Характеристики генераторов переменного тока

Внешняя характеристика, т. е. зависимость напряжения генера­тора от тока U_r (/_г) при n = const, может определяться при самовоз­буждении и независимом возбуждении. Аналитическое выражение зависимости напряжения от тока для фазных величин имеет сле­дующий вид:

U = 4,4fwk_oбФ - Z₀I, (1.1)

где Z₀ — полное сопротивление генератора.

Снижение напряжения при увеличении нагрузки (рис. 1.5) проис­ходит из-за падения напряжения в активном и индуктивном сопро­тивлениях обмоток статора, размагничивающего действия реакции якоря, уменьшающей магнитный поток в воздушном зазоре, из-за падения напряжения в цепи выпрямителя, а в случае самовозбуждения прибавляется падение напряжения на обмотке возбуждения.

 

Рис. 1.5. Внешняя характеристика генератора переменного тока: а - с самовозбуждением; б - с независимым возбуждением

Из семейства внешних характеристик определяется максмальный ток, который обеспечивается при заданном или регулируемом значении напряжения.

Скоростная регулировочная характеристика Lв ((n)(рис. 1.6,а) обычно определяется при нескольких значениях тока нагрузки. Минимальное значение тока возбуждения определяется при токе на-грузки генератора, равном нулю, и максимальной частоте вращения. Скоростные регулировочные характеристики позволяют определить диапазон изменения тока возбуждения с изменением нагрузки при постоянном напряжении.

Токоскоростная характеристика /г(n) (рис. 1.6,6) имеет важное значение при разработке и выборе генератора.

Все современные автомобильные генераторы обладают свойством самоограничения максимального тока. Это связано с тем, что с увеличением частоты вращения ротора генератора, а следовательно, с увеличением частоты индуцированного в обмотке статора переменного тока увеличивается индуктивное сопротивление обмотки статора генератора, пропорциональное квадрату числа витков в фазе. Вследствие этого с увеличением частоты вращения ток генератора увеличивается медленнее, асимптотически стремясь к некоторому предельному значению. При замыкании внешней цепи на сопротивление нагрузки индуцированная в обмотке статора электродвижущая сила вызывает ток

 

 

(1.2)

 

где Rа> и XL - соответственно активное и индуктивное сопротивление обмотки статора.

Выразив индуктивное сопротивление обмотки статора через частоту и индуктивность, а затем через частоту вращения и индук­тивность:

X _{, l} = 2 fL = 2 L=C_xn

где L - индуктивноть обмотки статора; С_х - постоянный коэффициент

выражение для тока генератора:

При малой частоте вращения индуктивная составляющая сопро­тивления (C_xn)² мала по сравнению с активной составляющей (R_а + R_н)² и ею можно пренебречь. При этом ток будет возрастать пропорционально частоте вращения (начальная часть характери­стики на рис. 1.6,6):

С увеличением частоты вращения индуктивная составляющая возрастает и становится значительно больше активной состав­ляющей, следовательно, последней можно пренебречь. При этом ток будет постоянным, не зависящим от частоты вращения, а опре­деляемым параметрами обмоток генератора и и магнитным потоком: