется по вольтметрам, подключенным к сети и генератору, или одним вольтметром с вольтметровым переключателем. Второе условие параллельной работы — совпадение полярностей— проверяется только для генератора, впервые включаемого на параллельную работу. Зажимы генератора располагают так, чтобы при повторных включениях это условие было заранее выполнено. Проверку полярности можно производить или при помощи магнитоэлектрического вольтметра или при помощи ламп накаливания. Любая пара зажимов сети и генератора при выключенном рубильнике машины замыкается перемычкой. К зажимам другой пары подключается вольтметр, рассчитанный на двойное напряжение сети. Если плюс сети совпадает с плюсом генератора, а минус сети с минусом генератора, то вольтметр покажет нуль.

При неправильном включении вольтметр покажет двойное напряжение. Генератор, включенный параллельно в сеть или включенный с другим работающим генератором, тока не дает, так как э. д. с. генератора равна и противоположна напряжению сети. Чтобы генератор стал давать ток в сеть, нужно увеличить его э. д. с. при помощи регулировочного реостата.

Ток, отдаваемый генератором в сеть, проходя по обмотке якоря генератора и взаимодействуя с магнитным потоком полюсов, создает момент сопротивления, противоположный моменту вращения первичного двигателя генератора. Поэтому с увеличением тока нагрузки механическая мощность первичного двигателя также должна увеличиваться. Для перевода нагрузки с одного генератора на другой необходимо одновременно менять сопротивление регулировочных реостатов, увеличивая ток возбуждения генератора, который нужно нагрузить, и уменьшая ток возбуждения генератора, который нужно разгрузить. Может случиться, что во время работы генератора э. д. с. его понизится (например, при уменьшении скорости первичного двигателя или при обрыве приводного ремня, приводящего генератор во вращение от первичного двигателя). В этом случае ток из сети пойдет в генератор и последний будет работать электрическим двигателем. Для предотвращения этого в цепи генератора устанавливают особые автоматы, которые выключают генератор, как только ток его изменит свое направление.

18) Двигатель с параллельным возбуждением. В этом двигате­ле (рис. 10.51, а) обмотка возбуждения подключена парал­лельно с обмоткой якоря к сети. В цепь обмотки возбужде­ния включен регулировочный реостат R_pB, а в цепь якоря—пусковой реостат R_n. Характерная особенность дви­гателя— его ток возбуждения I_в не зависит от тока якоря

  Рис. 10.51. Схема двига­теля с параллельным воз­буждением (а) и его мо-

ментная и скоростная ха­рактеристики (б)

1_а (тока нагрузки), так как питание обмотки возбуждения по существу независимое. Следовательно, пренебрегая раз­магничивающим действием реакции якоря, можно прибли­женно считать, что и поток двигателя не зависит от нагрузки. При этом условии, согласно (10.45) и (10.46), получаем, что зависимости M=f(I_a) и n = f(l_a) (моментная и скоростная характеристики)линейные (рис. 10.51,б). Сле­довательно, линейная и механическая характеристика двига­теля  n = f(M) (рис. 10.52, а).

Если  в  цепь  якоря  включен добавочный  резистор  или реостат R_n,то

п = [U-I_а(ΣR_а + R_П)]/(с_еФ) = п₀-Δп,            (10.47)

где п_о=U/(с_еФ) — частота вращения при холостом ходе; Δп = (ΣR_а +R_п)1_а/(с_еФ) — снижение частоты, обусловленное суммарным падением напряжения во всех сопротивлениях, включенных  в  цепь  якоря двигателя.

В еличина Δn, зависящая от суммы сопротивлений ΣR_а + + R_П, определяет наклон скоростной n = f(I_а)и механической n = f(M) характеристик к оси абсцисс. При отсутствии в цепи якоря добавочного сопротивления R_nуказанные характеристики жесткие (естественные характеристики 1 на рис. 10.51,б и 10.52, а), так как падение напряжения 1_аΣR_а в   обмотках    машины,    включенных    в    цепь    якоря,    при

Рис. 10.52.  Механические (а) и рабочие (б) характеристики

двигателя  с  параллельным  возбуждением

 

 номинальной нагрузке составляет лишь 3...5% от U_HOM. При включении добавочного реостата угол наклона этих характеристик возрастает, вследствие чего образуется семей­ство реостатных характеристик 2, 3, 4,соответствующих различным сопротивлениям реостата R_nl, R_n2 и R_n3. Чем больше сопротивление R_n, тем больший угол наклона имеет реостатная характеристика,  т. е.  тем  она мягче.

