Генератор постоянного тока с независимым возбуждением: Генератор с независимым возбуждением

Генератор с независимым возбуждением

Какие различают схемы возбуждения генераторов постоянного тока? Приведите схемы возбуждения.

Свойства генераторов постоянного тока обусловлены в основном способом питания обмотки возбуждения. В зависимости от этого различают следующие типы генераторов:

1) с независимым возбуждением — обмотка возбуждения получает питание от постороннего источника постоянного тока;

2) с параллельным возбуждением — обмотка возбуждения подключена к обмотке якоря параллельно нагрузке;

3) с последовательным возбуждением — обмотка возбуждения включена последовательно с обмоткой якоря и нагрузкой;

4) со смешанным возбуждением — имеются две обмотки возбуждения: одна подключена параллельно нагрузке, а другая — последовательно с ней. Ток, протекающий в обмотке возбуждения основных полюсов, создает магнитный поток.

Электрические машины постоянного тока следует различать по способу возбуждения и схеме включения обмотки возбуждения.

Генераторы постоянного тока могут выполняться с независимым, параллельным, последовательным и смешанным возбуждением. Следует заметить, что теперь применение в качестве источников энергии генераторов постоянного тока очень ограничено.

Обмотка возбуждения генератора постоянного тока с независимым возбуждением получает питание от независимого источника — сети постоянного тока, специального возбудителя, преобразователя и др. (рис. 1, а). Эти генераторы применяются в мощных системах, когда напряжение возбуждения должно быть выбрано отличным от напряжения генератора, в системах регулирования скорости вращения двигателей, которые питаются от генераторов и других источников.

Значение тока возбуждения мощных генераторов составляет 1,0—1,5% от тока генераторов и до десятков процентов для машин мощностью порядка десятков ватт.

Рис. 1. Схемы генераторов постоянного тока: а — с независимым возбуждением; б — с параллельным возбуждением; в — с последовательным возбуждением; г — со смешанным возбуждением П — потребители

У генератора с параллельным возбуждением обмотка возбуждения включается на напряжение самого генератора (смотрите рис. 1,б). Ток якоря Iя равен сумме токов нагрузки Iп и тока возбуждения Iв: Iя = Iп + Iв

Генераторы выполняются обычно для средних мощностей.

Обмотка возбуждения генератора с последовательным возбуждением включена последовательно в цепь якоря и обтекается током якоря (рис. 1, в). Процесс самовозбуждения генератора протекает очень бурно. Такие генераторы практически не используются. В самом начале развития энергетики применялась

система передачи энергии с последовательно включенными генераторами и двигателями последовательного возбуждения.

Генератор со смешанным возбуждением имеет две обмотки возбуждения — параллельную ОВП и последовательную ОВС обычно с согласным включением (рис. 1, г). Параллельная обмотка может быть включена до последовательной («короткий шунт») или после нее («длинный шунт»). МДС последовательной обмотки обычно невелика и рассчитана только на компенсацию падения напряжения в якоре при нагрузке. Такие генераторы теперь также практически не применяются.

Схемы возбуждения двигателей постоянного тока подобны схемам для генераторов. Двигатели постоянного тока большой мощности выполняются обычно с независимым возбуждением. У двигателей параллельного возбуждения обмотка возбуждения получает питание от того же источника энергии, что и двигатель. Обмотка возбуждения включается непосредственно на напряжение источника энергии, чтобы не сказывалось влияние падения напряжения в пусковом сопротивлении (рис. 2).

Рис. 2. Схема двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением

Ток сети Ic составляется из тока якоря Iя и тока возбуждения Iв.

Схема двигателя последовательного возбуждения подобна схеме на рис. 1, в. Благодаря последовательной обмотке вращающий момент при нагрузке возрастает больше, чем у двигателей параллельного возбуждения, при этом скорость вращения уменьшается. Это свойство двигателей определяет их широкое применение в приводах электровозной тяги: в магистральных электровозах, городском транспорте и др. Падение напряжения в обмотке возбуждения при номинальном токе составляет единицы процентов от номинального напряжения.

