Рабочие характеристики генератора независимого возбуждения. 


Мы поможем в написании ваших работ!



ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Рабочие характеристики генератора независимого возбуждения.



Внешняя характеристикаU=f(I) при I в = const и п = const. Для снятия внешней характеристики следует привести генератор во вращение с номинальной частотой вращения и установить такой ток возбуждения I в, чтобы при I= IН= Ос (рис. 4.13) иметь номи­нальное напряжение на зажимах генератора UH= Са = ОБ. Затем постепенно разгружают генератор до холостого хода. Напряжение; на зажимах генератора растет и при I = 0 достигает значения Uo = ОА. Следовательно,

 

(4.11)

Внешнюю характеристику можно построить, используя харак­теристику холостого хода и треугольник короткого замыкания.

 

 

 

Рис. 4.12. Внешняя характеристика генератора независимого возбуждения

 

 

Рис. 4.13. Построение внешней характеристики генератора независимого возбуждения

 

 

Рис. 4.14. Регулировочная характеристика генератора независимого возбуждения

Пусть ток возбуждения генератора I в, остающийся величиной постоянной, задан отрезком Оа (рис. 4.11). Из точки а проведем прямую, параллельную оси ординат до пересечения с характери­стикой холостого хода в точке b. Тогда ab = Еа0 = Uo, где Еa0 ЭДС, a Uo напряжение на за­жимах генератора при холостом ходе. Построим из точки а треу­гольник короткого замыкания аА'В', соответствующий како­му-нибудь току I, например I = I ном. Катет аВ' = IHRa направим по линии аb и заставим треу­гольник А'В'а скользить вдоль нее, параллельно самому себе до тех пор, пока точка А' не попадет на характеристику холостого хода и треугольник А'В'а не займет положение треугольника ABC, Отрезок Оа' представляет собой результирующую МДС машины, т.е. МДС основных полюсов Оа, уменьшенную на величину раз­магничивающей МДС якоря аа'. Отрезок а'А = АВ определяет ЭДС генератора при данной нагрузке, а отрезок аС= аВ— ВС — напряжение на зажимах генератора U при I = I н.

Чтобы получить напряжение U для других токов, например I = 0,5 I ном, нужно проделать то же построение, уменьшив все стороны треугольника короткого замыкания в 2 раза. Для простоты можно поделить отрезок аа' пополам, перенести точку а" в точку А на характеристике холостого хода и затем провести через точку прямую А1С1 параллельно гипотенузе АС. Отрезок Ас1 даст искомое напряжение U при I = 0,5 I ном.

Отложим в заданном масштабе токи I = 0, 0,5 Iном , Iном и т. д. влево от оси ординат и перенесем соответствующие им точки b1, С1, С в точки d0, d1, d. Тогда кривая dod1d будет представлять coбoй внешнюю характеристику генератора.

 

Рис. 4.15. Построение регулировочной характеристики генератора независимого возбуждения

Регулировочная характеристика — I в = f (I) при U= const и п = const. Поскольку при уменьшении нагрузки напряжение на зажимах генератора растет, то, чтобы поддержать его постоянным, нужно уменьшать ток возбуждения I в. Примерная регулировочная характеристика показана на рис. 4.14. Ее можно построить так же, как и внешнюю характеристику, по характеристике холостого ход и треугольнику короткого замыкания. Для этого проведем линию DC параллельно оси абсцисс на расстоянии 0 D = Uном от пocледней (рис. 4.16). Построив треугольник короткого замыкания АBC для какого-нибудь, например номинального, тока, расположим этот треугольник так, чтобы вершина А лежала на характеристике холостого хода, а вершина С — на прямой DC; этим определяется необходимый для создания напряжения Uном ток возбуждения I ном = 0a. Перенеся точку а вниз от оси абсцисс соответственно току I ном, получим точку N регулировочной характеристики, со­ответствующую номинальной нагрузке. Так же строят и другие точ­ки регулировочной характеристики, например точка М для I =0,5 I ном, при этом все стороны треугольника короткого замыка­ния изменяются пропорционально току I. Для холостого хода I в0=0a0.Регулировочная характеристика определяется кривой NMa0.

