Меню

Формула баланса напряжения коллекторного генератора постоянного тока независимого возбуждения

Генераторы независимого возбуждения

Определение. Генераторами независимого возбуждения называются генераторы постоянного тока, обмотка возбуждения которых питается постоянным током от постороннего источника электрической энергии (сеть постоянного тока, выпрямитель, аккумулятор и др.) или у которых магнитный поток создается постоянными магнитами.

Схема генератора. Схема генератора независимого возбуждения изображена на рис. 1.16. Якорь генератора приводится во вращение от приводного двигателя ПД.

Цепь якоря электрически не соединена с цепью воз­буждения, поэтому ток нагрузки I и ток якоря Iя – это один и тот же ток (I = Iя). Цепь возбуждения питается от постороннего источника постоянного тока. В нее включают регулировочный реостат R p , предназначенный для регулирования тока возбуждения Iв, магнитного потока возбуждения и в конечном счете ЭДС и напряжения генератора.

Характеристика холостого хода (рис. 1.17). Характеристика снимается при плавном увеличении тока возбуждения, а затем при его плавном уменьшении при n = nном = const . Вторая ветвь характеристики идет несколько выше первой и при токе Iв = 0 в машине есть некоторая ЭДС E , называемая остаточной. Вид характеристики холостого хода объясняется тем, что при n = const E = CenФ пропорциональна магнитному потоку Ф, а последний – индукции В, т.е. ее форма такая же, как у кривой гистерезиса. За расчетную обычно принимают характеристику, проходящую между ветвями экспериментальной кривой (штриховая кривая на рис. 1.17). Остаточная ЭДС E создается за счет индукции, остающейся в магнитной цепи статора после отключения тока возбуждения. Машина рассчитывается таким образом, чтобы в номинальном режиме рабочая точка (Iв.ном, Еном) находилась на «колене» характеристики холостого хода, этим обеспечивается получение достаточно высокой ЭДС при относительно небольшом токе возбуждения.

Внешняя характеристика. Внешняя характеристика генератора U = f(I) при IB = const и n = nном = const (рис. 1.18) характеризует влияние тока нагрузки генератора на напряжение на его выводах. Напряжение U = E RЯ I при увеличении нагрузки от нуля до номинальной плавно уменьшается на 5 – 15% по двум причинам: из-за падения напряжения на сопротивлении якоря RЯ I и уменьшения ЭДС Е из-за размагничивающего влияния реакции якоря (кривые 1и 1а). При перегрузке машины ток в якоре становится недопустимо большим и напряжение сильно падает (кривая 1а).

При коротком замыкании ток в якоре Iк примерно в 10 раз больше номинального (он ограничивается только сопротивлением цепи якоря 1к = Е / RЯ) и если быстро не отключить генератор, то его коллектор и обмотка выйдут из строя.

Регулировочная характеристика. Регулировочная характеристика Iв = f(I) при U = const и n = nном = const изображена на рис. 1.19 (кривая 1). Для поддержания постоянства напряжения на выводах якоря в цепь возбуждения включен регулировочный реостат с сопротивлением Rp (рис. 1.16).

Источник

Генератор постоянного тока независимого возбуждения

ads

Схема включения генератора независимого возбуждения по­казана на рис. 28.2, а. Реостат rрг, включенный в цепь возбужде­ния, дает возможность регулировать ток Iв в обмотке возбуждения, а следовательно, и основной магнитный поток машины. Обмотка возбуждения питается от источника энергии постоянного тока: аккумулятора, выпрямителя или же другого генератора постоян­ного тока, называемого в этом случае возбудителем.

Принципиальная схема (а) и характеристики х.х. (б) генератора независимого возбуждения

Рис. 28.2 Принципиальная схема (а) и характеристики х.х. (б) генера­тора независимого возбуждения

Характеристика холостого хода генератора постоянного тока независимого возбуждения

При снятии характеристики U= F(IВ) генератор работает в режиме х.х. (Ia = 0). Установив номинальную частоту вращения и поддерживая ее неизменной, постепенно увеличивают ток в обмотке возбуждения Iв от нулевого значения до +Iв = Oa, при котором напряжение х.х. U = 1.15Uном . Получают данные для построения кривой 1 (рис. 28.2, б). Начальная ордината кривой 1 не равна нулю, что объясняется действием небольшого магнитного потока остаточного магнетизма, сохранившегося от предыдущего намагничивания машины. Уменьшив ток возбуждения до нуля, и изменив его направление, постепенно увеличивают ток в цепи возбуждения до -Iв = Oб. По­лученная таким образом кривая 2 называется нисходящей ветвью характеристики. В первом квадранте кривая 2 располагается вы­ше кривой 1. Объясняется это тем, что в процессе снятия кривой 1 произошло увеличение магнитного потока остаточного намагни­чивания. Далее опыт проводят в обратном направлении, т. е. уменьшают ток возбуждения от -Iв = Oб до Iв = 0, а затем увеличи­вают его до значения +Iв = Oa. В результате получают кривую 3, называемую восходящей ветвью характеристики х.х. Нисходящая и восходящая ветви характеристики х.х. образуют петлю намагни­чивания. Проведя между кривыми 2 и 3 среднюю линию 4, полу­чим расчетную характеристику х.х.

