Содержание  Главная (библиотека)
Предыдущий § Следущий

§ 2.5. ГЕНЕРАТОРЫ

Назначение. Микромашины постоянного тока используются в качестве генераторов в различных установках радио- и проводной связи, на самолетах, автомашинах и др. Большое распространение в измерительной и счетно-решающей технике получили тахогенераторы постоянного тока.

Современные электрические станции вырабатывают энергию в форме трехфазного переменного тока. Значительная ее часть используется без преобразования в другие виды энергии. Однако на транспорте, в металлургической промышленности, в телефонной связи, для сварки, в некоторых схемах автоматического регулирования и т. д. необходимо или предпочтительнее использование постоянного тока. В этих случаях для выработки энергии часто используют электромашинные генераторы постоянного тока. Кроме того, генераторы постоянного тока применяют как возбудители синхронных генераторов, для питания радиостанций, электролиза и зарядки аккумуляторных батарей.

Уравнения напряжений и моментов. В обмотке якоря индуктируется э. д. с. Если по обмотке проходит ток I_а, то имеет место падение напряжения в сопротивлении r_а цепи якоря, которое складывается из сопротивлений щеточного контакта и обмоток: якоря, дополнительных полюсов и компенсационной. В переходных режимах возникает также падение напряжения на индуктивности L_a якоря. Согласно второму закону Кирхгофа

где и — напряжение на зажимах якоря.

Это выражение называют уравнением напряжения генератора. Оно показывает, что в любой момент времени э. д. с. генератора уравновешивается напряжением и падением напряжения в якоре.

При вращении якоря, даже в случае холостого хода, имеет место момент сопротивления М₀ вращению, который обуславливается потерями в машине на трение, на вихревые токи и гистерезис. Этот момент называют моментом холостого хода. При нагрузке в результате взаимодействия тока якоря с магнитным потоком генератора возникает тормозной электромагнитный момент М. При всяком нарушении постоянства скорости вращения возникает динамический момент.

где J — момент инерции якоря;

ω — угловая скорость вращения, рад /сек.

В генераторном режиме эти моменты уравновешиваются механическим моментом М_мех приводного двигателя:

Это выражение называют уравнением моментов генератора. Уравнение показывает, что в любой момент времени в генераторном режиме механический момент приводного двигателя уравновешивается моментами холостого хода, электромагнитным и динамическим.

Классификация по способу возбуждения. На рис. 2.28 дана классификация электрических машин по способу возбуждения. При электромагнитном возбуждении поток полюсов создается обмотками возбуждения, питаемыми постоянным током. В машинах с независимым возбуждением обмотки возбуждения питаются от постороннего источника тока (рис. 2.29, а). В машинах с самовозбуждением обмотка возбуждения питается током от якоря этой же машины (рис. 2.29, б, в, г).

Рис. 2.28. Схема классификации электрических машин по способу возбуждения

Самовозбуждение может осуществляться при параллельном соединении с якорем обмотки возбуждения (рис. 2.29, б), при последовательном соединении (рис. 2.29, в) и при смешанном (рис. 2.29, г),

Рис. 2.29. Схемы возбуждения машин постоянного тока:

а — независимое; б — параллельное; в — последовательное; г — компаундное

когда одна обмотка возбуждения соединена параллельно с якорем, а другая последовательно. Машины с таким соединением обмоток соответственно называются машинами параллельного, последовательного и компаундного (смешанного) возбуждения.

Ток независимой и параллельной обмоток возбуждения у машин средних и больших мощностей имеет небольшую величину, не превышающую нескольких процентов, а у микромашин достигает значительной величины — до 30% от тока, идущего через якорь.

В последнее время в связи с улучшением качества магнитожестких материалов, в частности с применением алюминиево-никелевых сплавов, машины малой мощности часто выполняют с возбуждением от постоянных магнитов. Иногда применяется комбинированное возбуждение: электромагнитное и от постоянных магнитов. В этом случае на полюсы магнитной системы, имеющей вставку из постоянных магнитов, надевают обмотки, которые питаются по одной из схем электромагнитного возбуждения.