 

Рис. 4.16. Нагрузочная характеристика генератора независимого возбуждения

1- характеристика холостого хода; 2-нагрузочная характеристика

Нагрузочные характеристики — U = f (I в) при I = const и п = const. Напряжение на зажимах генератора всегда меньше ЭДС вследствие падения напряжения в якоре и реакции якоря. При I = const действие этих двух факторов почти постоянно, поэтому нагрузочная характеристика (кривая 2 на рис. 4.16) расположена почти параллельно характеристике холостого хода. Так же, как и другие характеристики хода, нагрузочные можно построить по ха­рактеристике холостого и треугольнику короткого замыкания. По­скольку I =const, то при построении нужно перемещать треуголь­ник короткого замыкания ABC параллельно самому себе, скользя вершиной A по характеристике холостого хода (см. рис. 4.16).

Характеристики генератора параллельного возбуждения. Гене­ратор параллельного возбуждения (см. рис. 4.2) работает с само­возбуждением. Для этого необходимо, чтобы в генераторе был небольшой (2...5% номинального) поток остаточного намагни­чивания Фост. Если, замкнув цепь возбуждения, привести генера­тор во вращение с некоторой, например, номинальной частотой вращения, то на его зажимах появится небольшое напряжение и по цепи возбуждения потечет ток, который создаст добавочный поток намагничивания Фдоб. В зависимости от направления тока в обмотке возбуждения поток Фдоб может быть направлен либо встреч­но относительно потока Фост, либо согласно с ним. Генератор мо­жет самовозбудиться только при согласном направлении обоих по­токов. Другими словами, процесс самовозбуждения генератора мо­жет идти в одну сторону, определяемую направлением потока Фост.

При согласном направлении обоих потоков результирующий поток возбуждения увеличивается; это приводит к увеличению индуцируемой в якоре ЭДС и, в свою очередь, вызывает дальней­шее увеличение тока и потока возбуждения.

Выясним предел, до которого идет процесс самовозбуждения. При этом будем считать, что генератор работает вхолостую, т.е. I = 0. При самовозбуждении уравнение ЭДС цепи возбуждения можно записать в следующем виде:

, (4.11)

или

(4.12)

где u 0 — переменное напряжение на зажимах генератора и, следовательно, на зажимах цепи возбуждения; RB — сопротивление цепи возбуждения; LB — индуктивность цепи возбуждения.

Если RB = const, то падение напряжения IBRB изменяется прямо пропорционально току I в. Графически оно изображается прямой 1 на рис. 4.17, идущей под углом α к оси абсцисс, причем

tg α = IBRB/IB = RB. (4.14)

Следовательно, каждому значению RB соответствует прямая, выходящая из начала координат под углом, определяемым формулой (4.14). На рис. 4.17 характеристика холостого хода отражена кривой 2. Отрезки ординат между кривыми 2 и 1 дают разность u 0 - IBRB = d(LBIB)/dt; и служат мерой интенсивности происходящего процесса самовозбуждения. Очевидно, что этот процесс окончится тогда, когда разность u 0I B R B станет равна нулю другими словами, когда характеристики 1 и 2 пересекутся. Таким образом, установившееся значение тока I в определяется точкой пересечения А характеристик 1 и 2.

 

 

Рис. 4.17. Графическое обоснование самовозбуждения генератора параллельного возбуждения:

1,3,5- зависимости U0 от Iв при различных Rв; 2,4 -характеристики холостого хода при различных n

 

 

Рис. 4.18 Характеристика холостого хода генератора параллельного возбуждения

1- при увеличении тока Iв; 2 – при уменьшении тока Iв; 3 – усредненная.

Если увеличивать сопротивление RB, т.е. угол α (кривые 3 и 4) то точка A будет скользить по характеристике холостого хода в направлении к точке О. При некотором сопротивлении R в.кр, которое называется критическим сопротивлением, прямая 1 будет касательной к начальной части характеристики холостого хода (рис. 4.17, прямая 3). В этих условиях генератор практически не возбуждается.

Поскольку при заданных масштабах напряжения u0 и тока I В наклон характеристики холостого хода зависит от частоты враще­ния якоря, то очевидно, что каждой из них соответствует свое критическое сопротивление Rв.кр. Так, например, для характерис­тики холостого хода 4, соответствующей большей частоте враще­ния, критическое сопротивление определяется прямой 5.

Характеристика холостого хода — U0 = f(IB) при I a = 0 и п = const. Эта характеристика снимается так же, как и при независи­мом возбуждении. Однако самовозбуждение генератора параллель­ного возбуждения возможно только в одном направлении. Поэто­му характеристику холостого хода этого генератора можно снять тоже только при одном направлении тока возбуждения (рис. 4.18).