Читайте также:  Тока бока крампеты как достать

Прямолинейная часть характеристики х.х. соответствует нена­сыщенной магнитной системе машины. При дальнейшем увеличе­нии тока сталь машины насыщается и характеристика приобретает криволинейный характер. Зависимость U= F(IВ) дает возможность судить о магнитных свойствах машины.

Нагрузочная характеристика генератора постоянного тока независимого возбуждения

Эта характери­стика выражает зависимость напряжения U на выходе генератора от тока возбуждения Iв при неизменных токе нагрузки, например номинальном, и частоте вращения. При указанных условиях на­пряжение на выводах генератора меньше ЭДС , поэто­му нагрузочная характеристика 1 располагается ниже характери­стики холостого хода 2 (рис. 28.3). Если из точки а, соответствующей номинальному напряжению Uном, отложить вверх отрезок аb, равный IaΣr, и провести горизонтально отре­зок bс до пересечения с характеристикой х.х., а затем соединить точки а и с, то получим аbстреугольник реактивный (характе­ристический).

Так, при работе генератора в режиме х.х. при токе возбужде­ния IВ1 = IВ.ном напряжение на выводах U = de ; с подключением нагрузки (при неизменном токе возбуждения) напряжение генера­тора снизится до значения Uном = ae . Таким образом, отрезок dа выражает значение напряжения ΔU = U — Uном при IВ1 = IВ.ном. На­пряжение на выводах генератора в этом случае уменьшилось в результате действия двух причин: падения напряжения в цепи якоря и размагничивающего влияния реакции якоря . Измерив значение сопротивления цепи якоря и подсчитав падение напряжения IaΣr, можно определить ЭДС генератора при заданном токе нагрузки: Ea = U + IaΣr. На рис. 28.3 эта ЭДС представлена отрезком bе. Электродвижущая сила генератора при нагрузке меньше, чем в режиме х.х. (bе

Источник

Генератор независимого возбуждения

date image2015-04-30
views image3646

facebook icon vkontakte icon twitter icon odnoklasniki icon

Характеристики генератора постоянного тока

У генератора постоянного тока снимаются следующие характеристики:

1. Характеристики холостого хода (ХХХ)-зависимость ЭДС генератора Е от тока возбуждения IВ при n = const и Iн =0, то есть E=ƒ(IВ) при n=const и I=0

2. Нагрузочная характеристика

U=ƒ(IВ) при n=const и I=0

3. Внешняя характеристика

U=ƒ(I) или U=ƒ(Iя) при n=const и Rцв=const

4. Регулировочная характеристика

IВ =ƒ(I) при n=const и U=const

Генератор независимого возбуждения

1. Характеристики холостого хода

E=ƒ(IВ) ; n=const, I=0 (рис. 4.21).

За счет потока остаточного магнетизма при IВ=0 возникает Eo =Ce.

Характеристику снимают, увеличивая IВ от 0 до +IВ (Uо =1,15 Uном) (кривая 1) Затем снимается кривая 2, затем – кривая 3.

Рис. 4.21 Характеристика холостого хода

После этого строят расчетную характеристику холостого хода, проводя в петле гистерезиса среднюю линию ——-.

Прямолинейный участок характеристики соответствует ненасыщенной магнитной системе машины. Эта характеристика повторяет в другом масштабе магнитную характеристику машины и дает возможность судить о магнитных свойствах машины.

2. Нагрузочная характеристика генератора

U=ƒ(IВ); n=const; I=const≠0 (рис. 4.22).

Напряжение на зажимах генератора меньше чем ЭДС, по этому нагрузочная характеристика(1) располагается ниже, чем ХХХ (2).

Если из точки а (Uном) отложить вверх отрезок , провести горизонтально отрезок bc до пересечения с характеристикой холостого хода и соединить точку c, с точкой а , то получим abcтреугольник реактивный (характеристический).

