Генератор независимого возбуждения
Схема включения генератора независимого возбуждения показана на рис. 13, 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.
Рис. 13. Принципиальная схема
(а) и характеристики х.х. (б) генератора независимого возбуждения
Характеристика холостого хода.При снятии характеристики U0 =¦(Iв) генератор работает в режиме х.х. (Iа = 0). Установив номинальную частоту вращения и поддерживая ее неизменной, постепенно увеличивают ток в обмотке возбуждения Iв от нулевого значения до +Iв = 0а, при котором напряжение х.х. U0 = 1,15Uном. Получают данные для построения кривой 1 (рис. 13, 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 = 0b. 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 = 0b до Iв = 0, а затем увеличивают его до значения +Iв = 0а. 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.
Прямолинейная часть характеристики х.х. соответствует ненасыщенной магнитной системе машины. При дальнейшем увеличении тока сталь машины насыщается, и характеристика приобретает криволинейный характер. Зависимость U0=f(Iв) повторяет в другом масштабе магнитную характеристику машины и дает возможность судить о магнитных свойствах машины.
Нагрузочная характеристика генератора.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. 14). Если из точки а, соответствующей номинальному напряжению Uном,отложить вверх отрезок аb, равный IаSr,и провести горизонтально отрезок bc до пересечения с характеристикой х.х., а затем соединить точки а и с, то получим abc – треугольник реактивный (характеристический).
Так, при работе генератора в режиме х.х. при токе возбуждения Iв1 = Iв.ном напряжение на выводах U0 = de; с подключением нагрузки (при неизменном токе возбуждения) напряжение генератора снизится до значения Uном = ae. Таким образом, отрезок da выражает значение напряжения DU = U0- Uномпри 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 IаSr, можно определить ЭДС генератора при заданном токе нагрузки: Ea=U + IaSr.На рис. 14 эта ЭДС представлена отрезком be. Электродвижущая сила генератора при нагрузке меньше, чем в режиме х.х. (be < de), что объясняется размагничивающим влиянием реакции якоря. Для количественной оценки этого влияния из точки с опускаем перпендикуляр на ось абсцисс. Полученный отрезок c¦ представляет собой ЭДС генератора при нагрузке; в режиме х.х. для создания этой ЭДС необходим ток возбуждения Iв2 < Iв1. Следовательно, отрезок fe,равный разности токов возбуждения Iв1 – Iв2, представляет собой ток возбуждения, компенсирующий размагничивающее влияние реакции якоря.
Рис. 14. Нагрузочная характеристика генератора независимого возбуждения
Катеты реактивного треугольника количественно определяют причины, вызывающие уменьшение напряжения генератора при его нагрузке: падение напряжения в цепи якоря определяет катет
ab = IaSr (28.7)
ток возбуждения Iв1 – Iв2, компенсирующий размагничивающее действие реакции якоря, определяет катет
(28.8)
где Fqdи Fad– величины, определяющие размагничивающее действие реакции якоря по поперечной и продольной осям; wв.к – число витков в полюсной катушке обмотки возбуждения.
Реактивный треугольник а'b'с' построен для другого значения тока возбуждения Iв3. Сторона а'b' треугольника осталась неизменной (a'b' = ab), что объясняется неизменностью тока нагрузки, но сторона b'с' уменьшилась b'с' < bc), так как при меньшем токе возбуждения уменьшилась степень насыщения магнитной цепи генератора, а следовательно, и размагничивающее действие реакции якоря.
Внешняя характеристика генератора.Эта характеристика представляет собой зависимость напряжения U на выводах генератора от тока нагрузки I. При снятии данных для построения внешней характеристики генератор приводят во вращение с номинальной скоростью и нагружают его до номинального тока при номинальном напряжении. Затем, постепенно уменьшая нагрузку вплоть до х.х. (I = 0), снимают показания приборов. Сопротивление цепи возбуждения rв и частоту вращения в течение опыта поддерживают неизменными.
На рис. 15, а представлена внешняя характеристика генератора независимого возбуждения, из которой видно, что при увеличении тока нагрузки I напряжение на выводах генератора понижается; это объясняется размагничивающим влиянием реакции якоря и падением напряжения в цепи якоря. Наклон внешней характеристики к оси абсцисс (жесткость внешней характеристики) оцени вается номинальным изменением напряжения генератора при сбросе нагрузки:
(28.9)
Обычно для генератора независимого возбуждения DUном = 5¸10%.
Регулировочная характеристика генератора.Характеристика Iв = f(I) показывает, как следует менять ток в цепи возбуждения, чтобы при изменениях нагрузки генератора напряжение на его выводах оставалось неизменным, равным номинальному. При этом частота вращения сохраняется постоянной (n = const).
При работе генератора без нагрузки в цепи возбуждения устанавливают ток Iв0, при котором напряжение на выводах генератора становится равным номинальному. Затем постепенно увеличивают нагрузку генератора, одновременно повышают ток возбуждения таким образом, чтобы напряжение генератора во всем диапазоне нагрузок оставалось равным номинальному. Так получают восходящую ветвь характеристики (кривая 1 на рис. 15, б). Постепенно уменьшая нагрузку генератора до х.х. и регулируя соответствующим образом ток возбуждения, получают нисходящую ветвь характеристики (кривая 2 на рис. 15, б). Нисходящая ветвь регулировочной характеристики расположена ниже восходящей, что объясняется влиянием возросшего остаточного намагничивания магнитной цепи машины в процессе снятия восходящей ветви. Среднюю кривую 3, проведенную между восходящей и нисходящей ветвями, называют практической регулировочной характеристикой генератора.
Рис. 15. Внешняя (а) и регулировочная (б) характеристики
генератора независимого возбуждения
Основной недостаток генераторов независимого возбуждения – это необходимость в постороннем источнике энергии постоянного тока – возбудителе. Однако возможность регулирования напряжения в широких пределах, а также сравнительно жесткая внешняя характеристика этого генератора являются его достоинствами.
Дата добавления: 2016-10-18; просмотров: 2028;