Двигатели смешанного возбуждения из-за наличия последовательной обмотки в некоторой мере имеют свойства двигателей последовательного возбуждения. В настоящее время они практически не применяются. Двигатели параллельного возбуждения иногда выполняются со стабилизирующей (последовательной) обмоткой, включаемой согласно с параллельной обмоткой возбуждения, для обеспечения более спокойной работы при пиках нагрузки. МДС такой стабилизирующей обмотки невелика — единицы процентов от основной МДС.

Приведите характеристики генераторов независимого, параллельного и смешанного возбуждений.

Характерной особенностью генератора с независимым возбуждением (рис. 1) является то, что его ток возбуждения Iв не зависит от тока якоря Iя, а определяется только напряжением Uв подаваемым на обмотку возбуждения, и сопротивлением Rв цепи возбуждения. 

Рис. 1. Принципиальная схема генератора с независимым возбуждением

Обычно ток возбуждения невелик и составляет 2—5 % номинального тока якоря. Для регулирования напряжения генератора в цепь обмотки возбуждения часто включают регулировочный реостат Rрв. На тепловозах ток Iв регулируют путем изменения напряжения Uв.

Характеристика холостого хода генератора (рис. 2, а) — зависимость напряжения Uo при холостом ходе от тока возбуждения Iв при отсутствии нагрузки Rн, т. е. при Iн = Iя = 0 и при постоянной частоте вращения п. При холостом ходе, когда цепь нагрузки разомкнута, напряжение генератора Uo равно его э. д. с. Eo = cЕФn.

Так как при снятии характеристики холостого хода частота вращения nподдерживается неизменной, то напряжение Uo зависит только от магнитного потока Ф. Поэтому характеристика холостого хода будет подобна зависимости потока Ф от тока возбуждения Iя (магнитной характеристике магнитной цепи генератора).

Характеристику холостого хода легко снять экспериментально, постепенно увеличивая ток возбуждения от нуля до значения, при котором U0 = 1,25Uном, а затем уменьшая ток возбуждения до нуля. При этом получаются восходящая 1 и нисходящая 2 ветви характеристики. Расхождение этих ветвей объясняется наличием гистерезиса в магнитопроводе машины. При Iв = 0 в обмотке якоря потоком остаточного магнетизма индуцируется остаточная э. д. с. Еост, которая обычно составляет 2—4 % номинального напряжения Uном.

При малых токах возбуждения магнитный поток машины невелик, поэтому в этой области поток и напряжение Uo изменяются прямо пропорционально току возбуждения и начальная часть этой характеристики представляет собой прямую. При увеличении тока возбуждения магнитная цепь генератора насыщается и нарастание напряжения Uo замедляется.

Чем больше становится ток возбуждения, тем сильнее сказывается насыщение магнитной цепи машины и тем медленнее возрастает напряжение U0. При очень больших токах возбуждения напряжение Uo практически перестает возрастать.

Характеристика холостого хода позволяет судить о значении возможного напряжения и о магнитных свойствах машины. Номинальное напряжение (указанное в паспорте) для машин общего применения соответствует насыщенной части характеристики («колену» этой кривой). В тепловозных генераторах, требующих регулирования напряжения в широких пределах, используют как криволинейную, так и прямолинейную ненасыщенную часть характеристики.

Э. д. с. машины изменяется пропорционально частоте вращения n, поэтому при n2 < n1 характеристика холостого хода лежит ниже кривой для п1. При изменении направления вращения генератора изменяется направление э. д. с. Е, индуцированной в обмотке якоря, а следовательно, и полярность щеток.

Внешняя характеристика генератора (рис. 2, б) представляет собой зависимость напряжения U от тока нагрузки Iп = Iя при постоянных частоте вращения n и токе возбуждения Iв. Напряжение генератора U всегда меньше его э. д. с. Е на значение падения напряжения во всех обмотках, включенных последовательно в цепь якоря.