Катеты этого треугольника количественно определяют причины, вызывающие уменьшение напряжения генератора при его нагрузке:

Рис. 4.22 Нагрузочная характеристика генератора постоянного тока

— падение напряжения в цепи якоря определяет катет — ;

— ток IB1-IB2 , компенсирующий размагничивающее действие реакции якоря, определяет катет — bc=IВ1-IВ2

Читайте также:  Индуктивтілігі 0 5 мгн соленоидтың магнит өрісінің энергиясы 16 мдж соленоидтан өтетін ток күші

треугольник а`b`c` построен для другого значения тока возбуждения IВ3.

Сторона a`b` = ab , т.к Iн не изменился , но сторона b`c` стала меньше bc , т.к при меньшем токе возбуждения уменьшилась степень насыщения магнитной цепи генератора, следовательно и размагничивающие действие реакции якоря.

3. Внешняя характеристика

U=ƒ(I) при n=const; Rцв=const (рис. 4.23).

Рис.4.23 Внешняя характеристика генератора постоянного тока

Уменьшение напряжения U при увеличении тока I объясняется размагничивающим влиянием реакции якоря и падением напряжения в цепи якоря. Наклон внешней характеристики к оси абсцисс (жесткость внешней характеристики) оценивается номинальным изменением напряжения генератора при сбросе нагрузки :

Обычно для генератора независимого возбуждения ∆Uном = 5÷10%%

4. Регулировочная характеристика

IВ=ƒ(I) при n=const и U=const (рис. 4.24).

Рис. 4.24 Регулировочная характеристика генератора постоянного тока

2-нисходящая ветвь, она ниже, так как возросло остаточное намагничивание магнитной цепи машины в процессе снятия восходящей ветви.

3-средняя кривая ― практическая регулировочная характеристика генератора.

Недостатки генератора постоянного тока с независимым возбуждением

1. Необходимость в постороннем источнике энергии.

Достоинства генератора постоянного тока с независимым возбуждением

1. Возможность регулировать напряжение в широких пределах.

2. Сравнительно жесткая внешняя характеристика.

Генератор параллельного возбуждения.

Процесс самовозбуждения возможен:

1. При наличии потока остаточного магнетизма Ф, который при частоте n>0 индуцирует Е=ce.

2. Поток остаточного магнетизма Ф имеет такое же направление, как МДСОВ=Iв остwВ , тем самым увеличивая поток главных полюсов.

3. Угол наклона прямой ОА к оси абсцисс:

4. Когда α=αкр, то rв =rв кр, то есть это касательная к характеристике холостого хода. При rв³rв кр процесс самовозбуждения происходить не будет. Поэтому необходимо, чтобы rв

5. Самовозбуждение возможно при n>nкр.

Рис. 4.25 Определение критического сопротивления

Так как генератор параллельного возбуждения самовозбуждается лишь в одном направлении, то характеристика холостого хода может быть снята лишь для одного квадранта.

Рис. 4.26 Зависимость напряжения генератора от частоты

Нагрузочная и регулировочная характеристики практически не отличаются от аналогичных характеристик генератора независимого возбуждения.

Внешняя характеристика менее жесткая, чем у генератора независимого возбуждения, так как кроме реакции якоря и падения напряжения в цепи якоря появляется третья причина: снижение напряжения (UB↓), которая ведет к уменьшению тока якоря (IB↓).

Рис. 4.27 Внешняя характеристика генератора постоянного тока параллельного возбуждения

Участок АВ―неустойчивый участок работы. Здесь при уменьшении сопротивления цепи возбуждения rв происходит резкое уменьшение напряжения U и уменьшение тока I. Поэтому происходит переход электрической машины в ненасыщенное состояние, при котором даже незначительное уменьшение rя вызывает резкое уменьшение ЭДС машины.

Генераторы постоянного тока с параллельным возбуждением широко применяются в авиации.

Источник



Генераторы независимого возбуждения

Дата публикации: 29 января 2013 .
Категория: Статьи.

Свойства генераторов анализируются с помощью характеристик, которые устанавливают зависимости между основными величинами, определяющими работу генераторов. Такими основными величинами являются: 1) напряжение на зажимах U, 2) ток возбуждения iв, 3) ток якоря Iа или ток нагрузки I, 4) скорость вращения n.

Обычно генераторы работают при n = const. Поэтому основные характеристики генераторов определяются при n = nн = const.

Существуют пять основных характеристик генераторов: 1) холостого хода, 2) короткого замыкания, 3) внешняя, 4) регулировочная, 5) нагрузочная.

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

Рассмотрим основные характеристики генератора независимого возбуждения.

Характеристика холостого хода

Характеристика холостого хода (х. х. х.) U = f (iв) при I = 0 и n = const определяет зависимость напряжения или электродвижущей силы (э. д. с.) якоря Eа от тока возбуждения при холостом ходе (I = 0, P2 = 0). Характеристика снимается экспериментально по схеме рисунка 1, а при отключенном рубильнике.

