Содержание
Предыдущий § Следующий

Глава девятая ГЕНЕРАТОРЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА

§ 9-1. Общие сведения о генераторах постоянного тока

Хотя в промышленности применяется главным образом переменный ток, генераторы постоянного тока широко используются в различных промышленных, транспортных и других установках (для питания электроприводов с широким регулированием скорости вращения, в электролизной промышленности, на судах, тепловозах и т. д.). В этих случаях генераторы постоянного тока обычно приводятся во вращение электродвигателями переменного тока, паровыми турбинами или двигателями внутреннего сгорания.

Классификация генераторов постоянного тока по способу возбуждения.

(Различаются генераторы независимого возбуждения и генераторы с самовозбуждением.

Генераторы независимого возбуждения делятся на генераторы с электромагнитным возбуждением (рис. 9-1, а), в которых обмотка возбуждения ОВ питается постоянным током от постороннего источника (аккумуляторная батарея, вспомогательный генератор или возбудитель постоянного тока, выпрямитель переменного тока), и на магнитоэлектрические генераторы с полюсами в виде постоянных магнитов. Генераторы последнего типа изготовляются только на малые мощности. В данной главе рассматриваются генераторы с электромагнитным возбуждением.

В генераторах с самовозбуждением обмотки возбуждения питаются электрической энергией, вырабатываемой в самом генераторе.

Во всех генераторах с электромагнитным возбуждением на возбуждение расходуется 0,3—5% номинальной мощности машины. Первая цифра относится к самым мощным машинам, а вторая — к машинам мощностью около 1 кет.

Генераторы с самовозбуждением в зависимости от способа включения обмоток возбуждения делятся на 1) генераторы параллельного возбуждения, или шунтовые (рис. 9-1, б), 2) генераторы последовательного возбуждения, или сериесные (рис. 9-1, в), и 3) генераторы смешанного возбуждения, или компаундные (рис. 9-1, г).

Генераторы смешанного возбуждения имеют две обмотки возбуждения, расположенные на общих главных полюсах: параллельную и последовательную. Если эти обмотки создают н. с. одинакового направления, то их включение называется согласным; в противном случае соединение обмоток возбуждения называется встречным. Обычно применяется согласное включение обмоток возбуждения, причем основная часть н. с. возбуждения (65—80%) создается параллельной обмоткой возбуждения.

Рис. 9-1. Схемы генераторов и двигателей независимого (а), параллельного (б), последовательного (в) и смешанного (г) возбуждения (сплошные стрелки — направления токов в режиме генератора, штриховые стрелки — в режиме двигателя)

На рис. 9-1, г конец параллельной обмотки возбуждения (от реостата возбуждения) приключен за последовательной обмоткой возбуждения («длинный шунт»), однако этот конец может быть присоединен и непосредственно к якорю («короткий шунт»). Существенной разницы в этих вариантах соединения нет, так как падение напряжения в последовательной обмотке составляет только 0,2—1,0% от U_u и ток i_B мал. Обычно применяется соединение, изображенное на рис. 9-1, г-

В генераторе параллельного возбуждения ток возбуждения составляет 1—5% от номинального тока якоря /_он или тока на-^гР>зки /_н = l_aa — i_B. В генераторах последовательного возбуждения эти токи равны друг другу; t_B = 1_а = I и падение напряжения

на обмотке возбуждения при номинальной нагрузке составляет 1—5% от [/„. Обмотки возбуждения у генераторов параллельного возбуждения имеют большое число витков малого сечения, а у генераторов последовательного возбуждения — относительно малое количество витков большого сечения.

В цепях обмоток параллельного возбуждения, а часто также в цепи обмотки независимого возбуждения для регулирования тока возбуждения включают реостаты R_{v в} (рис. 9-1, а, б и г).

Крупные машины постоянного тока работают с независимым возбуждением. Машины малой и средней мощности большей частью имеют параллельное или смешанное возбуждение. Машины с последовательным возбуждением менее распространены.

Энергетическая диаграмма генератора независимого возбуждения представлена на рис. 9-2. Получаемая от первичного двигателя механическая мощность Р₁ за вычетом потерь механических р_мх, магнитных р_мг и добавочных р_я преобразуется в якоре в электромагнитную мощность Р_Эш. Мощность Р_Эш частично тратится на электрические

Рис. 9-2. Энергетическая диаграм- потери р_ъл№ в цепи якоря (в обмотках якоря, добавочных полюсов и в компенсационной и в переходном сопротивлении щеточного контакта), а остальная часть этой мощности представляет собой полезную мощность Р_%, отдаваемую потребителям. Потери на возбуждение р_в в генераторе независимого возбуждения покрываются за счет постороннего источника тока.

На основании изложенного для генератора независимого возбуждения имеем уравнение мощностей

Рис. 9-2. Энергетическая диаграмма генератора независимого возбуждения

Аналогичные энергетические диаграммы можно построить и для других типов генераторов.

Уравнение вращающих моментов. Если все члены уравнения (9-2) разделить на угловую скорость вращения

Q = 2лп,

то получим уравнение вращающих моментов для установившегося режима работы:

— вращающий момент, соответствующий потерям на трение (М_тр) и магнитным добавочным потеря-м (М_с. _д), которые покрываются за счет механической мощности.

В неустановившемся режиме, когда скорость вращения изменяется, возникает также так называемый динамический момент вращения

где J — момент инерции вращающихся частей генератора. Динамический момент соответствует изменению кинетической энергии вращающихся масс. При увеличении скорости вращения момент ■^дин > 0 и, как и момент М_о + М_Эш, является тормозящим. В данном случае кинетическая энергия вращающихся масс увеличивается за счет работы первичного двигателя. Если момент М_тн < О, он действует в направлении вращения и является движущим, поддерживая вращение за счет уменьшения кинетической энергии вращающихся масс.

Таким образом, в общем случае, при п ф const,

— полное сопротивление якоря.

Вследствие непостоянства переходного сопротивления щеток уравнение (9-14) является несколько приближенным, но погрешность незначительна. Для угольных и графитных щеток берется 2Д£/_Щ = 2в и для металлографитных щеток 2Д£/_Щ = 0,6 б. В режиме генератора всегда U < Е_а.

Установка щеток на нейтраль. Обычно щетки устанавливаются по геометрической нейтрали, и ниже при рассмотрении работы генераторов и двигателей имеется в виду именно этот случай, если не оговорено другое положение щеток.

