Генераторы постоянного тока. Системы возбуждения генераторов.

Генераторы постоянного тока по способу их возбуждения подразделяются на следующие группы:

1. Генераторы независимого возбуждения (рисунок 1);

Рисунок 1 Генераторы независимого возбуждения

2. Генераторы с самовозбуждением:

а) генераторы параллельного (шунтовые) возбуждения (рисунок 2);

Рисунок 2 Генераторы параллельного (шунтовые) возбуждения

б) генераторы смешанного (компаундные) возбуждения (рисунок 3)

Рисунок 3 Генераторы смешанного возбуждения

в) генераторы последовательного (сериесного) возбуждения. Используется в единичных случаях.

Независимое возбуждение применяется в случаях, когда напряжение на зажимах генератора изменяется в широких пределах.

В генераторах параллельного, последовательного и смешанного возбуждения источником питания обмоток возбуждения является якорь самой машины, т.е. это машины с самовозбуждением. Процесс самовозбуждения возникает при выполнении следующих условий:

1. Наличие остаточной намагниченности, т.е. остаточного магнитного потока, который составляет 2-3% от номинального потока. При вращении якоря в поле остаточного магнетизма в его обмотке возникает ЭДС , а в обмотке возбуждения протекает ток

. (33)

2. Ток возбуждения создает МДС и соответственно поток

. (34)

Направление этого потока должно совпадать с направлением остаточного магнитного потока. В противном случае магнитная система машины размагнитится.

3. Усиление общего магнитного потока вызывает увеличение ЭДС якоря, ток возбуждения возрастает и т.п. Процесс самовозбуждения есть одновременное нарастание ЭДС якоря и тока возбуждения. ЭДС обмотки якоря уравновешивается падением напряжения и ЭДС самоиндукции в обмотке возбуждения:

. (35)

На рис. 4 падение напряжения в омическом сопротивлении обмотки возбуждения изображается OL. Зависимость является характеристикой холостого хода. Отрезки , и т.д. равны. ЭДС самоиндукции обмотки возбуждения:

. (36)

При процесс самовозбуждения заканчивается. Наклон прямой OL зависит от сопротивления :

.

Сопротивление называется «критическим» если прямая OL является касательной к характеристике холостого хода.

Для самовозбуждения необходимо, чтобы сопротивление обмотки возбуждения было меньше критического.

Рисунок 4 График зависимости

Цель работы

По данным эксперимента построить основные характеристики генератора и сделать анализ взаимосвязей параметров режима работы генератора при различных способах возбуждения.

Лабораторная установка

Лабораторная установка представляет собой агрегат из исследуемого генератора и асинхронного двигателя, валы которых соединены жестко с помощью муфты.

Аппараты управления асинхронным двигателем, измерительные приборы, вторичный прибор тахогенератора, нагрузочные сопротивления, автоматические выключатели смонтированы на стенде. На панели размещено коммутационное поле, позволяющее собрать соответствующую заданию схему.

Правильность соединений перед пуском установки проверяется преподавателем, который дает разрешение на включение.

Программа работы

Произвести опыт и определить характеристики

А. Генератор независимого возбуждения:

1. Построить характеристику холостого хода при и

2. Нагрузочную характеристику при ,

3. Внешнюю характеристику при ,

4. Регулировочную характеристику при ,

5. Характеристику короткого замыкания при ,

Б. Генераторы параллельного возбуждения:

1. Нагрузочную характеристику при ,

2. Внешнюю характеристику при

3. Регулировочную характеристику при

В. Генератор смешанного возбуждения (согласное включение обмоток):

1. Нагрузочную характеристику при

2. Внешнюю характеристику при

3. Регулировочную характеристику при

Рассчитать и построить

1. По характеристике холостого хода:

а) коэффициент насыщения магнитной цепи при ;

б) остаточный магнитный поток в процентах от полного потока при ;

в) характеристику холостого хода и нагрузочную характеристику построить на одном графике и определить продольную результирующую намагничивающей силы реакции якоря.

2. Внешние характеристики генераторов независимого, параллельного и смешанного возбуждения построить на одном графике и определить процентное изменение напряжения генераторов.

3. Регулировочные характеристики генераторов всех видов возбуждения построить на одном графике и по ним определить намагничивающую силу последовательной обмотки в процентах от намагничивающей силы машины при .

Методические указания.