Рисунок 1. Схемы генераторов и двигателей независимого (а), параллельного (б), последовательного (в), смешанного (г) возбуждения (сплошные стрелки – направления токов в режиме генератора, штриховые – в режиме двигателя)

Снятие характеристики целесообразно начинать с максимального значения тока возбуждения и максимального напряжения U = (1,15 – 1,25) Uн (точка а кривой на рисунке 2). При уменьшении iв напряжение уменьшается по нисходящей ветви аб характеристики сначала медленно ввиду насыщения магнитной цепи, а затем быстрее. При iв = 0 генератор развивает некоторое напряжение U00 = Об (рисунок 2), обычно равное 2 – 3% от Uн, вследствие остаточной намагниченности полюсов и ярма индуктора. Если затем изменить полярность возбуждения и увеличить iв в обратном направлении, начиная с iв = 0, то при некотором iв div > .uk-panel’>» data-uk-grid-margin>

Источник

Генератор постоянного тока независимого возбуждения

Якорь генератора приводят во вращение с практически постоянной скоростью. Рабочие свойства и особенности генераторов принято анализировать с помощью графиков – характеристик, которые можно снять экспериментально или рассчитать. Основной рабочей характеристикой генератора является внешняя характеристика, представляющая собой зависимость напряжения на зажимах якоря (или нагрузки) от тока нагрузки при нерегулируемой цепи возбуждения. Вспомогательной является регулировочная характеристика, показывающая, как надо регулировать ток возбуждения генератора в зависимости от тока нагрузки, чтобы напряжение оставалось постоянным. Связь между э. д. с. якоря и током возбуждения при постоянной скорости вращения дается характеристикой холостого хода.

Генератор постоянного тока (ГПТ) независимого возбуждения

На рис. 1 приведена схема ГПТ независимого возбуждения, позволяющая снять все его характеристики.

Рис. 1 Схема генератора постоянного тока независимого возбуждения

Если реостат возбуждения включить по схеме потенциометра со средней точкой (рис. 1), то можно изменять не только величину, но и направление тока в обмотке возбуждения и тем самым изменять знак э. д. с. якоря.

Характеристику холостого хода E(Iв) снимают при Iя = 0 и Ω = Ωн = const (рис. 2). Она же является и магнитной характеристикой машины.

Рис. 2 Характеристика холостого хода генератора

Внешнюю характеристику U(I) снимают при Ω = Ωн = const и rв = const, что для рассматриваемого генератора соответствует Iв = const.

Внешняя характеристика (рис. 3) показывает, что напряжение на зажимах нерегулируемого генератора при увеличении тока нагрузки понижается. Это происходит из-за увеличения падения напряжения на внутренних сопротивлениях цепи якоря:

В сопротивление цепи якоря rя машины входит не только внутреннее сопротивление обмотки якоря, но и скользящих контактов между коллектором и щетками и последовательно соединенных специальных обмоток (например, обмотки дополнительных полюсов, компенсационной и др.).

Внешняя характеристика имела бы вид прямой, если бы э. д. с. E при нагрузке не изменялась. Но при нагрузках, больших номинальной, результирующий поток возбуждения и, следовательно, э. д. с. якоря уменьшаются вследствие поперечной реакции якоря.

При номинальной нагрузке напряжение генератора на 8÷10% меньше напряжения холостого хода.

При уменьшении сопротивления нагрузки до нуля машина переходит в режим короткого замыкания; при этом ток в якоре может достичь очень большого значения (3) Iку = Е/rя, опасного для целости обмотки, коллектора и щеток.

Рис. 3 Внешняя характеристика генератора независимого возбуждения

Электрическую машину защищают от коротких замыканий и перегрузок быстродействующими устройствами защиты, отключающими цепь через 0,01÷0,05 с при токе выше допустимого.

Величину кратковременно допустимого тока, равного обычно (2÷2,5)·Iн, определяют из соображений безопасного для машины искрения щеток и нагрева.

Для поддержания постоянства напряжения генератора необходимо регулировать ток возбуждения, изменяя тем самым величину э. д. с. E.

Регулировочная характеристика, т. е. зависимость тока возбуждения от тока нагрузки Iв(I) при U = const и Ω = const, дана на рис. 4.

Рис. 4 Регулировочная характеристика генератора независимого возбуждения

Необходимость отдельного источника питания обмотки возбуждения в ряде случаев является недостатком генераторов независимого возбуждения. Поэтому чаще применяют самовозбуждающиеся генераторы.

Источник