С увеличением нагрузки генератора (тока обмотки якоря I_Я — I_Н) напряжение генератора уменьшается по двум причинам:

1) из-за увеличения падения напряжения в цепи обмотки якоря,

2) из-за уменьшения э. д. с. в результате размагничивающего действия потока якоря. Магнитный поток якоря несколько ослабляет главный магнитный поток Ф генератора, что приводит к некоторому уменьшению его э. д. с. Е при нагрузке по сравнению с э. д. с. Ео при холостом ходе.

Изменение напряжения при переходе от режима холостого хода к номинальной нагрузке в рассматриваемом генераторе составляет 3 — 8℅ от номинального.

Если замкнуть внешнюю цепь на очень малое сопротивление, т. е. произвести короткое замыкание генератора, то напряжение его падает до нуля. Ток в обмотке якоря Iк при коротком замыкании достигнет недопустимого значения, при котором может перегореть обмотка якоря. В машинах малой мощности ток короткого замыкания может в 10—15 раз превысить номинальный ток, в машинах большой мощности это соотношение может достигать 20—25. 

Рис. 2. Характеристики генератора с независимым возбуждением: а — холостого хода, б — внешняя, в — регулировочная

Регулировочная характеристика генератора (рис. 2, в) представляет собой зависимость тока возбуждения Iв от тока нагрузки Iн при неизменном напряжении U и частоте вращения п. Она показывает, как надо регулировать ток возбуждения, чтобы поддерживать постоянным напряжение генератора при изменении нагрузки. Очевидно, что в этом случае по мере роста нагрузки нужно увеличивать ток возбуждения.

Достоинствами генератора с независимым возбуждением являются возможность регулирования напряжения в широких пределах от 0 до Umax путем изменения тока возбуждения и малое изменение напряжения генератора под нагрузкой. Однако он требует наличия внешнего источника постоянного тока для питания обмотки возбуждения.

Генератор независимого возбуждения

Характеристики генератора представляют собой графическое изображение зависимостей между основными величинами, определяющими его работу и свойства. Подробные схемы и объяснения по практическому снятию характеристик даны в соответствующих руководствах или указаниях по выполнению лабораторных работ. Здесь рассмотрим только вопросы принципиального характера.
Основными характеристиками генераторов постоянного тока являются характеристики холостого хода, нагрузочная, внешняя и регулировочная. Все они представляют собой различные функциональные зависимости при одном общем условии: частота вращения генератора п = const.
Характеристика холостого хода. Это зависимость ЭДС обмотки якоря при разомкнутой внешней цепи от тока возбуждения, т. е. Е0 — f (/в) при /я = О. При холостом ходе, когда цепь нагрузки разомкнута, напряжение на зажимах генератора равно ЭДС, т. — 1,25) U НОм» затем уменьшают ток /в до нуля и вновь увеличивают до первоначального значения. При этом получаются нисходящая и восходящая ветви характеристики, \выходящие из одной точки. Расхождение этих ветвей объясняется наличием гистерезиса (петля гистерезиса) в магнитопроводе машины. При /в = О вольтметр зафиксирует «остаточное» напряжение (или ЭДС), равное 1—3 % от UHQм. Наличие Еост объясняется остаточным магнетизмом в стали полюсов.
Для практических целей используется не та или иная ветвь характеристики, а средняя линия, проведенная между ними. По ней судят о свойствах магнитной цепи машины, степени ее насыщения, некоторых технико-экономических показателях, как об этом уже говорилось в п. 2.3.

Рис. 2. Характеристики генератора независимого возбуждения

Нагрузочная характеристика. Эго зависимость напряжения на выводах якоря генератора от тока возбуждения при неизменном токе нагрузки, т. е. Ur = f (/в) при /я = = const (кривая 2 на рис. 2, а).
Напряжение на зажимах генератора всегда меньше ЭДС вследствие падения напряжения в якорной цепи и размагничивающего действия реакции якоря, поэтому нагрузочная характеристика располагается ниже и правее характеристика холостого хода.
Для снятия данной характеристики генератору сообщают номинальную частоту вращения, а затем, постепенно выводя регулировочный резистор в цепи возбуждения, повышают ЭДС до значения, превышающего номинальное напряжение на 10—15 %. После этого включают нагрузку и устанавливают номинальный ток в ней. При номинальных значениях тока и напряжения записывают значение тока возбуждения. Затем с помощью регулировочного резистора изменяют ток возбуждения и записывают несколько показаний амперметра в цепи возбуждения.
Как видно из графика, нагрузочная характеристика подобна характеристике холостого хода, потому что последняя является частным случаем нагрузочной характеристики, когда ток нагрузки равен нулю.
Знание нагрузочных характеристик необходимо для построения других характеристик, в том числе характеристик тормозных режимов локомотивов, когда их двигатели работают в генераторном режиме.