Машины с постоянными магнитами. Большое распространение получают микромашины с возбуждением от постоянных магнитов. Такие машины постоянного тока называются магнитоэлектрическими. В ряде случаев характеристики этих машин имеют показатели, не уступающие машинам с электромагнитным возбуждением. Машины с постоянными магнитами надежны в работе и хорошо сохраняют первоначальные магнитные характеристики в течение длительного времени. В связи с отсутствием обмотки возбуждения они имеют следующие преимущества: уменьшение расхода цветных металлов, снижение нагрева, веса и габаритов, а также увеличение к. п. д. Их недостатком является невозможность регулировать поток возбуждения.

Важным преимуществом постоянных магнитов является постоянство создаваемого ими магнитного потока, значение которого не зависит от изменения температуры, напряжения и скорости вращения. Особенно большие выгоды от применения постоянных магнитов дает их использование в микромашинах малых мощностей. Например, применение постоянных магнитов в машинах мощностью до 10 вт может в два раза увеличить их к. п. д. и существенно уменьшить габариты. Использование постоянных магнитов в машинах мощностью больше 1 квт нецелесообразно.

В настоящее время в Советском Союзе изготовляются высококачественные магнитные сплавы на основе системы железо — никель — алюминий, в ряде случаев с примесью меди, кремния, кобальта и титана. Эти сплавы обладают большой хрупкостью и плохо поддаются обработке. В последнее время часто постоянные магниты изготовляются прессовкой порошка соответствующего сплава со связующими смолами. Этот метод является наиболее экономичным при массовом производстве магнитов сложной формы, но прессованные магниты имеют несколько худшие магнитные свойства.

Основной характеристикой материала постоянных магнитов служит кривая размагничивания 1 (рис. 2.30), которая является частью петли гистерезиса. Кривая размагничивания показывает зависимость индукции в теле магнита от размагни-

Рис. 2.30. Кривая размагничивания

чивающего действия, которое может создаваться м. д. с. обмотки с током, охватывающей магнитопровод, или падением магнитного потенциала во внешней магнитной цепи. Точка пересечения кривой размагничивания с осью ординат определяет значение остаточной индукции В_r, а точка пересечения с осью абсцисс — значение коэрцитивной силы Н_с. В современных магнитах В_r = 0,5 — 1,5 тл; H_с=20 000 — 40 000 а/м.

При полном отсутствии размагничивающего действия (например, постоянный магнит в виде замкнутого кольца) индукция в теле магнита равна В_r. Если магнитопровод имеет воздушный зазор или магнитопровод охватывает размагничивающая обмотка, то индукция в теле магнита уменьшается в соответствии с кривой размагничивания. Если размагничивающее действие соответствует напряженности Н_с, то магнит полностью размагничивается. Способность магнита создавать магнитное поле во внешнем пространстве характеризуется удельной магнитной энергией А = BH/2.

Если индукция магнита равна В_r или напряженность равна Н_с, то энергия магнита (кривая 2, рис. 2.30) равна нулю. Кривая 2, характеризующая удельную энергию магнита, имеет максимум BH_макс. Чем ближе кривая размагничивания приближается к прямоугольному виду, тем больше максимальная энергия магнита.

На практике стараются создать такой режим работы магнита, чтобы его полезная энергия была бы близка к максимальной. Из-за наличия рассеяния рабочую точку магнита выбирают несколько выше точки максимальной энергии кривой размагничивания.

Если магнит размагнитить до точки К (рис. 2.30), то его свойства, характеризуемые участком КВ_r кривой размагничивания, утрачиваются. Если снять вынужденное размагничивание, индукция в теле магнита не восстановится до значения В_r. При уменьшении размагничивающего действия увеличение индукции происходит по кривой нового гистерезисного цикла, представляющего собой узкую петлю, которую можно аппроксимировать прямой КС, носящей название линии возврата.

Если при работе машины не происходит размагничивания ниже точки K, то в дальнейшем характеристика состояния постоянного магнита определяется линией возврата КС. При размагничивании до точки К' характеристика магнита определяется линией возврата К'С'.

Конструкция машин с постоянными магнитами отличается лишь особенностью устройства магнитной системы, в которой делаются вставки из постоянных магнитов (рис. 2.31). Все остальные конструктивные узлы и детали остаются такими же, как и в машинах с электромагнитным возбуждением. Выбор конструктивной формы

Рис. 2.31. Вставки из постоянных магнитов: а — радиальные; б — скобообразные; в — кольцевые; г — торцовые; д — цилиндрические

магнитопровода в значительной степени определяется свойствами материала вставки из постоянного магнита. Вставки магнитов с высоким значением коэрцитивной силы Н_с и малым значением остаточной индукции В_r делают короткими с большой площадью поперечного сечения. Наоборот, вставки материала с малой Н_с и большим В_r делают длинными с малой площадью поперечного сечения.