Поскольку при холостом ходе генератора параллельного воз­буждения по его якорю течет ток Iа = I в, то в генераторе появляет­ся реакция якоря и возникает падение напряжения. Но ток I в обы­чно не превышает 2... 3 % I ном. Поэтому характеристика холостого хода, снятая при самовозбуждении, практически совпадает с со­ответствующей характеристикой при независимом возбуждении.

Внешняя характеристика — U=f(I) при RB = const и п = const. На рис. 6.61 кривая 1 представляет собой внешнюю характери­стику генератора параллельного возбуждения, а кривая 2 — вне­шнюю характеристику этого генератора при работе с независи­мым возбуждением. При работе с самовозбуждением падение на­пряжения с увеличением нагрузки происходит быстрее. Это объяс­няется тем, что при увеличении нагрузки генератора параллель­ного возбуждения, кроме реакции якоря и падения напряжения в якоре, еще имеет место уменьшение тока возбуждения I В = = U/RB = U, которое влечет за собой уменьшение потока и соот­ветствующее уменьшение ЭДС и напряжения на зажимах генера­тора.

 

Рис. 4.19 Внешние характеристики генератора:

1- параллельного возбуждения; 2- независимого возбуждения

На рис. 4.19 видно, что если увеличить нагрузку сверх номи­нальной в генераторе независимого возбуждения, то изменение напряжения пойдет по линии 2; при коротком замыкании (UK = 0) ток в якоре I к будет недопустимо большой и может повредить обмотку якоря.

При работе с самовозбуждением (см. рис. 4.19, кривая 1) нагрузки будет увеличиваться только до критического значения I кр, обычно не превышающего номинальный ток больше чем в 2—2,5 раза, а затем ток I начинает уменьшаться. При коротком замыкании U = 0 и I в = 0, а по якорю течет ток I к ост, определяемый только потоком Фост. Обычно I к.ост< Iном. Следовательно, для генератора параллельного возбуждения замыкание опасно главным образом с точки зрения коммутационных условий при переходе через критический ток, но все же оно менее опасно, чем для генератора независимого возбуждения.

Повышение значения напряжения Δ U отноминального до напряжения холостого хода на зажимах генератора параллельного возбуждения гораздо больше, чем в генераторе независимого возбуждения и в зависимости от степени насыщения машины достигает 30...35 % и более.

Построение внешней характеристики генератора параллельного возбуждения выполняется так же, как для генератора независимого возбуждения, с той лишь разницей, что в генераторе независимого возбуждения ток возбуждения i в не зависит от напряжения на зажимах генератора U, а в генераторе самовозбуждения ток I в изменяется пропорционально напряжению U. Соответственно этому зависимость I в =f(U) изображается на рис. 4.13 прямой ab параллельной оси ординат, а на рис. 6.62 — прямой Ob, денной из начала координат под углом α, причем tg α = RB. Поэтому треугольник короткого замыкания AВС в первом случае помещается между характеристикой холостого хода и прямой ab, а во втором — между той же характеристикой и прямой Ob.

Рис. 4.20. Построение внешней характеристики генератора параллельного возбуждения

Слева от оси ординат на рис. 4.20 построена внешняя характе­ристика по точкам для I = 0, I = 0,5 I ном и I = I ном. Чтобы получить критический ток I кр, нужно провести к характеристике холостого хода касательную MN параллельно прямой Ob и в точке касания Aп провести прямую АпСп параллельно гипотенузе АС треугольни­ка ABC. Тогда I кр = IН0М((АпСп)/АС).

Регулировочные характеристики для генераторов с независи­мым и параллельным возбуждением одинаковы. Это же относится и к нагрузочным характеристикам.

Генератор последовательного возбуждения. Поскольку в генера­торе последовательного возбуждения обмотка возбуждения соеди­нена последовательно с якорем (см. рис. 4.3), то ток возбужде­ния этого генератора равен току нагрузки I. Следовательно, ха­рактеристика холостого хода генератора и его нагрузочные харак­теристики можно снять только по схеме с независимым возбуж­дением. Для этого нужно отсоединить обмотку возбуждения от якоря и питать ее от постороннего источника постоянного тока. Харак­теристики имеют вид, показанный на рис. 4.9.

