Характеристики генераторов переменного тока
Внешняя характеристика, т. е. зависимость напряжения генератора от тока Uг (Iг) при п = const, может определяться при самовозбуждении и независимом возбуждении. Аналитическое выражение зависимости напряжения от тока для фазных величин имеет следующий вид:
где z0 - полное сопротивление генератора.
Снижение напряжения при увеличении нагрузки происходит из-за падения напряжения в активном и индуктивном сопротивлениях обмоток статора, размагничивающего действия реакции якоря, уменьшающей магнитный поток в воздушном зазоре, из-за падения напряжения в цепи выпрямителя, а в случае самовозбуждения прибавляется падение напряжения на обмотке возбуждения. На рис. 1.5. представлена внешняя характеристика генератора переменного тока: а - с самовозбуждением; б- с независимым возбуждением Из семейства внешних характеристик определяется максимальный ток, который обеспечивается при заданном или регулируемом значении напряжения.
Рис. 1.5.
Рис. 1.6.
Скоростная регулировочная характеристика Iв(n) (рис. 1.6,а). Минимальное значение тока возбуждения определяется при токе нагрузки генератора, равном нулю, и максимальной частоте вращения. Скоростные регулировочные характеристики позволяют определить диапазон изменения тока возбуждения с изменением нагрузки при постоянном напряжении.
Токоскоростная характеристика Iг(n) (рис. 1.6,б) имеет важное значение при разработке и выборе генератора.
При замыкании внешней цепи на сопротивление нагрузки индуцированная в обмотке статора электродвижущая сила вызывает ток
где Rа, и XL – соответственно активное и индуктивное сопротивление обмотки статора.
Выразив индуктивное сопротивление обмотки статора через частоту и индуктивность, а затем через частоту вращения и индуктивность:
где L - индуктивность обмотки статора; Сх – постоянный коэффициент; , и учитывая зависимость (1.2), получим следующее выражение для тока генератора:
При малой частоте вращения индуктивная составляющая сопротивления мала по сравнению с активной составляющей (Rа + Rн )2 и ею можно пренебречь. При этом ток будет возрастать пропорционально частоте вращения (начальная часть характеристики на рис. 1.6,б):
С увеличением частоты вращения индуктивная составляющая возрастает и становится значительно больше активной составляющей, следовательно, последней можно пренебречь. При этом ток будет постоянным, не зависящим от частоты вращения, а определяемым параметрами обмоток генератора и магнитным потоком:
Электрическая схема генератора 37.3701 показана на рис. 1.11.
Рис 1.11.
Показатели использования материалов генератора 37.3701 улучшены по сравнению с генераторами Г221 (14 В, 590 Вт) и Г222 (14 В, 660 Вт) за счет совершенствования электромагнитной системы и увеличения тока возбуждения, что позволило получить требуемое повышение мощности практически без увеличения массы и основных размеров генератора.
Для оценки использования материалов генераторов применяют коэффициент использования (максимальный)
где Рг max - максимальная мощность генератора, Вт; Gг - масса генератора (без шкива), кг.
Максимальная мощность генератора переменного тока
где Uн - номинальное выпрямленное напряжение (14 или 28 В);
Iгmax - максимальный ток нагрузки генератора.
Учитывая, что масса электрических машин зависит не от их мощности, а от момента (т.е. мощности, деленной на частоту вращения), пользоваться коэффициентом Кmax можно только для сравнения технического уровня генераторов с одинаковой или близкой частотой вращения. Для более объективной оценки технического уровня генератора с точки зрения использования материалов применяется удельный коэффициент использования, учитывающий различную частоту вращения,
где Iрас - расчетный ток, соответствующий 70... 75 % Iгmax; nрас – частота вращения, соответствующая Iрас. Параметры Iрас и nрас можно определить, проводя из начала координат касательную к токоскоростной характеристике (см. рис. 1.6,б). Точка касания определяет расчетные значения Iрас и nрас.
На практике в случаях, когда токоскоростная характеристика неизвестна и определить значения Iрас и nрас невозможно, пользуются удельным коэффициентом использования по холостому ходу
где пx - начальная частота вращения при холостом ходе.
Дата добавления: 2022-05-27; просмотров: 80;