Для получения хороших качеств постоянного магнита при заливке он должен остывать с большой скоростью (обычно 15—20 град/сек), что не удается получить в магнитах большого объема. Поэтому большие постоянные магниты делаются составными.

Магнитная проницаемость постоянных магнитов в десятки раз меньше, чем обычной электротехнической стали. Это оказывает специфическое влияние на рабочие свойства машины, в частности реакция якоря проявляется значительно слабее.

Характеристика холостого хода. Характеристика холостого хода показывает зависимость э. д. с. Е генератора от тока возбуждения I_в при отсутствии нагрузки I_а = 0 и постоянной скорости вращения п, т. е. Е = f(I_в) при I_a = 0, п = const.

Рис. 2.32. Характеристики холостого хода: а — полная; б — практическая

Для того чтобы получить э. д. с. якоря равной нулю, необходимо, чтобы по обмотке возбуждения проходил бы в обратном направлении ток I_в, соответствующий абсциссе об. При дальнейшем увеличении отрицательного значения тока I_в э. д. с. Е меняет знак (ветвь 2). При уменьшении тока I_в значение э. д. с. уменьшается (ветвь 5).

После изменения направления тока в обмотке возбуждения э. д. с. становится положительной и с ростом тока увеличивается (ветвь 4). Последнюю ветвь называют восходящей. Характеристика имеет вид петли, вызванной гистерезисом. Средняя линия 5 между ветвями 1 и 4 представляет собой основную или расчетную характеристику холостого хода, аналитическое определение которой рассмотрено в § 1.1. Точка номинальной работы машины к обычно выбирается на колене характеристики.

На практике обычно характеристику холостого хода снимают упрощенным методом от точки остаточного магнетизма а (рис. 2.32,б) до максимального значения напряжения U_макс ≈ 1,25U_н и обратно до тока возбуждения I_в = 0. Ветвь 2, расположенную

Рис. 2.33. Самовозбуждение генератора параллельного возбуждения

между нисходящей ветвью 1 и восходящей 3, называют практической характеристикой холостого хода. В генераторе параллельного возбуждения нельзя изменять направление тока в обмотке возбуждения (иначе он размагничивается), поэтому представляется возможным снять только практическую характеристику. При холостом ходе в якоре генератора с параллельным возбуждением проходит ток возбуждения I_в, он создает некоторую реакцию якоря и падение напряжения в цепи якоря. Однако практически характеристики холостого хода генераторов параллельного и независимого возбуждения совпадают.

При холостом ходе генератора ток в последовательной обмотке возбуждения отсутствует. Поэтому характеристика холостого хода компаундного генератора такая же, как у генератора с параллельным возбуждением.

Самовозбуждение генератора с параллельной обмоткой возбуждения. Генератор параллельного возбуждения может возбуждаться без постороннего источника напряжения. Этот процесс называется самовозбуждением.

Для исследования процесса самовозбуждения необходимо иметь характеристику холостого хода U = f(I_в) и характеристику обмотки возбуждения U_в = f_в(I_в) = r_вI_в (рис. 2.33). При вращении якоря невозбужденного генератора в его проводниках вследствие остаточного магнетизма индуктируется остаточная э. д. с. Е_ост = 0—1. В результате ее действия по обмотке возбуждения проходит ток I_в1, который создает в машине поток. Если этот поток оказывается направленным встречно по отношению к потоку остаточного магнетизма, то машина размагничивается окончательно и самовозбуждения генератора не происходит. Если же поток направлен согласно с потоком остаточного магнетизма, то суммарный поток машины усиливается. В этом случае току возбуждения I_в = 1—1' согласно характеристике холостого хода соответствует напряжение U₂, равное ординате точки 2. Но при напряжении U₂, согласно характеристике обмотки возбуждения, ток возбуждения увеличивается до значения I_в2. В свою очередь при токе возбуждения I_в2 напряжение на якоре увеличивается до U₃ и так далее. В точке А пересечения характеристик холостого хода и обмотки возбуждения

процесс самовозбуждения заканчивается, и на зажимах генератора устанавливается напряжение U_A. Этот процесс, рассмотренный как ступенчатый, в действительности проходит плавно.