При независимом возбуждении снимается и характеристика короткого замыкания. По ней можно построить треугольник ко­роткого замыкания (см. рис. 6.53). Имея характеристику холостого хода и треугольник короткого замыкания, можно построить вне­шнюю характеристику, т. е. зависимость U = f (I) при п = const. Действительно, пусть кривая 1 на рис. 4.21 представляет собой характеристику холостого хода. Построим из точки С’ на оси абс­цисс треугольник короткого замыкания А'В'C’ для какого-нибудь тока нагрузки, например I = I ном, и будем перемещать его парал­лельно оси ординат до тех пор, пока он не займет положение треугольника ABC с вершиной А на характеристике холостого хода. Тогда точка С будет точкой внешней характеристики. Будем счи­тать, что стороны треугольника А'В'С’ изменяются пропорционально току I. Тогда геометрическое место точек А' определяется прямой 2. Аналогичное построение производим для других токов, например I = 0,5 I ном и 0,25 I НОМ.

 

 

Соединив точки С, С1 и С2, получим кривую 3, представляю­щую собой внешнюю характеристику генератора последователь­ного возбуждения.

Генератор смешанного возбуждения. Поскольку генератор сме­шанного возбуждения имеет параллельную и последовательную обмотки возбуждения, то он совмещает в себе свойства генерато­ров обоих типов. Обычно обе обмотки включаются согласно, при­чем параллельная обмотка создает номинальное напряжение на зажимах генератора смешанного возбуждения при его холостом ходе, а последовательная компенсирует МДС реакции якоря и падение напряжения в якоре при определенной нагрузке. Этим достигается автоматическое регулирование напряжения генерато­ра в определенных пределах нагрузки.

Зная характеристики генераторов параллельного и последо­вательного возбуждения, легко объяснить характеристики гене­ратора смешанного возбуждения. Так, например, при холостом ходе ток нагрузки, а следовательно, и ток последовательной об­мотки равны нулю. Поэтому характеристика холостого хода ге­нератора смешанного возбуждения ничем не отличается от соот­ветствующей характеристики генератора параллельного возбуж­дения.

Нагрузочные характеристики генератора смешанного возбуж­дения имеют тот же вид, что и соответствующие характеристики генератора параллельного возбуждения или генератора независи­мого возбуждения, но они могут расположиться выше характери­стики холостого хода, поскольку в генераторе смешанного воз­буждения напряжение U при нагрузке может быть больше (при перекомпенсации), чем при холостом ходе.

Наибольший интерес представляет собой внешняя характери­стика генератора смешанного возбуждения, т.е. зависимость U = f (I) при п = const и Rв = const. Рассчитаем последовательную обмотку генератора так, чтобы она могла скомпенсировать реак­цию якоря и падение напряжения в якоре при I = I ном. В этом случае генератор называется нормально компенсированным, его внешняя характеристика имеет вид кривой 2, представленной на рис. 6.64. Однако чаще приходится поддерживать постоянным на­пряжение не на зажимах генератора, а у приемников электро­энергии, для чего нужно добавочно скомпенсировать падение напряжения в линии. В этом случае генератор называется пере­компенсированным и его внешняя характеристика приобретает вид кривой 2, изображенной на рис. 4.22. Для сравнения на рис. 4.22 также показаны внешняя характеристика генератора параллель­ного возбуждения (кривая 3) и внешняя характеристика генератора смешанного возбуждения с противовключением, т.е. встреч­ным включением обеих обмоток возбуждения (кривая 4).

 

 

Рис. 4.22 Внешние характеристики генератора смешанного возбуждения:

1-нормально компенсированного; 2-перекомпенсированного; 3- внешняя характеристика генератора параллельного возбуждения; 4 – внешняя характеристика генератора смешанного возбуждения с противовключением

 

 

Рис. 4.23 Регулировочные характеристики генератора смешанного возбуждения:

1-нормально компенсированного; 2-перекомпенсированного.

Соответственно внешним характеристикам 1 и 2, приведенным на рис. 4.22, регулировочные характеристики генератора смешанно­го возбуждения имеют вид кривых 7 и 2, представленных на рис. 4.22.

Генераторы смешанного возбуждения применяют в случаях, когда нужно поддерживать постоянное напряжение U при резко переменной нагрузке.

 



Поделиться:


Последнее изменение этой страницы: 2017-02-05; просмотров: 970; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.85.211.2 (0.156 с.)