Установка щеток на нейтраль производится индуктивным способом — путем включения и выключения постоянного тока в обмотке возбуждения неподвижной машины и наблюдения за показаниями вольтметра или гальванометра, присоединенного к щеткам. Щеточная траверса устанавливае1ся и закрепляется в положении, при котором показание прибора при выключении тока равно нулю или минимально. Лучше иметь прибор с нулем посре-

дине шкалы. Ток- в обмотке возбуждения не должен превышать примерно 10% от номинального во избежание индуктирования больших э. д. с. самоиндукции, способных повредить изоляцию обмотки возбуждения.

Можно также установить щетки в таком положении, когда при лолостом ходе у генератора напряжение максимально или у двигателя скорость вращения минимальна. Однако этот способ является более грубым.

§ 9-2. Система относительных единиц

В теории электрических машин, а также в других областях электротехники широко пользуются системой относительных единиц, в которой напряжения, токи, мощности и другие величины выражаются в долях некоторых базисных значений этих величин. В качестве базисных значений в теории электрических машин берут номинальные значения тока, напряжения и т. д. -(для мно-~ гофазных машин переменного тока — фазные значения).

Относительные величины в отличие от абсолютных величин, измеряемых в физических единицах (например, в единицах системы СИ), будем обозначать звездочкой. Тогда относительные значения

тока

которое для генератора равно сопротивлению нагрузки (потребителя) при номинальном режиме работы генератора. Тогда относительное значение сопротивления г будет

Таким образом, относительное значение сопротивления г представляет собой падение напряжения в данном сопротивлении при номинальном токе, отнесенное к номинальному напряжению, или,-иными словами, относительное падение напряжения при номинальном токе.

Нетрудно видеть, что законы Ома, Кирхгофа и другие в их математической форме, а также уравнения напряжений, моментов и других величин можно выражать и записывать также в относительных единицах. Например, в уравнениях предыдущего параграфа (9-3), (9-8), (9-14) и т. д. достаточно обозначить все величины дополнительно звездочками.

Относительные единицы позволяют лучше судить о значении тех или иных величин. Если, например, сообщается, что нагрузка генератора составляет Р = 15 кет, то ничего нельзя сказать о том, велика или мала эта нагрузка для данного генератора. Если, например, Р_н = 10 кет, то машина сильно перегружена, а если Р_н = = 10 000 кет, то нагрузка ничтожна. В то же время относительное значение мощности (Р^. = 1,5 для первой машины и Р% = 0,0015 для второй) вполне конкретно характеризует величину нагрузки.

Аналогичным образом обстоит дело со значениями сопротивлений различных цепей электрических машин, которые в зависимости от номинальных данных машин изменяются в весьма широких пределах, если выражать их в физических, или абсолютных, единицах. Например, сопротивление цепи якоря R_a в малых машинах постоянного тока составляет десятки омов, а в крупных — тысячные доли ома. В то же время в относительных единицах это сопротивление изменяется в небольших пределах: R_a^. = 0,02 н- 0,10 (первая цифра относится к машинам мощностью в тысячи киловатт, а вторая — мощностью в несколько киловатт). Это вполне естественно, так как все машины постоянного тока проектируются так, .чтобы падение напряжения и потери в цепи якоря были относительно малы.

§ 9-3. Генераторы независимого возбуждения

Свойства генераторов анализируются с помощью характеристик, которые устанавливают зависимости между основными величинами, определяющими работу генераторов. Такими ос-

новными величинами являются: 1) напряжение на зажимах U, 2) ток возбуждения /_в, 3) ток якоря 1_а или ток нагрузки /, 4) скорость вращения п.

Обычно генераторы работают при п = const. Поэтому основные характеристики генераторов определяются при п = я_и = const.

Существует пять основных характеристик генераторов: 1) холостого хода, 2) короткого замыкания, 3) внешняя, 4) регулировочная, 5) нагрузочная.

Все характеристики могут быть определены как экспериментальным, так и расчетным путем.

Рассмотрим основные характеристики генератора независимого возбуждения.

Характеристика холостого хода (х. х. х.) U = / (Q при / = 0 и п = const определяет зависимость напряжения U или э. д. с. якоря Е_а от тока возбуждения при холостом ходе (/ = О, Р₂ = 0). Характеристика снимается экспериментально по схеме рис. 9-1, а при отключенном рубильнике.

Снятие характеристики целесообразно начать с максимального значения тока возбуждения и максимального напряжения (U = =- (1,15 -ь 1,25) U_H, точка а кривой на рис. 9-3). При уменьшении г_в напряжение уменьшается по нисходящей ветви аб характеристики сначала медленно ввиду насыщения магнитной цепи, а затем быстрее. При £_в = 0 генератор развивает некоторое напряжение U_oo = Об (рис. 9-3), обычно равное 2—3% от U_u, вследствие остаточной намагниченности полюсов и ярма индуктора. Если затем изменить полярность возбуждения и увеличить i_B в обратном направлении, начиная с i_B = 0, то при некотором 1_В < 0 напряжение упадет до нуля (точка в, рис. 9-3), а затем U изменит знак и будет возрастать по абсолютной величине по ветви вг х. х. х. Когда ток i_B и напряжение U достигнут в точке г такого же абсолютного значения, как и в точке а, ток i_B уменьшаем до нуля (точка д), меняем его полярность и снова увеличиваем, начиная с i_B — 0. При этом U меняется по ветви деа х. х. х. В итоге вернемся в точку а характеристики. X. х. х. имеет вид неширокой гистерезиснои петли вследствие явления гистерезиса в магнитной цепи индуктора.

При снятии х. х. х. ток i_B необходимо менять только в направлении, указанном на рис. 9-3 стрелками, так как в противном

Рис. 9-3. Характеристика холостого хода генератора независимого возбуждения

случае точки не будут ложиться на данную гистерезисную петлю, а будут рассеиваться.

Средняя штриховая х. х. х. на рис. 9-3 представляет собой расчетную х. х. х., которая в определенном масштабе повторяет магнитную характеристику генератора, и по ней можно определить коэффициент насыщения машины к,_ь (см. § 2-5 и рис. 2-11).

Характеристика холостого хода позволяет судить о насыщении магнитной цепи машины при номинальном напряжении, проверять соответствие расчетных данных экспериментальным и составляет основу для исследования эксплуатационных свойств машины (см. ниже в данном параграфе).