Таким образом, в результате самовозбуждения напряжение на генераторе повышается от Е_ост до U_a. Если надо получить напряжение U<U_a, то необходимо, чтобы ордината точки пересечения характеристик холостого хода и обмотки возбуждения была бы меньше (например, А'В'<АВ). Для этого надо увеличить угол а наклона характеристики обмотки возбуждения к оси абсцисс. Тангенс угла α определяется из треугольника АОВ.

где m_I — масштаб тока, а/мм;

т_U — масштаб напряжения, в/мм;

r_в — сопротивление цепи обмотки возбуждения, ом.

Из этого выражения видно, что тангенс угла наклона характеристики обмотки возбуждения пропорционален сопротивлению r_в. Поэтому для увеличения угла α необходимо увеличить сопротивление r_в, что можно осуществить увеличением сопротивления регулировочного реостата в цепи обмотки возбуждения. В результате увеличения r_в точка А перемещается в A₁, и на якоре генератора устанавливается новое напряжение, меньшее U_a. При дальнейшем увеличении сопротивления r_в угол а растет, а напряжение на якоре генератора уменьшается. При некотором значении сопротивления r_вк цепи обмотки возбуждения, которое называется критическим, характеристика обмотки возбуждения OА₂ сливается с начальной частью характеристики холостого хода. Такой угол α_кр называется критическим. При значении угла α = α_кр самовозбуждения генератора не происходит. Если α>α_кр, например характеристика обмотки возбуждения занимает положение ОА₃, генератор тем более не может возбудиться.

Если необходимо возбудить генератор при α>α_кр, то следует увеличить скорость вращения якоря. В этом случае ординаты всех точек характеристики холостого хода возрастают пропорционально скорости вращения и при некотором значении скорости вращения n_кр, называемой критической, начальная часть характеристики холостого хода сольется с прямой 0А₃. При дальнейшем увеличении скорости вращения характеристика холостого хода будет пересекать характеристику обмотки возбуждения ОА₃ и генератор возбудится. Таким образом, для самовозбуждения параллельного генератора необходимо соблюдение следующих условий:

1)  наличие остаточного магнетизма;

2)  совпадение направления действия потоков обмотки возбуждения и остаточного магнетизма;

Рис. 2.34. Нагрузочные характеристики:

а — генератор с независимым возбуждением; б — сравнение характеристик при одинаковом токе якоря

жения в цепи якоря. Поэтому нагрузочная характеристика располагается ниже характеристики холостого хода. Чем больше ток I_а якоря, при котором снята нагрузочная характеристика, тем ниже она смещена (рис. 2.34, а). Обычно снимают несколько характеристик, в том числе при I_а = I_н.

Нагрузочные характеристики генераторов параллельного и независимого возбуждения обычно практически совпадают, так как в большинстве случаев реакция якоря и падения напряжения, создаваемые проходящим по якорю током возбуждения, невелики.

Последовательная обмотка компаундного генератора соединяется таким образом, что создаваемый ею поток направлен согласно с потоком параллельной обмотки возбуждения. Поэтому нагрузочная характеристика компаундного генератора (кривая 2 на рис. 2.34, б) идет выше, чем у генератора независимого возбуждения (кривая 1). Если последовательная обмотка имеет достаточное число витков, то нагрузочная характеристика может идти даже выше, чем характеристика холостого хода (кривая 3).

Характеристический треугольник. Для оценки влияния реакции якоря и падения напряжения в цепи якоря строят характерис-

Рис. 2.35. Построение характеристического треугольника

тический треугольник абв (рис. 2.35), катеты которого соответствуют: аб — падению напряжения в цепи якоря, бв — току возбуждения, компенсирующему влияние реакции якоря.

Для построения характеристического треугольника необходимо иметь характеристику холостого хода 1 и нагрузочную 2. На нагрузочной характеристике находят точку номинального напряжения а. Для определения э. д. с. генератора вертикально вверх от точки а откладывают отрезок аб =I_aR_a.