Регулировочная характеристика. Это зависимость тока возбуждения от тока нагрузки /в = f (/„) при Ur = const (рис. 2, в). Она показывает, каким образом следует регулировать ток возбуждения, чтобы поддержать постоянным напряжение генератора при изменении нагрузки.
Необходимость увеличения тока возбуждения для поддержания постоянства напряжения при росте нагрузки очевидна: нужно увеличить магнитный поток Ф, т. е. ЭДС Е, чтобы напряжение оставалось всегда равным номинальному.
Регулировочную характеристику, как и все другие, можно снять, собрав схему на рис. 3. При токе якоря /я =
= 0 устанавливают в цепи возбуждения такой ток /во» при котором напряжение на выводах генератора равно номинальному. Затем, увеличивая нагрузку, повышают ток возбуждения, сохраняя напряжение неизменным.

Рис. 3. Схема для снятия характеристик генератора независимого возбуждения

Генераторы постоянного тока

Страница 1 из 3

Общие сведения о генераторах постоянного тока

Генераторы постоянного тока выполняются с независимым возбуждением или с самовозбуждением. Независимое возбуждение в большинстве случаев электромагнитное, т. е. на полюсах имеется обмотка возбуждения, по которой проходит постоянный ток от постороннего источника. В машинах малой мощности для создания основного магнитного потока могут применяться постоянные магниты и такие машины называются магнитоэлектрическими.
В генераторе с самовозбуждением ток для обмотки возбуждения поступает с якоря генератора. Возможны три варианта соединения обмотки возбуждения с обмоткой якоря: параллельное, последовательное и смешанное. В соответствии с этим различают генераторы параллельного возбуждения, последовательного возбуждения и смешанного возбуждения (в последнем случае в машине имеются две обмотки возбуждения). Возможно также комбинированное возбуждение, например, независимое с параллельным, независимое с последовательным и т. д.
А. Характеристики генераторов. Схема возбуждения генератора определяет его свойства, которые выражаются характеристиками генератора, т. е. зависимостями между основными величинами, определяющими работу машины. Наиболее важной величиной для генератора является напряжение U на зажимах, которое зависит от тока /„ возбуждения, от тока I нагрузки и от скорости вращения п якоря генератора. Для упрощения графического изображения характеристик и исследования их обычно рассматривается зависимость между двумя величинами при постоянстве остальных.
Зависимость напряжения U от тока /„ при постоянстве тока I и скорости вращения и выражается семейством нагрузочных характеристик U = / (/„). В* частном случае, когда / = О, получается характеристика Холостого хода.
Зависимость напряжения U от тока I при постоянстве тока /в и скорости вращения п выражается семейством внешних характеристик U = /(/). Согласно приведенному определению семейство внешних характеристик для генератора независимого возбуждения показывает зависимость напряжения U от тока I при нерегулируемой цепи возбуждения. Для того чтобы сохранить это же условие для генераторов с самовозбуждением, необходимо снимать внешние характеристики при неизменном сопротивлении гв цепи возбуждения.
В большинстве случаев приводные двигатели генераторов обеспечивают постоянство скорости вращения л. При необходимости учесть влияние изменения скорости вращения п на величину напряжения U можно воспользоваться уравнением (3-22).
Зависимость тока /в от тока / при постоянстве напряжения U и скорости вращения п выражается семейством регулировочных характеристик /в — / (/). При U = О получается характеристика короткого замыкания, для которой обычно оси координат меняют местами, т. е. строят зависимость I = / (/„).
Уже отмечалось большое влияние положения токораздела на результирующий магнитный поток главного полюса и напряжение, снимаемое с коллектора, поэтому при опытном исследовании генератора необходимо, чтобы щетки занимали неизменное положение на коллекторе. В машинах с добавочными полюсами щетки устанавливаются так, чтобы токораздел совпадал с геометрической нейтралью, а в машинах без добавочных полюсов токораздел смещается с геометрической нейтрали по вращению якоря в положение наилучшей коммутации и щеткодержатели закрепляются в этом положении.
Все характеристики могут быть построены по данным расчета генератора или сняты при его испытании.
Б. Номинальные величины. Режим работы машины при условиях, для которых она предназначена при изготовлении, называется номинальным. Номинальный режим работы характеризуется величинами, обозначенными на паспортном щитке машины: номинальным напряжением, номинальной мощностью, номинальным током, номинальной скоростью вращения и т. д.
Номинальной мощностью генератора постоянного тока называется полезная электрическая мощность машины, выраженная в ваттах или в киловаттах.
Прилагательное «номинальный» может относиться и к величинам, не указанным на паспортном щитке машины, но характеризующим номинальный режим работы, как-то: номинальный вращающий момент, номинальный ток возбуждения, номинальный к. п. д.