Характеристика короткого замыкания (х. к. з.) / = / (/„) при (7 = 0 и п = const снимается при замыкании выходных зажимов цепи якоря генератора накоротко. Так как U —0, то, согласно выражению (9-14), Е_а = I_aRa, и поскольку R_a мало, то в условиях опыта э. д. с. Е_а также должна быть мала. Поэтому необходимо проявлять осторожность и начинать снятие х. к. з. с минимальных значений i_B, чтобы ток якоря не получил недопустимо большого значения. Обычно снимают х. к. з. до / = (1,25 -*- 1,5) /_н. Так как при снятии х. к. з. электродвижущая сила мала и поэтому поток мал и машина не насыщена, то зависимость / = / (Q практически прямолинейна (рис. 9-4). При i_B = 0 из-за наличия остаточного магнитного потока ток / Ф 0 и в крупных машинах близок к номинальному току или даже больше его. Поэтому перед снятием х. к. з. такую машину целесообразно размагнитить, питая на холостом ходу обмотку возбуждения таким током возбуждения обратного направления, при котором будет U = 0. В размагниченной машине х. к. з. начинается с нуля (штриховая линия на рис. 9-4). Если х. к. з. снята без предварительного размагничивания машины (сплошная линия на рис. 9-4), то ее также целесообразно перенести параллельно самой себе в начало координат (штриховая линия на рис. 9-4).

Характеристический (реактивный) треугольник определяет величину реакции якоря и падения напряжения в цепи якоря. Он строится для нахождения величины реакции якоря по экспериментальным данным и используется также для построения некоторых характеристик машины, если они не могут быть сняты экспериментально. Характеристический треугольник можно построить по экспериментальным данным с помощью х. х. х. и любой другой

Рис. 9-4. Характеристика короткого замыкания генератора независимого возбуждения

основной характеристики машины, а также по расчетным данным. Рассмотрим здесь его построение с помощью х.х.х. и х.к.з., для чего обратимся к рис. 9-5,, где изображены х. к. з. / = / (i_B) (прямая 1) и начальная, прямолинейная, часть х. хл. U = f (Q (прямая 2), проходящие через начало координат.

Построим характеристический треугольник для номинального тока машины 1_а = / = /_в, которому на х. к. з. соответствует точка а и на оси абсцисс точка б (рис. 9-5, а). Построим на прямой аб отрезок бв, равный в масштабе прямой 2 падению напряжения в цепи якоря I_HR_a, и соединим точку в горизонтальной прямой с точкой г на х. х. х. Тогда треугольник бег и будет характеристическим треугольником. Горизонтальный катет вг этого треугольника представляет собой н. с. реакции якоря в масштабе тока возбуждения, что можно доказать следующим образом.

Отрезок Об на рис. 9-5, а равен току г_в, необходимому для получения при коротком замыкании тока / = /_н. В якоре при этом должна индуктироваться э. д.с. Е_а = I_nR_at равная отрезку гд, для чего при холостом ходе требуется ток возбуждения Од = i_ae. Таким образом, разность Об — Од = дб = i_Ba между действительным током г_в = Об при коротком замыкании и током i_Be = Од при. холостом ходе может быть обусловлена только влиянием тока в якоре и должна поэтому выражать собой величину н. с. реакции якбря в масштабе тока возбуждения i_m.

Рис. 9-5, а соответствует случаю размагничивающей реакции якоря (i_Ba > 0), а рис. 9-5, б — случаю намагничивающей реакции якоря (i_sa < 0). В последнем случае х.к.з., естественно, Должна подниматься круче. Для других значений токов якоря U ф /_н) катеты треугольника бег изменяются практически пропорционально току якоря, так как нелинейность сопротивления щеточного контакта оказывает малое влияние.

Поскольку в условиях снятия х. к. з. магнитная цепь машины не насыщена, то построенный таким образом характеристический треугольник учитывает только продольную реакцию якоря, вызванную случайным или сознательным сдвигом щеток с геометрической нейтрали и отклонением коммутации от прямолинейной. При

Рис. 9-5. Построение характеристического треугольника в случае размагничивающей (а) и намагничивающей (б) реакции якоря

установке щеток на геометрической нейтрали катет треугольника !_вл = дб равен н. с. коммутационной реакции якоря (в масштабе г_в) и характеризует качество коммутации (на рис. 9-5, а — замедленная коммутация и на рис. 9-5,6 — ускоренная). Когда щетки стоят на нейтрали и коммутация прямолинейна, i_ba — дб — О и треугольник бег вырождается в вертикальную прямую.

Для построения характеристического треугольника с учетом влияния поперечной реакции якоря, можно воспользоваться характеристикой холостого хода и внешней, регулировочной или нагрузочной характеристикой. Обычно пользуются нагрузочной.

Внешняя характеристика генератора независимого возбуждения U = f(I) при i_B~ const и п = const (рис. 9-6) определяет зависимость напряжения генератора от его нагрузки в естественных условиях, когда ток возбуждения не регулируется.

При увеличении / напряжение U несколько падает по двум причинам: вследствие падения напряжения в цепи якоря Щ_а и уменьшения э. д. с. Е_а ввиду уменьшения потока под воздействием поперечной реакции якоря (при щетках на геометрической нейтрали). При дальнейшем увеличении / напряжение начинает падать быстрее, так как под воздействием реакции якоря поток уменьшается и рабочая точка смещается на более круто падающий участок кривой намагничивания машины.

Внешнюю характеристику рекомендуется снимать при таком возбуждении (г_в = i_{B н}), когда при / = /_н также U = 0_ш (номинальный режим). При переходе к холостому ходу (/ = 0) в этом случае напряжение возрастает на вполне определенную величину Д£/_н (рис. 9-6), которая называется номинальным изменением, напряжения генератора. В генераторах независимого возбуждения

Внешнюю характеристику (в левом квадранте рис. 9-7) можно построить также с помощью характеристики холостого хода (в правом квадранте рис. 9-7) и характеристического треугольника. Для этого проведем на рис. 9-7 вертикальную прямую йб, соответствующую заданному току i_B = const. Тогда аб = Ов представляет собой U при / = 0 и определяет начальную точку внешней характеристики.

Рис. 9-6. Внешняя характеристика генератора независимого возбуждения

Разместим затем на рис. 9-7 характеристический треугольник где, построенный в соответствующих масштабах для / = /_н, таким образом, чтобы его вершина г лежала на х. х. х., а катет де — на прямой аб. Тогда отрезок ае = жз будет равен U при / = /_н, что можно доказать следующим образом. Если U = ае, то Е_а = U + + I^Ra = ае -\- ед — ад — иг и для создания такой э. д. с. при холостом ходе требуется ток возбуждения i_se = Ои. При нагрузке ток возбуждения нужно увеличить на величину i_Ba = гд = иа для компенсации размагничивающей реакции якоря. Необходимый

Рис 9-7. Построение внешней характеристики генератора независимого возбуждения с помощью характеристики холостого хода и характеристического треугольника

полный ток возбуждения при этом t_B = i_Be -f i_Ba = Ou + ua ~ Oa как раз соответствует заданному, что и следовало доказать.

