Содержание  Главная (библиотека)
Предыдущий § Следущий

5-9. Генераторы

а) Классификация генераторов по способу возбуждения. В зависимости от способа возбуждения основного магнитного поля машины различают генераторы с независимым, параллельным, последовательным и смешанным возбуждением.

Генератор, обмотка возбуждения которого получает питание от постороннего источника тока (например,от аккумуляторной батареи или от другого генератора постоянного тока), называется генератором с независимым возбуждением (рис. 5-41,а).

Генератор с параллельным возбуждением имеет обмотку возбуждения, приключенную параллельно к якорю (рис. 5-41,б). В генераторе последовательного возбуждения обмотка возбуждения соединена последовательно с якорем (рис. 5-41,в).

В генераторе со смешанным возбуждением на главных полюсах помещаются две обмотки: одна из них соединяется параллельно, другая — последовательно с якорем (рис. 5-41,г).

По параллельной обмотке возбуждения проходит небольшой ток, составляющий 1—5% номинального тока якоря. Она выполняется обычно с большим числом витков из проводника относительно небольшого сече-

Рис. 5-41. Генераторы постоянного тока.

Рис. 5-42. Генератор с независимым возбуждением. Рис. 5-43. Характеристика холостого хода.

ния. По последовательной обмотке возбуждения проходит полный ток якоря, поэтому она выполняется с небольшим числом витков из проводника относительного большого сечения.

Генераторы малой мощности выполняются иногда с постоянными магнитами; их можно назвать магнитоэлектрическими. По свойствам они приближаются к генераторам с независимым возбуждением.

На щитке машины указываются номинальные величины: мощность (электрическая мощность на зажимах для генератора или мощность на валу для двигателя в ваттах или киловаттах), напряжение, ток, скорость вращеиия.

Рис. 5-50. Характеристика холостого хода, искривленная в начальной части.

то приходится переходить к специальному выполнению его главных полюсов. Полюсы при этом собирают из листов, показанных на рис. 5-49,а, или их выполняют, как показано на рис. 5-49,б. В обоих случаях в полю-сзх получаются участки (а и b или участки сплошных листов), которые насыщаются при малом значении потока, вследствие чего характеристика холостого хода искривляется в своей начальной части (рис. 5-50). Генераторы с такой характеристикой применяются в качестве возбудителей, например, для турбогенераторов, для которых требуется изменять их ток возбуждения в широких пределах.

Обмотка возбуждения должна быть присоединена к зажимам якоря таким образом, чтобы ток, проходящий по этой обмотке, увеличивал поток остаточного магнетизма, в противном случае машина не может самовозбудиться.

Убедиться в наличии остаточного магнетизма можно путем измерения напряжения при холостой работе машины с отключенной обмоткой возбуждения. Если при включении обмотки возбуждения напряжение уменьшается, то это указывает на неправильное присоединение обмотки возбуждения. Следует или поменять местами ее концы, или изменить направление вращения машины. Обычно применяют первый способ. Генераторы с параллельным возбуждением часто встречаются на практике.

Так как ток, ответвляющийся в обмотку возбуждения, составляет небольшую долю номинального тока, то характеристика холостого хода генератора с параллельным возбуждением, снятая для напряжения на зажимах, а не для э. д. с, практически не отличается от той же характеристики генератора с независимым возбужде-

нием; то же можно сказать и о регулировочной характеристике.

Внешняя характеристика генератора с параллельным возбуждением U = f(I) при п = const и r_B = const представлена на рис. 5-51. Верхняя кривая здесь представляет собой внешнюю характеристику при постоянном токе возбуждения.

Понижение напряжения на зажимах генератора с параллельным возбуждением будет больше, чем на зажимах генератора независимого возбуждения, работающего при постоянном токе возбуждения. У генератора с параллельным возбуждением напряжение понижается не только из-за реакции якоря и внутренних сопротивлений цепи якоря, но и вследствие уменьшения тока возбуждения.

При некотором нагрузочном токе дальнейшее уменьшение внешнего сопротивления влечет за собой не увеличение тока, а его уменьшение. Этот наибольший возможный ток I_кр генератора с параллельным возбуждением называется критическим током (рис. 5-51).