Генератор независимого возбуждения

Рис. 7-2. Схема генератора независимого возбуждения
На рис. 7-2 приведена схема включения генератора независимого возбуждения. Обмотка возбуждения В соединена с отдельным источником постоянного тока, мощность которого обычно составляет 1—3% номинальной мощности генератора.

Рис. 7-3. Характеристика холостого хода генератора независимого возбуждения
А.   Характеристика холостого хода. Эта характеристика снимается при разомкнутом рубильнике Р. Опыт следует начинать с тока возбуждения /в.Макс> при котором напряжение U0 (равное э. д. с. Е2) превышает номинальное на 10—20% (рис. 7-3). После этого реостатом Л в постепенно уменьшают ток до /в = 0, при котором на зажимах генератора имеется напряжение {70ст> равное 2—3% номинального, обусловленное остаточным магнитным потоком Фост индуктора. Затем изменяют направление тока в обмотке возбуждения и реостатом Яв увеличивают его. При /„ = —/в.с машина полностью размагничена и напряжение на зажимах генератора равно нулю. Дальнейшее увеличение тока возбуждения приводит к увеличению напряжения противоположной полярности до значения Сомакс. при токе — /в.макс» Для снятия восходящей ветви 2 характеристики ток возбуждения уменьшается до нуля и затем после изменения направления увеличивается до значения 4-/в.макс* при котором восходящая и нисходящая ветви характеристики соединяются, образуя узкую гистерезисную петлю, обусловленную явлением гистерезиса в магнитной цепи индуктора. При снятии характеристики холостого хода изменение тока следует производить только в одном направлении, для того чтобы точки соответствовали одной и той же гистерезис- ной петле. Для практических целей используется линия 5, расположенная между восходящей 2 и нисходящей 1 ветвями. Положение на характеристике точки N, соответствующей номинальному напряжению, определяет степень насыщения магнитной цепи. Обычно эта точка лежит в верхней части изгиба характеристики холостого хода, так как работа на прямолинейной части не обеспечивает устойчивого напряжения, а работа на насыщенной части характеристики ограничивает возможность регулирования напряжения.

Рис. 7-4. Нагрузочная характеристика и характеристические треугольники
Б. Нагрузочная характеристика. Эта характеристика располагается ниже и правее характеристики холостого хода вследствие падения напряжения в цепи якоря и размагничивающего действия реакции якоря. На рис. 7-4 линией 1 Представлена характеристика холостого хода, на которой току возбуждения /щ соответствует э. д. с.   При положении токораздела на геометрической нейтрали под влиянием тока /2 в обмотке якоря возникает поперечная реакция якоря, которая вследствие насыщения магнитной цепи оказывает размагничивающее действие, при смещении токораздела с геометрической нейтрали по вращению якоря возникает еще продольная реакция якоря. Если количество витков в катушке возбуждения (на полюсе) wH, то ток возбуждения, соответствующий общей размагничивающей реакции Fad якоря,