Если принять, что катеты, а следовательно, и гипотенуза характеристического треугольника изменяются пропорционально /, то для получения других точек внешней характеристики достаточно провести на рис. 9-7 между х. х. х. и прямой аб наклонные отрезки прямых (гипотенузы новых характеристических треугольников), параллельные гипотенузе ге. Тогда нижние точки этих отрезков (на прямой аб) будут определять значения U при токах

Перенеся эти точки по горизонтали в левый квадрант рис. 9-7 для соответствующих значений / и соединив их плавной кривой, получим искомую внешнюю характеристику U — f (/).

В действительности горизонтальный катет характеристического треугольника при уменьшении U растет не пропорционально /. Поэтому реальная внешняя характеристика отклоняется от

построенной несколько в сторону, как показано в левом квадранте рис. 9-7 штриховой линией.

Точка внешней характеристики с U = 0 определяет величину тока короткого замыкания машины при полном возбуждении. Так как Р_а мало, то этот ток в 5—15 раз превышает /_н. Такое короткое замыкание весьма опасно, так как возникает круговой огонь, а также большие механические усилия и моменты вращения. Поэтому в условиях эксплуатации генераторы и двигатели средней и большой мощности защищаются быстродействующими автоматическими выключателями в цепи якоря, которые ограничивают длительность короткого замыкания и отключают машину от сети в течение 0,01— 0,05 сек после начала внезапного короткого замыкания. Однако эти выключатели не защищают машину при коротком замыкании внутри машины.

Если имеются опытные х. х. х. и внешняя характеристика и если известно R_a, то, производя построение на рис. 9-7 в обратной последовательности, можно получить характеристические треугольники с учетом реальных условий насыщения для любых значений U и Е_а.

Регулировочная характеристика i_B — f (I) при U = const и п = const показывает, как нужно регулировать ток возбуждения, чтобы при изменении нагрузки напряжение генератора не менялось (рис. 9-8). С увеличением / ток i_B необходимо несколько увеличивать, чтобы компенсировать влияние падения напряжения I_aR_a и реакции якоря.

При переходе от холостого хода с (/ = (/„ к номинальной нагрузке / = /_н увеличение тока возбуждения составляет 15—25%. Построение регулировочной характеристики (нижний квадрант рис. 9-9) по х. х. х. (верхний квадрант рис. 9-9) и характеристическому треугольнику производится следующим образом. Для заданного U = Оа = вб = const величина i_B при / = 0 определяется точкой в. Характеристический треугольник где для номинального тока расположим так, чтобы его вершины г и е находились соответственно на х. х. х. и прямой абе. Тогда отрезок Ож = ае определяет значение /_в при / = /_н, что можно доказать аналогично тому, как это делалось в случае построения внешней характеристики. Для получения других точек характеристики достаточно провести между кривой х. х. х. и прямой абе на рис, 9-9 отрезки прямых, параллельные гипотенузе ге. Тогда нижние концы (точки) этих отрезков будут соответствовать величинам i_B для значений /, определяемых отношениями длин этих отрезков к гипотенузе ге, как и в пре-

Рис. 9-8. Регулировочная характеристика генератора независимого возбуждения

дыдущем случае. Снеся эти точки вертикально вниз, в нижний квадрант рис. 9-9, на уровень соответствующих значений /, получим точки регулировочной характеристики. С учетом изменяющихся условий насыщения реальная опытная регулировочная характеристика будет иметь вид, показанный в нижнем квадранте рис. 9-9 штриховой линией.

Обратным построением, если даны х. х. х. и регулировочная характеристика, можно получить характеристический треугольник.

Нагрузочная характеристика U = = / (г_в) при / = const и п — const (кривая 2 на рис. 9-10) по виду схожа с х. х. х. (кривая 1 на рис. 9-10) и проходит несколько ниже х. х. х. вследствие падения напряжения в цепи якоря и влияния реакции якоря. X. х. х. представляет собой предельный случай нагрузочной характеристики, когда 1 = 0. Обычно нагрузочную характеристику снимают при

1 = 1,.

Поясним, как с помощью характеристик 1 и 2 рис. 9-10 можно построить характеристический треугольник. Пусть Оа соответствует значению U, для которого желательно построить треугольник (например, U = U_a). Тогда проведем горизонтальную линию аб и от точки б на нагрузочной характеристике отложим вверх отрезок бе = IR_a, где / — ток, при котором снята нагрузочная характеристика. Проведя из точки в горизонтальный отрезок прямой до пересечения в точке г с х. х. х., получим горизонтальный катет гв искомого треугольника гвб. Доказательство справедливости такого построения можно развить по аналогии с доказательством построения внешней характеристики (см. рис. 9-7).

Если построенный таким или другим способом характеристический треугольник передвигать на рис. 9-10 параллельно самому

Рис. 9-9. Построение регулировочной характеристики генератора независимого возбуждения с помощью характеристики холостого хода и характеристического треугольника

Рис. 9-10. Нагрузочная характеристика генератора независимого возбуждения

себе так, чтобы его вершина г скользила по х. х. х., то его вершина б очертит нагрузочную характеристику (штриховая кривая на рис. 9-10). Эта характеристика несколько разойдется с опытной характеристикой 2, так как величина катета гв будет меняться вследствие изменения условий насыщения.

Точка д на рис 9-10 соответствует короткому замыканию генератора.

Все характеристики генераторов можно изобразить как в абсолютных величинах, так и в относительных единицах. В последнем

случае характеристики будут более наглядными. Характеристики однотипных машин, хотя бы и разной мощности, построенные в относительны х единицах, мало отличаютс я друг от друга.

Влияние сдвига щеток с геометрической нейтрали сказывается в том, что возникает продольная реакция якоря, изменяющая поток полюсов, и поток добавочных полюсов будет индуктировать э. д. с. не в коммутируемых секциях, а в рабочих секциях параллельных ветвей якоря. При повороте щеток против направления вращения якоря (рис. 9-11) это вызовет увеличение э. д. с. якоря, а при сдвиге по направлению вращения — уменьшение э. д. с. В первом случае внешняя характеристика (см. рис. 9-6) с увеличением / будет падать медленнее или даже может подниматься, во втором — будет падать более круто. При наличии добавочных полюсов в обоих случаях возникает расстройство коммутации.

Влияние сдвига щеток на другие характеристики нетрудно анализировать подобным же образом.

§ 9-4. Генераторы параллельного возбуждения

Самовозбуждение генератора параллельного возбуждения происходит при соблюдении следующих условий: 1) наличия остаточного магнитного потока полюсов; 2) правильного подключения концов обмотки возбуждения или правильного направления вращения. Кроме того, сопротивление цепи возбуждения R_B при данной скорости вращения п должно быть ниже некоторого критического значения или скорость вращения при данном R_B должна быть выше некоторой критической величины.

Для самовозбуждения достаточно, чтобы остаточный поток сосТав-лял 2—3% от номинального. Остаточный поток такой величины

Рис. 9-11. Сдвиг щеток

с нейтрали при наличии

добавочных полюсов

практически всегда имеется в уже работавшей машине. Вновь изготовленную машину или машину, которая по каким-либо причинам размагнитилась, необходимо намагнитить, пропуская через обмотку возбуждения ток от постороннего источника.

При соблюдении необходимых условий процесс самовозбуждения протекает следующим образом. Небольшая э. д. с, индуктируемая в якоре остаточным магнитным потоком, вызывает в обмотке возбуждения малый ток i_B. Этот ток вызывает увеличение потока полюсов, а следовательно увеличение э. д. с, которая в свою очередь обусловливает дальнейшее увеличение i_B, и т. д. Такой лавинообразный процесс самовозбуждения продолжается до тех пор, пока напряжение генератора не достигнет установившегося значения.

Если подключение концов обмотки возбуждения или направление вращения неправильны, то возникает ток £„ обратного направления, вызывающий ослабление остаточного потока и уменьшение э. д. с, вследствие чего самовозбуждение невозможно. Тогда необходимо переключить концы обмотки возбуждения или изменить направление вращения. В соблюдении этих условий можно убедиться, следя с помощью вольтметра с малым пределом измерения за напряжением якоря прл замыкании и размыкании цепи возбуждения.

Полярность зажимов генератора при самовозбуждении определяется полярностью остаточного потока. Если при заданном направлении вращения полярность генератора необходимо изменить, то следует перемагнитить машину путем подачи тока в обмотку возбуждения от постороннего источника.

Рассмотрим подробнее процесс самовозбуждения при холостом ходе.

На рис. 9-12, а кривая 1 представляет собой х. х. х., а прямая 2 — так называемую характеристику цепи возбуждения или зависимость U_B = RJ_B, где R_B = const — сопротивление цепи возбуждения, включая сопротивление регулировочного реостата.

В процессе самовозбуждения i_B Ф const и напряжение на концах цепи возбуждения

изображается на рис. 9-12, а кривой /. Так как i_B мало, то практически U_a = E_at

Но в генераторе параллельного возбуждения (см. рис. 9-1, б) U<i = U_B. Поэтому разность ординат кривой / и прямой 2 на

Рис. 9-12. Самовозбуждение генератора параллельного возбуждения при различных сопротивлениях цепи возбуждения (а) и при различных скоростях вращения (б)

Из рассмотрения рис. 9-12, а следует, что нарастание i_B и, следовательно, U_а сначала происходит медленно, затем ускоряется и к концу процесса вновь замедляется. Начавшийся процесс самовозбуждения прекращается или ограничивается в точке а' вследствие криволинейности х. х. х. При отсутствии насыщения И_а теоретически возросло бы до И_а = оо.

Вообще любые процессы самовозбуждения — электрические, и другие, наблюдаемые в различных устройствах, — ограничиваются только нелинейностью характеристик системы.

Если R_B увеличить, то вместо прямой 2 получим прямую 3 (рис. 9-1'2, а). Процесс самовозбуждения при этом замедляется и напряжение машины, определяемое точкой а", будет меньше. При дальнейшем увеличении R_a получим прямую 4, касательную к кривой /. При этом машина будет находиться на грани самовозбуждения: при небольших изменениях п или R_a (например, вследствие нагревания) машина может развивать небольшое напряже-

ние или терять его. Значение R_b, соответствующее прямой 4, называется критическим (R₃._Kp). При R_B, > R_{B Kp} (прямая 5) самовозбуждение невозможно и напряжение м'ашины определяется остаточным потоком.

Из сказанного следует, что генератор параллельного возбуждения может работать только при наличии определенного насыщения магнитной цепи. Посредством изменения R_B можно регулировать U до значения V = £/_мии, соответствующего началу колена кривой х. х. х. В машинах обычного исполнения U_mm= (0,65 -4- 0,75) U_B.

Э. д. с. Е_а г^> п, и для разных значений n₂ > п₂ > п₃ получим х. х. х., изображенные на рис. 9-12, б кривыми /, 2, 3. Из этого рисунка видно, что при некотором значении R_B в случае кривой / имеем устойчивое самовозбуждение, при кривой 2 машина находится на грани самовозбуждения и при кривой 3 самовозбуждение невозможно. Поэтому для каждого данного значения R_B существует такое значение скорости вращения п = п_кр (кривая 2 на рис. 9-12,6), ниже которого самовозбуждение невозможно. Такое значение п = = я_кр называется критической скоростью вращения.

В некоторых случаях требуется, чтобы U генератора параллельного возбуждения можно было регулировать в широких пределах, например t/_H:t/_MHH = 5:1 или даже U:U_mw — 10:1 (возбудители синхронных машин—см. раздел 5 и др.). Тогда кривая х. х. х. должна искривляться уже в своей начальной части. С этой целью в необходимых случаях в магнитной цепи выполняют участки с ослабленным сечением (магнитные мостики насыщения) в виде прорезей в листах сердечников полюсов (рис. 9-13, а), выступов в верхней части этих листов (рис. 9-13, б) и т. п. В таких мостиках происходит концентрация магнитного потока, и их насыщение наступает уже при малых потоках.

Характеристика холостого хода U— f (i_s) при / = 0 и п = const при параллельном возбуждении может быть снята только в одном квадранте (рис. 9-14) путем регулирования i_B с помощью регулировочного реостата в цепи возбуждения (см. рис. 9-1, б). Так как ^ток i_B мал, то U та Е_а, и характер кривой х. х. х. у генератора ^с параллельным возбуждением будет таким же, как и у генератора ^е независимым возбуждением.

Характеристика короткого замыкания / = / (i_B) при U — 0 и ^п - const для генератора параллельного возбуждения может быть снята только при питании обмотки возбуждения от постороннего

Рис. 9-13. Магнитные мостики насыщения в магнитной цепи

источника, как и для генератора независимого возбуждения, так как при самовозбуждении при U = 0 также i_B = 0.

Внешняя характеристика U = f (/) генератора параллельного возбуждения снимается при R_B = const и п = const, т. е. без регулирования в цепи возбуждения, при естественных условиях работы. Вследствие этого к двум причинам падения напряжения, указанным для генератора независимого возбуждения (см. § 9-3), прибавляется третья — уменьшение i_B при уменьшении U. В результате внешняя характеристика генератора параллельного возбуждения (рис. 9-15, кривая )) падает круче, чем у генератора независимого возбуждения

Рис. 9-14. Характеристика холостого хода генератора параллельного возбуждения

Рис. 9-15. Внешние характеристики

генераторов параллельного (/) и

независимого (2) возбуждения

(кривая 2). Поэтому номинальное изменение напряжения (см. определение в § 9-3) у генератора параллельного возбуждения больше и составляет А£/_н% = 10 -г- 20%.

Характерной особенностью внешней характеристики генератора параллельного возбуждения является то, что при некотором максимальном значении тока / = /_макс (точка а на рис. 9-15) она делает петлю и приходит в точку б на оси абсцисс, которая соответствует установившемуся току короткого замыкания. Ток /_к._уст относительно мал и определяется остаточным магнитным потоком, так как в данном случае U = 0, и поэтому i_B = 0. Такой ход характеристики объясняется следующим. При увеличении тока / напряжение U падает сначала медленно, а затем быстрее, так как с уменьшением V и г_в падает поток Ф₆, магнитная цепь становится менее насыщенной и малые уменьшения i_B будут вызывать все большие уменьшения Фб и U (см. рис. 9-14). Точка а на рис. 9-15 соответствует переходу кривой х. х. х. с нижней части колена на ее нижний, прямолинейный ненасыщенный, участок. При этом, начиная с точки а (рис. 9-15), дальнейшее уменьшение сопротивления нагрузки R_m., присоединен-

ной к зажимам машины, не только не вызывает увеличения /, а наоборот, происходит уменьшение /, так как U падает быстрее R_Hr.

Работа машины на ветви аб характеристики несколько неустойчива и имеется склонность самопроизвольного изменения /. Ток /_к. _уст в некоторых случаях может быть больше /_н.

Построение внешней характеристики генератора параллельного возбуждения с помощью х. х. х. и характеристического треугольника показано на рис. 9-16, где / — кривая х. х. х.; 2 — характеристика цепи возбуждения U_B = RJ_B при заданном R_B = const и 3 — построенная кривая внешней характеристики.

Рис. 9-16. Построение внешней характеристики генератора параллельного возбуждения с помощью характеристики холостого хода и характеристического треугольника

При / = О значение U определяется пересечением кривой / и прямой 2. Для получения значения U при / = /_н разместим характеристический треугольник для номинального тока так, чтобы его вершины а и в расположились на кривой / и прямой 2. Тогда точка в определит искомое значение U, что можно доказать с помощью подобных же рассуждений, как в § 9-3 в случае построения внешней характеристики генератора независимого возбуждения. Для других значений тока между 1 и 2 можно провести наклонные отрезки прямых, параллельные ав, которые представляют собой гипотенузы новых характеристических треугольников. Нижние точки этих отрезков в', в" и т. д. определяют 11 при токах

Перенеся все эти точки в левый квадрант диаграммы рис. 9-16 и

соединив их плавной кривой, получим искомую характеристику 3.

учетом нелинейной зависимости катета аб треугольника от /

опытная зависимость U = / (Q имеет характер, показанный на рис. 9-16 слева штриховой линией.

Хотя установившийся ток короткого замыкания генератора параллельного возбуждения невелик, внезапное короткое замыкание на зажимах этого генератора практически столь же опасно, как и у генератора независимого возбуждения. Объясняется это тем, что вследствие большой индуктивности обмотки возбуждения и индуктирования вихревых токов в массивных частях магнитной цепи уменьшение магнитного потока полюсов происходит медленно. Поэтому быстро нарастающий ток якоря достигает значений /_к = = (5 -*- 15)/_н.

Регулировочная характеристика i_B — f (I) при U = const и n — const и нагрузочная характеристика U = f(i_B) при / = const и п = const снимаются так же, как и у генератора независимого возбуждения. Так как i_B и R_ai_B малы, то падение напряжения от i_B в цепи якоря практически не оказывает влияния на напряжение на зажимах генератора. Поэтому указанные характеристики получаются практически такими же, как и у генератора независимого возбуждения. Построение этих характеристик с помощью х. х. х. и характеристического треугольника также производится аналогичным образом.

В заключение можно отметить, что характеристики и свойства генераторов независимого и параллельного возбуждения мало отличаются друг от друга. Единственное заметное отличие заключается в некотором расхождении внешних характеристик в пределах от / = 0 до / = /_н. Более сильное расхождение этих характеристик при / ^> /_и не имеет значения, поскольку в таких режимах машины в условиях эксплуатации не работают.

§ 9-5. Генераторы последовательного возбуждения

В генераторах последовательного возбуждения (см. рис. 9-1, в) £_в = 1_а — I и поэтому при п = const имеются только две независимые переменные: U и /. Вследствие этого такой генератор имеет только одну характеристику, а именно внешнюю U — f (/) при п = const (рис. 9-17, кривая 1). При увеличении / растет поток Фб и э. д. с. Е_а. Поэтому в соответствии с равенствами (9-11) и (9-14) с ростом / сначала U растет линейно, а при достижении насыщения рост U замедляется. При весьма больших / напряжение будет снова уменьшаться вследствие большой реакции якоря и большого падения напряжения R_aI.

Характеристики холостого хода, короткого замыкания и другие могут быть сняты только при отсоединении обмотки возбуждения от якоря и питании ее от постороннего источника тока, как у генератора независимого возбуждения, причем источник должен иметь

Рис. 9-17. Внешняя характеристику генератора последовательного возбуждения

низкое напряжение и быть рассчитанным на большой ток. По данным этих характеристик можно построить характеристический треугольник, и тогда внешнюю характеристику / (рис. 9-17) можно построить по х. х. х. (кривая 2, рис. 9-17) и характеристическому треугольнику. Для этого треугольник нужно передвигать параллельно самому себе так, чтобы его вершина а скользила по х. х. х., и одновременно изменять его размеры пропорционально /. Тогда вершина б очертит внешнюю характеристику /.

При коротком замыкании генератора последовательного возбуждения возникает чрезвычайна большой ток.

Так как напряжение генератора последовательного возбуждения сильно изменяется с изменением нагрузки, то он не

пригоден для питания большинства потребителей и применяется только в некоторых специальных установках.

§ 9-6. Генераторы смешанного возбуждения

Генератор смешанного возбуждения самовозбуждается так же, как и генератор параллельного возбуждения> и их х. х. х. анало* гичны. Характеристику короткого замыкания генератора смешанного возбуждения можно снять только при питании лараллельной обмотки возбуждения от постороннего источника, если действие последовательной обмотки является встречным, так как при согласном действии обмоток возбуждения возникает недопустимо большой ток короткого замыкания.

Если снять характеристики коррткого замыкания при встречном включении последовательной обмотки и при отключении этой обмотки, то можно определить н. с. последовательной обмотки возбуждения в масштабе тока параллельной обмотки возбуждения. Тогда можно построить характеристический треугольник и для случая согласного включения последовательной обмотки возбуждения.

Снятие внешней, регулировочной и нагрузочной характеристик генератора смешанного возбуждения производится так же, как ^и у генератора параллельного возбуждения.

Нагрузочная характеристика представляет собой зависимость напряжения U от тока параллельной обмотки возбуждения, поэтому при согласном включении последовательной обмотки нагрузочная характеристика генератора смешанного возбуждения будет располо-

жена выше нагрузочной характеристики генератора независимого или параллельного возбуждения. На рис. 9-18 кривая 1 представляет собой нагрузочную характеристику генератора смешанного возбуждения, кривая 2 — х. х. х. и кривая 3 — нагрузочную характеристику генератора независимого или параллельного возбуждения.

На рис. 9-18 отрезок Ов равен суммарной н. с. возбуждения Fs, которая требуется для создания номинального напряжения при номинальном токе якоря, отрезок Оа равен F_B — н. с. параллельной обмотки и отрезок ав равен F_z — н. с. последовательной (сериесной)_ обмотки возбуждения. Катет еж = бв определяет размагничивающее действие реакции якоря F_{p я} в масштабе н. с. возбуждения. Так как н. с. F_c и F_{p я} пропорциональны току якоря, можно рассматривать их совместное действие, т. е. определить н. с. F = F_c — — F_p я = ав — бв — аб = де. В этом случае говорят, что при согласном включении последовательной обмотки ее действие ана-

Рис. 9-18. Построение внешней характеристики генератора смешанного возбуждения с помощью характеристики холостого хода и характеристического треугольника

Рис. 9-19. Сравнение внешних (а) и регулировочных (б) характеристик генераторов независимого (1), параллельного (2), смешанного возбуждения с согласным (3) и встречным (4) включением последовательной обмотки

логично намагничивающей реакции якоря и характеристический треугольник генератора имеет вид треугольника дег на рис. 9-18. Построение внешней характеристики генератора с помощью х. х. х. и характеристического треугольника производится в принципе так же, как и у генератора параллельного возбуждения.

На рис. 9-19, аи б произведено сопоставление внешних и регулировочных характеристик генераторов различных типов. Генератор смешанного возбуждения с согласным включением последовательной обмотки возбуждения имеет самую благоприятную внешнюю характеристику. Его напряжение при надлежащем выборе н. с. последовательной обмотки мало изменяется с изменением нагрузки.

У генератора смешанного возбуждения с встречным включением последовательной обмотки возбуждения действие последней эквивалентно увеличению размагничивающего действия реакции якоря. Вследствие этого с увеличением нагрузки напряжение генератора сильно падает. Поэтому этот генератор применяется редко.

§ 9-7. Параллельная работа генераторов постоянного тока

Общие положения. В ряде случаев целесообразно питать определенную группу потребителей от двух или нескольких генераторов постоянного тока, которые при этом работают совместно на общую сеть. В этом случае в периоды малых нагрузок можно часть генераторов отключить, чем достигается экономия на эксплуатационных расходах. Если должно быть обеспечено бесперебойное питание потребителей при всех условиях, то нужно иметь резервный генератор. Необходимая мощность резервного генератора при совместной работе нескольких генераторов будет меньше. Возможно также выведение генераторов в плановый или аварийный ремонт без какого-либо или без серьезного нарушения бесперебойного обеспечения потребителей электроэнергией.

Для совместной работы используются генераторы независимого, параллельного или смешанного возбуждения. При этом они подключаются к сети параллельно. Последовательное включение генераторов применяется в редких случаях.

При параллельной работе генераторов необходимо соблюсти следующие условия: 1) при включении генератора на параллельную работу с другими не должно возникать значительных толчков тока, способных вызвать нарушения в работе генераторов и потребителей; 2) генераторы должны нагружаться по возможности равномерно, пропорционально их номинальной мощности.

При нарушении последнего условия полное использование мощности всех генераторов невозможно: когда один генератор нагружается полностью, другие недогружены, а дальнейшее увеличение общей нагрузки невозможно, так как отдельные генераторы будут перегружаться. Кроме того, при неравномерной нагрузке генераторов суммарные потери всех генераторов могут быть больше, а общий к. п. д. — меньше, чем при равнрмерной нагрузке.

В параллельной работе генераторов независимого и параллельного возбуждения нет никаких существенных различий. Поэтому ниже сначала рассмотрим параллельную работу генераторов параллельного возбуждения, а затем укажем на особенности параллельной работы генераторов смешанного возбуждения.

Включение на параллельную работу. Схема параллельной работы двух генераторов параллельного возбуждения показана на рис. 9-20. Пусть генератор / уже работает на сборные шины и необходимо подключить к этим шинам генератор 2.

Тогда надо соблюсти следующие условия: 1) полярность генератора 2 должна быть такой же, как и генератора / или шин Ш, т. е. положительный(+) и отрицательный (—) зажимы генератора 2 должны с помощью рубильника или другого выключателя f ₂ соединяться с одноименными зажимами сборных шин; 2) э. д. с. генератора 2 должна равняться напряжению на шинах. При соблюдении этих условий при подключении генератора 2 к шинам с помощью рубильника не возникает "никакого толчка тока и этот генератор после его включения будет работать без нагрузки, на холостом ходу.

Для выполнения и проверки этих условий включения поступают следующим образом. Генератор 2 приводят во вращение с номинальной скоростью и возбуждают до нужного напряжения. Его напряжение измеряют с помощью.вольтметра Fi и вольтметрового переключателя П, для чего последний ставят в положение 2—2. Напряжение шин измеряют тем же вольтметром в положении переключателя Ш — Ш. Чтобы одновременно проверить соответствие полярностей, вольтметр У_г должен быть магнитоэлектрического типа. Тогда при включении вольтметра по схеме, изображенной на рис. 9-20, отклонения его стрелки при правильной полярности генератора 2 и шин будут происходить в одинаковую сторону. Если полярность генератора 2 неправильна, то необходимо переключить два конца от его якоря. Нужная величина напряжения генератора достигается путем регулирования его тока возбуждения t_B2 с помощью реостата.