Ордината бд определяет э. д. с. генератора. Для ее создания при номинальном режиме необходимо, чтобы по обмотке возбуждения проходил ток, равный од. Если бы реакции якоря не было, то (согласно характеристике холостого хода) для создания этой э. д. с. потребовался бы ток возбуждения ог. Следовательно, сторона характеристического треугольника бв = од — ог соответствует току возбуждения, компенсирующему размагничивающее действие реакции якоря. Прямоугольный треугольник абв называется характеристическим. Характеристический треугольник, построенный для того же значения тока якоря при более высоком напряжении U (например, треугольник а'б'в'), оказывается не равным треугольнику абв. Действительно, сторона треугольника, соответствующая падению напряжения, а'б' = аб, но сторона, соответствующая реакции якоря, б'в' > бв. Это объясняется тем, что при насыщении машины увеличивается размагничивающее действие поперечной реакции якоря.

Внешние характеристики. Внешняя характеристика показывает зависимость напряжения U якоря от тока 1_а якоря в случае, если сопротивление r_в регулировочного реостата в цепи обмотки возбуждения и скорость вращения п остаются неизменными, т. е. U = f(I_a) при r_в = const и п = const.

В генераторе с независимым возбуждением напряжение на обмотке возбуждения сохраняется постоянным, и внешняя характеристика может быть определена как U = f(I_a) при I_в = const и п = const.

При увеличении тока I_а возрастают падение напряжения в якоре и реакция якоря, вследствие чего уменьшается напряжение U на зажимах генератора (рис. 2.36, а). Внешняя характеристика может

быть снята при уменьшении тока нагрузки (кривая 1) или при его увеличении (кривая 2). В первом случае ток возбуждения устанавливается таким образом, чтобы при номинальном токе якоря напряжение U = U_н, а во втором — чтобы при холостом ходе Е₀ = U_н. На рис. 2.36, а стрелками показано направление, в котором снимаются характеристики. Обычно внешние характеристики снимают при уменьшении тока нагрузки.

Снижение напряжения на якоре генератора параллельного возбуждения уменьшает ток I_в возбуждения, так как на-

Рис. 2.36. Внешние характеристики: а — характеристики генератора с независимым возбуждением; б — характеристики генераторов с различной системой возбуждения

пряжение на обмотках якоря и возбуждения одинаково. Уменьшение тока I_в ведет к добавочному снижению напряжения U. Поэтому внешняя характеристика генератора параллельного возбуждения 2 (рис. 2.36, б) идет ниже, чем характеристика 3 генератора с независимым возбуждением. При снятии внешней характеристики ток I_а увеличивают путем уменьшения сопротивления нагрузочного реостата в цепи якоря.

На величину тока якоря I_а генератора параллельного возбуждения оказывает влияние как уменьшение нагрузочного сопротивления, так и уменьшение тока I_в. Пока сталь насыщена, преобладающее значение имеет первый фактор. При размагничивании машины начинает преобладать второй фактор. Поэтому при уменьшении нагрузочного сопротивления ток якоря растет лишь до критического значения I_кр, обычно превышающего I_н в два - два с половиной раза. После этого, несмотря на дальнейшее понижение нагрузочного сопротивления, ток якоря I_а уменьшается (на рис. 2.36, б рта часть характеристики 2 показана пунктиром).

Изменение напряжения генератора при переходе от номинального режима к холостому ходу называется номинальным изменением напряжения и обозначается

где U₀ — напряжение при холостом ходе генератора, равное его э. д. с. Е₀.

Обычно ΔU = 5—10% для генераторов независимого возбуждения и 10—15% —для генераторов параллельного возбуждения.

Большой интерес представляет внешняя характеристика компаундного генератора. Его последовательная обмотка возбуждения в значительной степени компенсирует реакцию якоря и падение напряжения в цепи якоря. Поэтому с изменением нагрузки напряжение якоря компаундного генератора может в определенных пределах автоматически поддерживаться приблизительно постоянным (кривая 4). Часто последовательную обмотку возбуждения проектируют таким образом, чтобы генератор при холостом ходе и при номинальной нагрузке имел номинальное напряжение (кривая 4). Такой генератор называется нормально компаундированным. В некоторых случаях необходимо поддерживать постоянным напряжение не на зажимах якоря, а в конце линии. Так как в линии имеет место падение напряжения, то при номинальной нагрузке на зажимах якоря напряжение должно быть выше номинального (кривая 5), для этого увеличивают число витков последовательной обмотки возбуждения.