Результирующая намагничивающая сила, создающая основной магнитный поток в генераторе, определяется током /в<р = /В1 — 1ва и соответствующая этому току э. д. с. равна i?22. Напряжение на зажимах генератора, согласно уравнению (7-5), будет U± = Е22 /2г2. Соответствующая этому напряжению точка С лежит на нагрузочной характеристике 2, а разность Е2г — Ux определяет общее изменение напряжения при переходе от холостого хода к нагрузке /2 при токе возбуждения /В1.
Прямоугольный треугольник ABC, сторона которого АВ соответствует реакции Fa& якоря в масштабе тока возбуждения, и сторона ВС — падению напряжения /2г2 в масштабе напряжения, называется характеристическим треугольником.
При постоянной нагрузке падение напряжения /2г2 остается практически постоянным, а размагничивающее действие реакции якоря изменяется, поэтому в треугольниках ABC, АхВх и А2В2С2 стороны ВС = ВхСг = В2С2 и AXBX < АВ < А2В2.
При снятых характеристиках холостого хода и нагрузочной построение характеристического треугольника позволяет определить размагничивающее действие реакции якоря. Для этого необходимо при установленном токе возбуждения /В1 определить напряжение на зажимах генератора UA (точку С) и прибавить к нему падение напряжения в цепи якоря /2г2. Затем через точку В провести линию параллельную оси абсцисс до пересечения с характеристикой холостого хода. Полученный отрезок АВ является размагничивающей реакцией якоря в масштабе тока возбуждения.

Рис. 7-5. Внешняя характеристика генератора независимого возбуждения
В. Внешняя характеристика. При снятии внешней характеристики цепь возбуждения не регулируется, т. е. в генераторе независимого возбуждения ток /в поддерживается постоянным. Путем изменения сопротивления внешней цепи изменяется ток / нагрузки генератора. При увеличении нагрузки напряжение на зажимах генератора уменьшается под влиянием двух причин: реакции якоря и падения напряжения в цепи якоря (рис. 7-5).

По внешней характеристике определяется изменение напряжения генератора: повышение напряжения при снятии нагрузки и понижение при увеличении нагрузки. — Относительное изменение напряжения равно разности напряжения при холостом ходе и напряжения при номинальной нагрузке в долях номинального напряжения (7-9)
Относительное изменение напряжения зависит от сопротивления Цепи якоря и от влияния реакции якоря, в машинах без компенсационной обмотки ДС/jjj составляет 0,05-т-0,15.
Внешнюю характеристику можно построить по характеристике холостого хода и характеристическому треугольнику (рис. 7-6). В координатных осях U и /в строится характеристика 1 холостого хода и характеристический треугольник ABC, определенный ранее по характеристикам холостого хода и нагрузочной для номинального тока /н нагрузки. Характеристический треугольник располагается так же, как на рис. 7-4, т. е. его вертикальный катет ВС совпадает с линией установленного тока возбуждения /в1, а вершина А находится на характеристике холостого хода. Положение вершины С
определяет напряжение U на зажимах генератора при номинальной
нагрузке. Это дает возможность получить две точки внешней’ характеристики 2 в координатных осях / и V для установленного тока возбуждения: напряжение U0, соответствующее холостому ходу, и напряжение Ult соответствующее номинальной нагрузке (рис. 7-6). Промежуточные точки внешней характеристики могут быть получены в предположении, что стороны характеристического треугольника изменяются пропорционально току в цепи якоря. Для половинной нагрузки строится треугольник АХВХСХ с уменьшенными в два раза сторонами. Этот треугольник располагается таким образом, чтобы катет ВхСг совпадал с линией установленного тока возбуждения /в1, а вершина находилась на характеристике холостого хода, тогда положение вершины Сх определит величину напряжения U2 для половинной нагрузки генератора. Таким же образом может быть определено напряжение и для других значений нагрузки.