Представленный на рис. 5-51 вид внешней характеристики объясняется следующим образом. Если мы при критическом токе уменьшим сопротивление внешней цепи, то в первый момент ток в якоре возрастет. Это вызовет возрастание реакции якоря и внутреннего падения напряжения, а следовательно, понижение напряжения «а его зажимах, которое еще больше уменьшится вследствие обусловленного им уменьшения тока возбуждения. В результате установится режим работы, при котором напряжение будет снижено на относительно большую величину (например, на 30%),

Рис. 5-5 Г. Внешняя характеристика генератора с параллельным возбуждением.

Рис. 5-52. Генератор с последовательным возбуждением. Рис. 5-53. Внешняя характеристика генератора с последовательным возбуждением.

чем было уменьшено внешнее сопротивление (например, на 20%), что и приводит к уменьшению нагрузочного тока.

Когда сопротивление внешней цепи равно нулю, т. е. при коротком замыкании, ток якоря равен I_к (рис. 5-51). Этот ток обусловлен наличием остаточного магнетизма. Для больших машин он может быть больше номинального.

Внезапное короткое замыкание для генератора с параллельным возбуждением так же опасно, как и для генератора с независимым возбуждением. Магнитный поток здесь не может быстро уменьшиться из-за большой индуктивности обмотки возбуждения; следовательно, и э. д. с, наведенная им в обмотке якоря, будет уменьшаться постепенно, что приводит к большим значениям тока в цепи якоря в процессе перехода к установившемуся режиму короткого замыкания.

Поэтому генераторы с параллельным возбуждением также должны быть снабжены предохранителями, причем при большой их мощности часто устанавливаются быстродействующие выключатели, отключающие ко-роткозамкнутую цепь еще до того, как ток якоря достиг опасных значений.

г) Генератор с последовательным возбуждением. Схема генератора с последовательным возбуждением приведена на рис. 5-52.

Характеристику холостого хода этого генератора можно снять только при питании обмотки возбуждения от постороннего источника.

Внешняя характеристика генератора показана на рис. 5-53. Так как одновременно с током в якоре возрастает и

¹ Встречается название «сериесный генератор».

Рис. 5-54. Генератор со смешанным возбуждением.

Рис. 5-55. Внешние характеристики генераторов со смешанным возбуждением.

ток в обмотке возбуждения, то напряжение растет вместе с нагрузкой. Однако напряжение будет расти только до некоторого предела, так как дальнейшее увеличение тока в обмотке возбуждения увеличивает магнитный поток лишь в небольшой степени из-за насыщения стальных участков магнитной цепи машины. Ток в обмотке якоря вызывает все большее уменьшение напряжения как вследствие реакции якоря, так и вследствие падения напряжения в сопротивлении цепи якоря. Поэтому в дальнейшем при увеличении нагрузочного тока напряжение уменьшается. Генераторы с последовательным возбуждением на практике применяются в редких случаях и только в специальных схемах, д) Генератор со смешанным возбуждением. Схема генератора со смешанным возбуждением¹ приведена на рис. 5-54. Можно ее изменить, соединив конец параллельной обмотки возбуждения а с точкой b. Полученная в этом случае схема принципиально не будет отличаться от приведенной на рис. 5-54.

Мы видели, что у генератора с параллельным возбуждением напряжение при увеличении нагрузки падает и что для поддержания его постоянным нужно увеличивать ток возбуждения.

В генераторе со смешанным возбуждением последовательная обмотка при увеличении нагрузки автоматически увеличивает магнитный поток соответственно току, проходящему по ней.

¹ Встречается название «компаундный генератор».

Таким образом, создается возможность иметь почти постоянное напряжение при любых нагрузках. Внешняя характеристика генератора имеет вид, представленный на рис. 5-55 (кривая а). Для получения этой характеристики последовательную обмотку нужно присоединить таким образом, чтобы поток, создаваемый ею, складывался с потоком, создаваемым параллельной обмоткой. Такое соединение последовательной обмотки называется согласным. Оно наиболее часто применяется на практике. При встречном (дифференциальном) включении обеих обмоток — последовательной и параллельной — напряжение при увеличении нагрузки будет резко падать (кривая с на рис. 5-55).

В некоторых случаях применяются генераторы, которые автоматически поддерживают приблизительно постоянное напряжение в конце линии на зажимах приемников. Их внешняя характеристика представлена на рис. 5-55 (кривая b).

Содержание  Главная (библиотека)
Предыдущий § Следущий