Реакция якоря, уменьшая несколько поток машины Φ при нагрузке, стремится придать естественной механической характеристике отрицательный угол наклона, при котором частота вращения η возрастает с увеличением момента М. Однако двигатель с такой характеристикой в большинстве электроприводов устойчиво работать не может. Поэтому современные двигатели большой и средней мощностей с параллельным возбуждением часто имеют небольшую последовательную обмотку возбуждения, которая придает механической характеристике необходимый наклон. МДС этой обмотки при токе I_ном составляет около 10% от МДС параллельной  обмотки.

Регулировочный реостат R_p.B позволяет изменять ток возбуждения двигателя I_в и его магнитный поток Ф. Как следует из (10.46), при этом изменяется и частота вращения п. В цепь обмотки возбуждения выключатели и предохранители не устанавливают, так как при разрыве этой цепи и неболь­шой нагрузке на валу частота вращения двигателя резко возрастает (двигатель идет в «разнос»). При этом сильно увеличивается ток якоря и может возникнуть круговой огонь.

Рабочие характеристики рассматриваемого двигателя (рис. 10.52,6) представляют собой зависимости потребляемой мощности Ρ₁, тока Ι_α I_н, частоты вращения n, момента Μ и КПД η от отдаваемой мощности Р₂ на валу двигателя при U=const и I_B = const. Характеристики n = f(Р₂) и М = f(Р₂) являются линейными, а зависимости Ρι = f(Ρ₂), I_a = f(P₂) и η = f(P₂) имеют характер общий для всех электрических машин. Иногда рабочие характеристики строят в  зависимости  от  тока  якоря  1_а.

Если в двигателе обмотка якоря и обмотка возбуждения подключены к источникам питания с различными напряже­ниями, то его называют двигателем с независимым возбужде­нием. Такие двигатели применяют в электрических приводах, у которых питание обмотки якоря осуществляется от генератора или полупроводникового преобразователя. Меха­нические и рабочие характеристики двигателя с независимым возбуждением аналогичны характеристикам двигателя с па­раллельным возбуждением, так как у них ток возбуждения I_в  также  не  зависит  от  тока  якоря  1_а.

1 9) Двигатель с последовательным возбуждением. В этом двигателе   (рис. 10.53,а) ток возбуждения I_в = I_а, поэтому

Рис. 10.53.  Схема  двигателя  с  последовательным возбуждением (а) и его моментная и

скоростная характеристики (б)

 магнитный поток Ф является некоторой функцией тока якоря 1_а. Характер этой функции изменяется в зависимости от нагрузки двигателя. ПриI_а<(0,8...0,9)I_ном, когда магнит­ная система машины не насыщена, Ф = k_фI_а, причем коэф­фициент пропорциональности k_ф в значительном диапазоне нагрузок остается практически постоянным. При дальнейшем возрастании тока якоря поток Ф возрастает медленнее, чем I_а, при больших нагрузках(I_а>I_НОМ) можно считать, что Ф const.   В  соответствии  с  этим  изменяются  зависимости n = f(I_a) и  M = f(I_a).

При /_а<(0,8...0,9)/_ном скоростная характеристика двигате­ля n = f(l_a) (рис. 10.53,6) имеет форму гиперболы, так как частота вращения

          (10.48)

где  С₁  и  С₂ — постоянные.

При 1_а > I_ном скоростная характеристика становится линей­ной,  так как  частота  вращения

          (10.49)

где  С'₁   и  С'₂ — постоянные.

Аналогично можно получить зависимость электромагнит­ного момента от тока якоря M=f(l_a). При I_а<(0,8...0,9)I_н* *I_ном моментная характеристикаM=f(I_a) имеет форму параболы (рис. 10.53,б), так как электромагнитный момент

    М=с_мФI_а = с_мк_ф1²_а = С₃1²_а,                     (10.50)

где  С₃ — постоянная.

При I_a>I_HOM моментная характеристика линейная, так как

  Рис. 10.54.   Механические   (а)   и   рабочие   (б)   характеристики двигателя

 с последовательным  возбуждением

 

М=с_мФ1_а = С'₃1_а,                          (10.51)

где  С'з — постоянная.

Механические характеристики n = f(M) (рис. 10.54, а) мож­но построить на основании зависимостей n = f(l_a) и М= f(l_a). При I_а<(0,8...0,9)I_ном частота вращения изменяется по закону

            (10.52)

где  С₄ — постоянная.

При I_a>I_ном зависимость n = f(M) становится линейной.

Включая в цепь якоря пусковые реостаты с сопротивлениями R_nl9 R_n2и R_n3 кроме естественной характеристики 1 можно получить семейство реостатных характеристик 2, 3 и 4, причем, чем  больше  R_n,  тем ниже располагается характеристика.

Рабочие характеристики двигателя с последовательным возбуждением приведены на рис. 10.54,б. Зависимости n = f(P₂), M=f(P₂) являются нелинейными; зависимости P₁ = f(P₂)' I_a = f(P₂) и η = f(P₂) имеют примерно такой же характер, как и у двигателя с параллельным возбуждением.