Рис. 7-6. Построение внешней характеристики генератора независимого возбуждения
Г. Регулировочная характеристика. Из внешней характеристики следует, что для поддержания постоянства напряжения на зажимах генератора при уменьшении нагрузки требуется также уменьшать ток возбуждения, а при увеличении нагрузки увеличивать ток возбуждения.
На рис. 7-7 показана регулировочная характеристика, снятая при увеличении нагрузки от нуля до номинальной. В этом случае изменение тока возбуждения определяется отношением
(7-10)
Регулировочная характеристика, так же как внешняя, может быть построена по характеристике холостого хода и характеристическому треугольнику.
Д. Характеристика короткого замыкания. Эта характеристика снимается при напряжении на зажимах генератора, равном нулю, и
строится зависимость / = / (7В), которая обычно выражается прямой линией (рис. 7-8).
Генераторы независимого возбуждения обеспечивают достаточное для практики постоянство напряжения без регулирования его при изменении нагрузки и устойчивую работу при изменении напряжения от нуля до номинального значения.

Рис. 7-8. Характеристика короткого замыкания генератора независимого возбуждения
Недостатком генераторов является необходимость источника постоянного тока для возбуждения. Однако в некоторых случаях

Рис. 7-7. Регулировочная характеристика генератора независимого возбуждения
независимость напряжения цепи возбуждения от напряжения генератора используется как для регулирования напряжения генератора в большом диапазоне, так и для возможности выполнения обмотки возбуждения.
Генераторы независимого возбуждения применяются в установках, где требуется широкий диапазон регулирования напряжения и при напряжении до 12 в и свыше 500 в, когда изготовление обмотки параллельного возбуждения затруднено.

Генераторы постоянного тока | Эксплуатация электрических машин и аппаратуры | Архивы

Страница 23 из 74

Распространены генераторы постоянного тока независимого, параллельного и смешанного возбуждения.
Генератор независимого возбуждения (рис 77) в качестве источника питания обмотки полюсов может иметь аккумулятор, выпрямитель или генератор постоянного тока, называемый в этом случае возбудителем.
Характеристика холостого хода (рис. 78, а) — зависимость напряжения генератора при холостом ходе от тока возбуждения при постоянной скорости вращения — имеет восходящую и нисходящую ветви. Восходящая получается при первом намагничивании и отсутствии остаточного магнетизма. Нисходящая получается приуменьшении тока возбуждения. При отсутствии тока возбуждения генератор будет иметь некоторое напряжение UOCT остаточного магнетизма.

Рис. 77. Схема генератора независимого возбуждения.

Внешняя характеристика генератора — зависимость напряжения от тока нагрузки при постоянном токе возбуждения и скорости вращения — показана кривой 1 (рис. 78, б).
Понижение напряжения на зажимах генератора с ростом нагрузки вызвано двумя причинами:
усилением реакции якоря вследствие увеличения тока нагрузки, что ведет к размагничиванию машины и уменьшению э. д. с., увеличением падения напряжения в цепи якоря. Изменение напряжения на зажимах генератора независимого возбуждения бывает в пределах 5—10%.

Регулировочная характеристика — зависимость тока возбуждения от тока нагрузки при постоянном напряжении и скорости вращения — показана кривой 1 (рис. 78, е). Для поддержания напряжения постоянным с ростом нагрузки нужно увеличивать ток возбуждения. Относительное изменение тока возбуждения при изменении нагрузки в пределах номинальной составляет 20—25%.
Основной недостаток генераторов независимого возбуждения — нужда в постороннем источнике постоянного тока. Основные достоинства — возможность регулировать напряжение в широких пределах и сравнительно жесткая внешняя характеристика.

Генератор параллельного возбуждения (рис. 79) возбуждается по принципу самовозбуждения. Этот принцип основан на том, что магнитная система машины, будучи намагниченной, сохраняет небольшой магнитный поток остаточного магнетизма в пределах 2—3% от полного потока. При вращении генератора в якорной обмотке от потока остаточного магнетизма наводится небольшая остаточная э. д. с., под действием которой в обмотке возбуждения возникает небольшой ток, он создает добавочный магнитный поток.

