Генератор с параллельным возбуждением. Внешняя характеристика.

Внешняя характеристика U=f (I) при r_в=const и n=const (рисунок 1) показывает влияние изменения нагрузки на напряжение генератора. При этом ток возбуждения не регулируется с помощью регулировочного реостата. Следует учесть, что при независимом возбуждении

а при параллельном возбуждении

Последнее равенство означает, что при снятии внешней характеристики ток возбуждения генератора изменяется пропорционально напряже­нию на генераторе. Таким образом, уменьшение напряжения генератора параллельного возбуждения при увеличении его нагрузки вызывается не только размагничивающим действием реакции якоря и падением напряжения в цепи якоря, но и уменьшением тока возбуждения. Поэтому внешняя характеристика генератора параллельного возбуждения (рисунок 1) (кривая 1) располагается ниже внешней характеристики генератора независимого возбуждения (кривая 2).

В генераторе параллельного возведения ток нагрузки I будет увеличиваться только до определенного критического значения I_кр=(2...2,5) I_н, после чего он начнет уменьшаться до I_ко< I_н. Действительно, т.е. ток зависит от двух факторов — напряжения генератора U и сопротивления нагрузки r_н. Уменьшение сопротивления r_н ведет к увеличению тока I, а это приводит к уменьшению напряжения U по вышеуказанным причинам. Вначале, пока генератор насыщен, магнитный поток Ф при уменьшении тока возбуждения спадает не очень значительно. По этой причине и напряжение падает сначала медленно.

Сопротивление r_нв этот период снижается быстрее, чем напряжение U, и ток I растет. По мере увеличения тока I сверх номинального, напряжение U начинает уменьшаться быстрее, т.к. генератор переходит в ненасыщенное состояние (на прямолинейных участках характеристики холостого хода) и поток Ф начинает спадать пропорционально уменьшению тока возбуждения. Наступает момент, когда уменьшение напряжения опережает уменьшение r_н и ток I, достигнув критического значения I_кр, начинает уменьшаться (рисунок 1), пунктирная часть кривой I). Начиная с точки a, дальнейшее уменьшение r_н не вызывает увеличения тока I, а наоборот, происходит его уменьшение, т.к. напряжение U падает быстрее, чем сопротивление r_н. При коротком замыкании U=0, I_в=0 и ток I_ко определяется только потоком остаточ­ного намагничивания. Таким образом, короткое замыкание, вызванное постепенным уменьшением сопротивления нагрузки, не опасно для генераторов параллельного возбуждения. Однако, при внезапном ко­ротком замыкании ток успевает достигнуть значений I_кз=(8…15) I_н. Это обусловлено значительной индуктивностью обмотки возбуждения (большая постоянная времени обмотки), что приводит к постепенному уменьшению тока возбуждения I_в и процесс уменьшения магнитного потока происходит значительно медленнее, чем процесс нарастания тока в цепи якоря. Поэтому для защиты генераторов параллельного возбуждения от токов короткого замыкания необходимы быстродействующие автоматические выключатели, как и для генераторов независимого возбуждения.

14. Генератор с последовательным возбуждением. Внешняя характеристика? Рис. 7-14. Схема генератора последовательного возбуждения
Обмотка возбуждения В этого генератора включена последовательно с нагрузкой (рис. 7-14), поэтому ток возбуждения равен току нагрузки. При сохранении схемы включения обмотки якоря с обмоткой возбуждения у этого генератора может быть снята только внешняя характеристика (рис. 7-15, линия 2). В начальной части характеристики напряжение на зажимах генератора изменяется почти пропорционально току нагрузки, так как магнитный поток и э. д. с. увеличиваются пропорционально току в обмотке возбуждения. При значениях тока, близких к номинальному, напряжение остается почти постоянным и при дальнейшем увеличении тока напряжение уменьшается, так как магнитный поток вследствие насыщения не увеличивается, а реакция якоря и падение напряжения в цепи якоря продолжают расти.

Рис. 7-15. Внешняя характеристика генератора последовательного возбуждения
Для исследования магнитной цепи и определения размагничивающего действия реакции якоря генератор переводится на независимое возбуждение и снимаются характеристики холостого хода и нагрузочная. По этим характеристикам определяются стороны характеристического треугольника и может быть построена внешняя характеристика. С этой целью характеристический треугольник ABC (рис. 7-15) с размерами сторон для тока 1Х располагается так, чтобы его вершина А находилась на характеристике 1 холостого хода, а сторона ВС совпадала с линией тока 1Х, тогда вершина С определит величину напряжения Ux на зажимах генератора, т. е. точку внешней характеристики 2. Для других значений тока нагрузки нужно пропорционально изменить размеры сторон характеристического треугольника и соответственно переместить его.
Регулирование напряжения этого генератора в небольшом диапазоне можно производить реостатом, включенным параллельно обмотке возбуждения.
Генератор последовательного возбуждения применяется очень редко и только в специальных установках, так как не удовлетворяет требованиям большинства потребителей электроэнергии в отношении постоянства напряжения.