Возможен также другой способ контроля правильности условий включения — с помощью вольтметра V₂, подключенного к зажимам одного полюса рубильника Р₂. Если другой полюс (нож) рубильника включить, то при равенстве напряжений и правильной полярности генераторов показание вольтметра V₂ будет равно нулю.

При включении генератора 2 с неправильной полярностью в замкнутой цепи, образованной якорями обоих генераторов (рис, 9-20) и шинами, э. д. с. обоих генераторов будут складываться. Так как сопротивление этой цепи мало, то возникают условия, эквивалентные короткому замыканию, что приводит к аварии. При пра-

вильной полярности, но неравных напряжениях генераторов в указанной цепи возникнет уравнительный ток

величина которого также может оказаться большой.

При включении нагрузки уравнительный ток вызывает увеличение тока одного генератора и уменьшение тока другого, в результате чего генераторы на-

гружаются неодинаково. Параллельная работа генераторов параллельного возбуждения. При

параллельной работе двух или более генераторов их напряжения U всегда равны, так как генераторы включены на общие шины. Поэтому для случая работы двух генераторов их уравнения напряжения можно написать в следующем виде:

Рис. 9-20 Схема параллельной работы генераторов параллельного возбуждения

После включения генератора 2 (рис. 9-20) на шины его можно нагрузить током. Для этого нужно увеличить э. д. с. генератора Е_а2, которая станет больше U, в результате чего в якоре генератора 2 возникнет ток I_ai 1см. уравнение (9-16)]. Тогда при неизменном токе нагрузки ток 1_аХ уменьшится. Если э. д. с. Е_а1 остается постоянной, то разность Е_а1 — /_о1/?_а1 не будет уже равна прежнему значению напряжения на шинах и U увеличится. Поэтому для поддержания U = const одновременно с увеличением Е_а2 нужно уменьшать Е_а1, Изменение Е_а1 и Е_аг возможно двояким путем: изменением тока возбуждения t_B или скорости вращения п. В обоих случаях генератор и ^его первичный двигатель изменят свою мощность. В эксплуатационных условиях обычно изменяют ток возбуждения, В этом случае первичный двигатель работает на своей естественной характеристике п = f (P). При изменении нагрузки двигателя его скорость

также изменится и его регулятор в случае использования теплового или гидравлического двигателя изменит подачу топлива, пара или воды в двигатель.

Таким образом, если желательно, например, генератор / разгрузить и передать его нагрузку на генератор 2, то поступают следующим образом: уменьшают i_Bl (или nj и одновременно увеличивают t_B2 (или п₂) до тех пор, пока не будет 1_Х = 0. После этого генератор / можно отключить от сети. Если бы ток /_в1 был уменьшен слишком сильно, то возникло бы положение, при котором Е_а1 < U. При этом 1_а1 и /_х изменили бы свой знак [см. уравнение (9-16)], т. е. свое направление. При этом генератор / стал бы работать

в режиме двигателя, потребляя энергию от генератора 2. Для теплового или гидравлического первичного двигателя такой режим недопустим, так как может вызвать аварию двигателя. Необходимо иметь в виду, что

Рис. 9-21. Параллельная работа генераторов в режиме внешних характеристик

вследствие малости R_al и R_a2 даже малые изменения токов г_в1 и i_B2 способны вызвать большие изменения токов генераторов, так как, согласно уравнению (9-16), изменения Е_а1 и Е_аг при U = const должны компенсироваться изменениями I_aiR_ai и /_О2#_в2. Поэтому регулирование токов возбуждения генераторов должно производиться осторожно и достаточно плавно. В условиях эксплуатации напряжение U часто регулируется автоматическими регуляторами токов возбуждения генераторов. При этом характеристики регуляторов подбираются таким образом, чтобы обеспечить правильное распределение нагрузок между генераторами.

Если генвраторы работают параллельно без регулирования токов возбуждения, то распределение нагрузок между ними зависит от вида их внешних характеристик. Пусть, например, внешние характеристики двух генераторов одинаковой мощности 1 и 2 изображаются кривыми У и 2 на рис. 9-21. Если генераторы включены на параллельную работу при холостом ходе, то эти характеристики исходят из одной точки U_o на оси ординат. Если затем подключить к генераторам некоторую нагрузку, то напряжение упадет до некоторого значения U, общего для обоих генераторов. При этом генератор 1, имеющий более «мягкую» внешнюю характеристику, будет нагружаться меньшим током (1^, чем генератор 2 (/₂), имеющий более «жесткую» характеристику. Зависимость U от общего тока нагрузки / — Ii + I₂ изобразится на рис. 9-21 в виде кривой 3,

Если мощности генераторов 1 и 2 различны, то более правильно о распределении нагрузки между ними можно судить, если начертить характеристики / и 2 на рис. 9-21 в функции относительных токов:

При совпадении таких характеристик обоих генераторов распределение нагрузок между ними происходит пропорционально их номинальным мощностям, что является наиболее выгодным.

При трех и более параллельно работающих генераторах также имеют место описанные выше явления, и анализ их работы можно произвести аналогичным образом.

Параллельная работа генераторов смешанного возбуждения. Упрощенная схема параллельной работы двух генераторов смешанного возбуждения с согласным включением последовательных обмоток изображена на рис. 9-22.

Если показанный на рис. 9-22 уравнительный провод аб отсутствует, то устойчивая параллельная работа невозможна. Действительно, пусть при отсутствии этого провода ток 1_г первого генератора по какой-либо случайной

причине (например, вследствие увеличения скорости вращения генератора) несколько увеличился. Тогда действие последовательной обмотки возбуждения этого генератора усилится, его э. д. с. Е_а1 возрастет, что вызовет дальнейшее увеличение /₁₍ и т. д. Одновременно ток /₂ и э. д. с.Е_а2 второго генератора будут беспрерывно уменьшаться. В результате возможна значительная перегрузка генератора 1, а генератор 2 разгрузится и даже может перейти в двигательный режим.

При наличии уравнительного провода аб параллельная работа будет протекать нормально, так как случайное приращение тока якоря одного генератора распределителя между последовательными обмотками возбуждения обоих генераторов и вызовет увеличение э. д. с. обоих генераторов.

Можно также перекрестить последовательные обмотки возбуждения обоих генераторов: обмотку генератора / включить последовательно в цепь якоря генератора 2 и наоборот.

Параллельная работа генераторов смешанного возбуждения со встречным включением последовательных обмоток происходит ^без подобных затруднений.

Рис. 9-22. Схема параллельной работы генераторов смешанного возбуждения с согласным включением последовательных обмоток

Содержание
Предыдущий § Следующий