Генератор параллепьного возбуждения

Условия самовозбуждения. Схема генератора параллельного возбуждения изображена на рис. 5.8. Для самовозбуждения генератора необходимо, чтобы в нем был небольшой поток остаточного намагничивания Ф_ост (2—3% oт номинального). При вращении якоря генератора в его обмотке магнитным потоком Ф_oст наводится остаточная э.д.с. Е_oст=(2—3%)E_ном, которая создает в обмотке возбуждения небольшой ток. Этот ток при согласном направлении намагничивающего и остаточного потоков усилит магнитный поток по люксов и вызовет соответствующее увеличение э.д.с., индуктированной в обмотке якоря.

Рис. 5.8. Схема генератора параллельного возбуждения

Рис. 5.9. Самовозбуждение генератора параллельного возбуждения

Увеличение э.д.с. повлечет за собой увеличение тока возбуждения, а следовательно, и магнитного потока главных полюсов, и т. д. Так как ток возбуждения непрерывно изменяется, то в цепи возбуждения действуют следующие э.д.с.: 1) напряжение U_в на зажимах цепи возбуждения, которое в то же время является к напряжением на зажимах якоря; 2) падение напряженияI_вR_в; 3) э.д.с. самоиндукции — L_в (dI_в/dt), где L_в — индуктивность цепи возбуждения. Таким образом,

или (5.7)

Обычно процесс самовозбуждения происходит при х.х. и R_в = const. Тогда зависимость U_в = f(I_в) изображается кривой х.х. (кривая 1 на рис. 5.9), зависимость I_вR_в = f(I_в) определяется прямой 2, a L_в(dI_в/dt) —отрезками ординат между кривой 1 и прямой 2.

В точке А₁ пересечения кривой 1 и прямой 2 э.д.с. самоиндукции L_в(dI_в/dt) =0, а так как L_в — конечная величина, то dI_в/dt = 0 и, следовательно, I_в = const. Таким образом, в точке А₁ процесс самовозбуждения прекращается. Для получения этой точки проводят прямую под углом а, тангенс которого в определенном масштабе пропорционален величине суммарного сопротивления цепи возбуждения: tg = U/I_в = R_в, где R_в — сопротивление обмотки возбуждения и регулировочного реостата.

Если мы будем увеличивать сопротивление R_в, т. е. угол , то точка А₁ будет перемещаться по характеристике х.х. в направлении к 0. Если R_в увеличить до такой степени, что прямая 2 будет касательной к начальной части характеристики х.х. (прямая 3), то в этих условиях генератор не возбуждается. Сопро­тивление цепи возбуждения, при котором прекращается самовозбуждение генератора, называют критическим сопротивлением R_в._кр, и угол , соответствующий этому сопротивлению, — критическим углом. Следовательно, самовозбуждение генератора параллельного возбуждения возможно при соблюдении следующих условий:

а) магнитная система машины должна обладать остаточным магнетизмом;

б) магнитный поток, создаваемый обмоткой возбуждения, должен совпадать по направлению с потоком остаточного магнетизма;

в) сопротивление цепи возбуждения должно быть меньше кри­тического: ;

г) сопротивление нагрузки не должно быть очень малым.

Характеристика холостого хода. Так как генератор параллельного возбуждения самовозбуждается только в одном направлении, то и характеристика холостого хода U₀ = f(I_в) при I = 0 и п = const может быть снята тоже только в одном направлении (рис. 5.10).

Так как падением напряжения в якоре от тока возбуждения I_в можно пренебречь, то характеристики х.х. и нагрузочная характеристика практически совпадают с аналогичными характеристиками генератора независимого возбуждения.

Рис. 5.10. Характеристика х. х. генератора параллельного возбуждения

Рис. 5.11. Внешние характеристики генераторов параллельного 1 и независимого 2 возбуждения

Внешняя характеристика. Эти характеристики имеют вид: U = f(I) при R_в = const и n = const. Если у генератора независимого возбуждения ток возбуждения оставался неизменным, то у генератора параллельного возбуждения он меняется с изменением нагрузки. При увеличении нагрузки напряжение на зажимах генератора под влиянием реакции якоря и падения напряжения в цепи якоря уменьшается. Снижение напряжения вызывает уменьшение тока возбуждения В свою очередь, уменьшение I_в вызывает ослабление основного магнитного потока, а следовательно, умень­шение э.д.с. и напряжения на зажимах генератора. С понижением напряжения происходит дальнейшее уменьшение I_в. При этом магнитная система генератора постепенно размагничивается. В генераторе с параллельным возбуждением ток нагрузки увеличивается лишь до определенного критического значения I_кр, превышающего номинальное не более чем в 2—2,5 раза. Величина тока нагрузки зависит от двух факторов: величины напряжения генератора и сопротивления нагрузки. При увеличении нагрузки уменьшается напряжение на зажимах генератора (рис. 6.11). В начале, когда магнитная система насыщена, размагничивание идет медленно и напряжение U изменяется незначительно, вследствие чего ток в цепи якоря увеличивается. Однако при дальнейшем увеличении тока степень насыщения магнитной системы резко уменьшается, и напряжение начинает быстро падать. Преобладающим будет уже не уменьшение сопротивления цепи, а понижение напряжения. Поэтому ток, достигнув критического значения, начнет уменьшаться. При к.з. I_в = 0. так как U = 0. Величина I_к._з будет определяться только величиной э.д.с. остаточной индукции:

.

Таким образом, к.з., вызванное постепенным уменьшением сопротивления нагрузки, не опасно для генератора параллельного возбуждения. Но при внезапном коротком замыкании магнитная система генератора не успевает сразу размагнититься, и ток I_к._з достигает опасных для машины значений. При таком резком возрастании тока на валу генератора возникает значительный тормозящий момент, а на коллекторе появляется сильное искрение, переходящее в круговой огонь.

Регулировочная характеристика.Регулировочная характеристика
генератора параллельного возбуждения при U = const и п = const имеет такой же вид, как и угенератора независимого возбуждения.