Схемы и характеристики генераторов постоянного тока с самовозбуждением. Условия самовозбуждения

К генераторам с самовозбуждением относят генераторы параллельного, последовательного и смешанного возбуждения. Чтобы произошло самовозбуждение, должны выполняться следующие условия:

1. генератор должен быть намагничен (наличие остаточного магнитного потока (МП) в полюсах). При вращении якоря остаточный МП наводит в ОЯ небольшую ЭДС, под действием которой в ОВ создается ток, вызывающий дополнительный МП. Если дополнительный и остаточный МП совпадают по направлению, то происходит дальнейшее увеличение ЭДС и тока возбуждения (Iв). Нарастание МП прекращается при достижении равновесия E = Iв · Rв.

2. Совпадение созданного и остаточного МП по направлению. В точке А заканчивается процесс самовозбуждения (установившееся состояние).

3. Сопротивление цепи ОВ должно быть меньше некоторого критического значения Rв < Rв.кр. (Rв.кр. = Rв¹ на рисунке). Если в цепи ОВ, то прямая падения напряжения пойдет выше, и возбуждения не произойдет.

4. Если частота вращения генератора меньше некоторой критической величины, то ХХХ будет иметь вид (2) на рисунке, возбуждение не произойдет. Поэтому nГ > nГ.кр.

Если самовозбуждение генератора не происходит необходимо изменить направление вращения якоря или полярность ОВ, или уменьшить сопротивление в цепи ОВ, или увеличить частоту вращения генератора.

Характеристики генератора параллельного возбуждения:

1) Характеристика холостого хода (ХХХ). Снимается только в одном квадранте (т.к. при изменении направления тока возбуждения самовозбуждение пропадает). РХХХ – расчетная ХХХ.

2) Внешняя характеристика. Снимается при постоянном сопротивлении в цепи ОВ.

 

1 - характеристика Г независимого возбуждения.

2 - характеристика Г параллельного возбуждения.

3 - характеристика Г последовательного возбуждения.

3¹ - ХХХ Г с последовательным возбуждением.

При увеличении тока нагрузки напряжение на зажимах Г независимого возбуждения снижается из-за увеличения падения напряжения в ОЯ и размагничивающего действия реакции якоря.

 

3) Характеристика КЗ. Снимается по схеме с независимым возбуждением (показана основная характеристика – характеристика размагниченной машины). При наличии остаточной намагниченности характеристика смещается параллельно самой себе (вверх) на величину Iао.

4) Нагрузочная характеристика (НХ). Зависимость напряжения на зажимах машины от тока возбуждения при постоянном токе якоря равном номинальному.

НХ имеет такую же форму как и ХХХ (но проходит ниже ее из-за падения напряжения в ОЯ и размагничивающего действия реакции якоря). НХ может быть построена по ХХХ с помощью характеристического (реактивного) треугольника АВС: катет АВ – падение напряжения в ОЯ (Ia*Ra),катет СВ размагничивающее действие реакции якоря в масштабе тока возбуждения. Реактивный треугольник может быть построен по ХХХ и ХКЗ.

 

 

5) Регулировочная характеристика. Зависимость тока возбуждения от тока якоря при неизменном напряжении, равном номинальному. Используя реактивный треугольник и ХХХ можно построить эту характеристику:

 

Характеристики генератора последовательного возбуждения:

В этом случае Ia = Iв = I.

ХХХ и ХКЗ снимаются по схемам с независимым возбуждением. Для снятия регулировочной характеристики параллельно ОВ включается реостат, регулирующий ток возбуждения. Внешняя характеристика (ВХ) по виду совпадает с нагрузочной (НХ) (т.к. Ia = Iв) и проходит ниже ХХХ.

 

 

 

 

Характеристики генератора смешанного возбуждения:

ХХХ снимается по схеме с параллельным возбуждением и имеет тот же вид как и для Г с параллельным возбуждением. ХКЗ снимается по схеме с независимым возбуждением.

Вид внешней характеристики (ВХ) зависит от способа соединения последовательной и параллельной ОВ генератора:

1) включены встречно – МП направлены навстречу друг другу, и последовательная обмотка размагничивает машину.

2) включены согласно – МП последовательной ОВ является подмагничивающим и может обеспечить стабилизацию напряжения.

4 – ВХ при встречном включении обмоток.

5 – ВХ при встречном включении обмоток с сильной последовательной обмоткой.

1 – ВХ при согласном включении обмоток.