Принцип действия ГПТ с независимым возбуждением

Для работы генератора с независимым возбуждением необходимо два условия:

1. Необходимо с помощью приводного двигателя разогнать вал генератора с некоторой частотой.
2. Необходимо подать напряжение на обмотку возбуждения генератора.

Под действием Uв возникает ток возбуждения Iв, следовательно возникает магнитный поток Фо. За счет того, что проводники вращаются возникает ЭДС якоря Еа=Се∙Фо∙n.

При холостом ходе (SA разомкнут) появляется Uг=Еа= =Се∙Фо∙n.

SA замкнули: под действием ЭДС возникает ток якоря Iа.

Uг=Еа-Iа∙Rа. Возникает внутреннее падение напряжение в генераторе.

Ra=r_а+r_д+r_с+r_к – общая формула для расчета сопротивления якоря.

где r_а – сопротивление обмотки якоря.

r_д – сопротивление добавочных полюсов.

r_с – сереесное сопротивление.

r_к – компенсационное сопротивление.

Для работы генератора необходимо вращение приводного двигателя (ПД) и напряжение на обмотках возбуждения.

Принцип действия генератора параллельного возбуждения (самовозбуждение генератора)

Для работы данного генератора необходимо соблюдение одного условия, наличие приводного двигателя (ПД), вращающего вала генератора с некоторой частотой n.

Принцип действия основан на том, что каждый генератор, кторый хоть когда-либо был намагничен имеет небольшой остаточный магнитный поток (DФост).

При наличии вращения вала с некторой частотой n и остаточным магнитным потоком наведется остаточное напряжение, ЭДС, Еост, под действием которого в обмотке возбуждения наведется небольшой ток возбуждения, который наведет магнитный поток DФ небольшой величины. Они слаживаются DФ+DФост. Получим общее остаточное ЭДС Фост, которое уже больше предыдущего. Оно наводит уже большее Еост, следовательно и ток возбуждения станет больше, следовательно магнитный поток DФ увеличится. Снова слаживаем DФ+DФост, получим еще большее Фост и т.д.

Этот процесс происходит до тех пор, пока Еа=Еаmax, наведется ток в якоре.

Зависимость ЭДС:

1. Количество вращения частоты ПД.
2. r_в
3. От степени насыщения стали.

При одном и том же токе возбуждении в зависимости от стали можно получить магнитный поток больше величины, тем самым получим большее ЭДС. Чем больше насыщение стали, тем быстрее ЭДС достигается максимума.

Простейшие причины невозбуждения генератора

1. Отсутствие остаточного магнитного потока.
2. Длительное хранение машины, из-за этого исчезает остаточный магнитный поток.
3. Внезапное короткое замыкание. Может вызвать потери магнитного потока.
4. Встречное направление остаточного и наводимого магнитного потока (Ш1-Ш2 необходимо поменять местами). Поменять вращение двигателя в обратную сторону.
5. Мальнькая частота вращения приводного двигателя. Дложна быть близкой к номинальной.
6. Велико значение сопротивления r_в. Необходимо уменьшить.
7. Щетки находятся не на геометрической нейтрали. Из-за этого будет слишком малое Еост. Для устранения необходимо поставить щетки на геометрическую нейтраль.
8. Велика нагрузка в генераторе или маленькое нагрузочное сопротивление Rн. Необходимо увеличить Rн, тогда генератор сможет давать ЭДС.

Уравнение момента генератора

1. Под действием приводного двигателя вал генератора вращается, создается Мвр – вращающийся момент.
2. При холостом ходе создается момент холостого хода Мо, идущий на преодоление сил трения, винтиляцию, вихревые токи.
3. При возникновении тока в цепи якоря, возникает электромагнитный момент Мэм=См∙Фо∙Iа.

Из этого вытекает уравнение момента генератора: Мвр=Мо+Мэм. Генератор работает устойчиво и находится в равновесии.

Характеристики генератора

Обычно МПТ работает с постоянной частотой вращения (n=n_НОМ=const), поэтому характеристики снимаются при постоянной частоте f. Характеристиками генератора называют определенные зависимости, выраженные в графической форме и характеризующие основные процессы, происходящие в генераторе. К ним относятся:

1. Характеристика холостого хода: Ео=f(Iв), Iа=0, n=n_НОМ=const.

Для генератора независимого возбуждения.

Устанавливают +Iвmax.

Uг=(1,1-1,15)Uном.

+Iвmax уменьшают, можно зафиксировать Еост.

Iвmax уменьшают до «–», Uг=–(1,1-1,15)Uном.

Кривая 2 – внизсходящая ветвь характеристики.

Теперь, увеличивая –Iвmax до +Iвmax, обратно.

Кривая 3 – восходящая вверх характеристика.

Кривая 1 – расчетная ветвь характеристики.

Для генератора параллельного (смешенного) возбуждения.

Для генератора последовательного возбуждения.

В этом случае Iв=Iа=0. Характеристики нету, так как отсутствует нагрузка.

1. Нагрузочная характеристика: U=f(Iв), Iа¹0, n=n_НОМ=const.

 

Отложиваем отрезок ав=IаRа. Проводим прямую линию ас. Отрезок ве – реакция якоря. Уменьшение величины напряжения происходит из-за двух причин:

1. Падение напряжения в якоре.
2. Реакция якоря.

Iв₁ – Iв₂ – велечина тока возбуждения, необходимая для компенсации.

 

1. Регулировочная характеристика: Iв=f(Iа), U=Uном=const, n=n_НОМ=const..

U=const

При Iв₀, следовательно U=Uном, увеличили нагрузку, ток возбуждения меняют таким образом, чтобы U=const.

 

 

1. Внешняя характеристика: U=f(Iа), r_в=const, n=n_НОМ=const.