В сварочных генераторах последовательная обмотка возбуждения соединяется таким образом, что ее м. д. с. направлена встречно по отношению к м. д. с. параллельной или независимой обмотки возбуждения. В этом случае внешняя характеристика имеет резко падающий характер (кривая 1).

Регулировочные характеристики. Регулировочная характеристика показывает, как должен меняться ток I_в возбуждения, чтобы при изменении тока I_а нагрузки сохранялось бы постоянным напряжение U якоря при неизменной скорости вращения п, т. е. I_в = f(I_a), при U = const и п=const.

Напряжение генератора с независимым возбуждением падает при увеличении тока нагрузки (внешняя характеристика, рис. 2. 36, а). Поэтому для поддержания напряжения необходимо с ростом нагрузки увеличить ток возбуждения (кривая 1, рис. 2.37). Регулировочная характеристика генератора параллельного возбуждения имеет точно такой же вид, как и независимого.

Согласно внешним характеристикам 4 и 5 компаундного генератора (рис. 2.36, б), при увеличении тока нагрузки I_а напряжение U генератора в некотором интервале возрастает, а затем начинает падать. Для поддержания неизменным напряжения U регулировочная характеристика тока I_в параллельной обмотки возбуждения должна иметь характер, обратный внешней характеристике. Поэтому регулировочная характеристика 2 (рис. 2.37) имеет вначале падающий, а затем возрастающий характер.

Регулировочная характеристика 3 компаундного генератора с усиленной последовательной обмоткой имеет более падающий характер.

Характеристики нагрузочная, внешняя и регулировочная называются рабочими.

Характеристики генератора последовательного возбуждения. В генераторе последовательного возбуждения ток якоря является током возбуждения, т. е. I_в = I_а = I (см. рис. 2.29, в). Поэтому характеристику холостого хода, нагрузочную и регулировочную снять нельзя. Их можно снять по схеме независимого возбуждения. В генераторе последовательного возбуждения имеются лишь две переменные U и I_а. Поэтому генератор имеет только внешнюю

Рис. 2.37 Регулировочные характеристики

Рис. 2.38. Внешняя характеристика генератора с последовательным возбуждением

С целью сохранения величины потока при изменений режима тахогенераторов их выполняют с независимым возбуждением или с возбуждением от постоянных магнитов. Для уменьшения амплитуды пульсации коллектор выполняют с большим числом пластин, чем в генераторах общего применения.

Зависимость напряжения на выходе тахогенератора от скорости вращения при постоянном сопротивлении нагрузки называется выходной характеристикой тахогенератора. От тахогенератора требуется возможно большая линейность выходной характеристики.

Выделяя в уравнении напряжения генератора (2.19) падение напряжения ΔU_щ в щеточных контактах, получаем выражение напряжения тахогенератора для установившегося режима

Коэффициент k, который является тангенсом угла а наклона выходной характеристики к оси абсцисс (рис. 2.39), называют крутизной выходного напряжения.

Обычно крутизну определяют числом вольт выходного нап-

Рис. 2.39. Влияние сопротивления переходного контакта на выходную характеристику тахогенератора

ряжения на 1000 об/мин. В маломощных тахогенераторах, предназначенных для специальных схем, крутизна составляет 3—5 в на 1000 об/мин, в тахогенераторах общего применения 50—100 в.

Из выражения (2.22) следует, что крутизна выходного напряжения тахогенератора зависит от величины нагрузочного сопротивления R_н усилителя или вольтметра, на которое замыкаются щетки тахогенератора.

Реакция якоря тахогенератора уменьшает поток Ф, в результате чего, согласно (2.22), выходные характеристики тахогенератора имеют меньшую крутизну и при изменении тока становятся нелинейными. При увеличении нагрузочного сопротивления R_н линейность выходной характеристики и крутизна возрастают (рис. 2.40, пунктир).

Выражение (2.21) показывает, что вследствие падения напряжения под щетками выходная характеристика тахогенератора сдвигается вниз на величину ΔU'_щ (рис. 2.39). В результате появляется мертвая зона оа, в пределах которой вращающийся тахогенератор не дает напряжения. Для уменьшения падения напряжения в щеточном контакте выбирают самые мягкие щетки с наименьшим переходным сопротивлением. В некоторых случаях применяют металлические щетки с серебряными напайками в местах соприкосновения с коллектором. Этим достигается резкое уменьшение смещения выходной характеристики.

Сопротивление обмотки возбуждения и, как следствие этого, ток возбуждения I_в весьма значительно изменяются с повышением

Рис. 2.40. Выходные характеристики тахогенератора при разных сопротивлениях вольтметра: 1 — сопротивление вольтметра 10 000 ом; 2 — сопротивление вольтметра 5 000 ом; 3 — сопротивление вольтметра 2 000 ом

Рис. 2.41. Конструктивная схема двухколлекторного радиогенератора

Рис. 2.42. Конструктивная схема двухякорного радиогенератора

температуры. Это ведет к изменению выходной э. д. с. Тахогенераторы с постоянными магнитами значительно менее чувствительны к изменению температуры. Для уменьшения влияния температуры на точность измерений тахогенератора при независимом электромагнитном возбуждении магнитную систему делают сильно насыщенной.

Электродвижущая сила тахогенератора пропорциональна скорости вращения, которая представляет собой производную угла по времени. Это дает возможность использовать тахогенераторы для электрического дифференцирования в счетно-решающих устройствах, а также для получения ускоряющих и замедляющих сигналов, которые являются производными по времени от соответствующих координат, задаваемых схемами автоматики.

Радиогенераторы. На радиостанциях используются два напряжения постоянного тока: низкое (обычно 15 в) для питания накала электронных ламп и высокое (обычно 750— 1500 в) для питания анодных и сеточных цепей ламп.

Генераторы для питания радиостанций мощностью до 1 квт выполняются двухколлекторными (рис. 2.41) с двумя независимыми якорными обмотками на разные напряжения, которые расположены в общих пазах. Радиогенераторы мощностью более 1 квт выполняются с двумя отдельными якорями и магнитными системами, расположенными в общем корпусе (рис. 2.42). Генераторы имеют двух или четырехполюсное исполнение, выполняются закрытыми и обязательно имеют защитные от радиопомех фильтры и экранирование.

Обмотка возбуждения генераторов присоединяется параллельно к цепи якоря низкого напряжения. Таким образом, по отношению к цепи низкого напряжения радиогенератор является генератором с параллельным возбуждением, а по отношению к цепи высокого напряжения — генератором с независимым возбуждением. Таким образом, при изменении напряжения цепи низкого напряжения изменяется ток возбуждения, что в свою очередь оказывает влияние на величину высокого напряжения. Регулирование напряжения осуществляется изменением сопротивления реостата в цепи возбуждения.

Радиогенераторы обычно приводятся во вращение двигателями внутреннего сгорания.

Для переносных радиостанций и для аварийных режимов используются радиогенераторы с ручным или с ножным приводом через редуктор.

ВОПРОСЫ

1.   Какие системы возбуждения имеют генераторы постоянного тока? Какими преимуществами обладает компаундный генератор? Почему внешняя характеристика генератора параллельного возбуждения имеет более падающий характер, чем генератора независимого возбуждения? В одинаковой ли степени опасно короткое замыкание для генераторов независимого и параллельного возбуждения?

2.   Частью какой кривой является кривая размагничивания постоянного магнита? Какое влияние может оказать реакция якоря на постоянный магнит? В каком случае восстанавливается и в каком случае не восстанавливается индукция постоянного магнита после его размагничивания?

3.   Может ли быть значение индукции находящегося в машине постоянного магнита равно В_r? Как влияет воздушный зазор на характеристики постоянного магнита?

4.   Может ли иметь место самовозбуждение у полностью размагниченного генератора? Чем отличается тахогенератор от обычного генератора постоянного тока? Может ли обычный генератор работать как тахогенератор и наоборот? Почему тахогенератор не выполняют с самовозбуждением? Какие преимущества и недостатки имеют тахогенераторы с независимым возбуждением и с возбуждением от постоянных магнитов?

5.   Почему в тахогенераторе нарушается линейная зависимость между выходным напряжением и скоростью вращения? Как влияет величина нагрузочного сопротивления на выходную характеристику тахогенератора? Чем обусловлено наличие зоны нечувствительности? Каким образом при помощи тахогенератора может быть осуществлено дифференцирование углового или линейного перемещения?

6.   Какие конструктивные особенности имеют радиогенераторы? Какую систему возбуждения имеют радиогенераторы?

Содержание  Главная (библиотека)
Предыдущий § Следущий