Рис. 79. Схема генератора параллельного возбуждения.

Рис. 78. Характеристика генераторов постоянного тока:
а — характеристика холостого хода; б — внешние характеристики; 1 — независимого; 2 — параллельного; 3 и 4 — смешанного возбуждения; в — регулировочные характеристики; 1 — независимого и параллельного возбуждения; 2 и 3 — смешанного возбуждения.
Если направление добавочного потока совпадает с остаточным, то результирующий поток увеличивается. Увеличенный поток наведет большую э. д. с., которая вызовет больший ток возбуждения и больший магнитный поток и т. д. до тех пор, пока напряжение холостого хода генератора не будет равно падению напряжения в цепи возбуждения.
Самовозбуждение генератора постоянного тока возможно при соблюдении следующих условий: магнитная система генератора имеет остаточный магнетизм;
обмотка возбуждения включена согласованно с обмоткой якоря, то есть направление добавочного потока совпадает с остаточным;

сопротивление цепи возбуждения должно быть  меньше определенной величины, называемым критическим сопротивлением.

Рис. 80. Схема генератора смешанного возбуждения.
Генераторы параллельного возбуждения имеют характеристику холостого хода и регулировочную характеристику такого же вида, как и генераторы независимого возбуждения.
Внешнюю характеристику генератора параллельного возбуждения снимают при постоянном сопротивлении цепь возбуждения, она менее жесткая, чем в генераторе независимого возбуждения (кривая 2, рис. 78. б). Это объясняется тем, что. кроме размагничивающего действия реакции якоря и падения напряжения в цепи якоря в генераторах параллельного возбуждения действует еще третья причина — уменьшение тока возбуждения вследствие уменьшения напряжения от действия первых двух причин. Внешняя характеристика генератора параллельного возбуждения имеет характерный перегиб, за которым уменьшение сопротивления нагрузки сопровождается уменьшением тока и сбросом напряжения.
Генераторы параллельного возбуждения широко используют при спокойной, медленно изменяющейся нагрузке и в тех случаях, когда допустимо изменение напряжения в известных пределах.
Генератор смешанного возбуждения имеет две обмотки возбуждения: параллельную и последовательную, они уложены на одних и тех же сердечниках и включаются согласованно, то есть их потоки складываются (рис. 80).
При холостом ходе магнитный поток создается только параллельной обмоткой, так как в этом случае последовательная обмотка не обтекается током. Поэтому характеристика холостого хода такая же, как и генератора параллельного возбуждения.
Вид внешней характеристики генератора смешанного возбуждения зависит от соотношения намагничивающих сил параллельной и последовательной обмоток возбуждения. При нагрузке генератора магнитный поток последовательной обмотки частично или полностью компенсирует действие реакции якоря к падение напряжения в цепи якоря. При слабо выраженной последовательной обмотке внешняя характеристика генератора смешанного возбуждения чуть выше внешней характеристики генератора параллельного возбуждения (рис. 78, б, кривая 3). При более сильно выраженной последовательной обмотке возбуждения напряжение генератора при полной нагрузке сможет сохраниться на уровне напряжения холостого хода (кривая 4, рис. 78, б).

Вид регулировочных характеристик зависит и от соотношения намагничивающих сил обмоток возбуждения. На рисунке 78, в регулировочные характеристики 2 и 3 относятся к генератору с внешними характеристиками, изображенными соответственно кривыми 3 и 4, рис. 78, б.

Генераторы смешанного возбуждения применяют в установках с часто и резко изменяющейся нагрузкой и где требуется поддерживать постоянное напряжение.

Внешняя, регулировочная и характеристика короткого замыкания генератора постоянного тока с независимым возбуждением

Внешняя характеристика генератора

Для того чтобы снять внешнюю характеристику генератора постоянного тока с независимым возбуждением, приводим генератор во вращение, и с помощью обмотки возбуждения устанавливаем ток I_в таким, чтобы получить U_хх. Затем с помощью ключа K подключаем сопротивление нагрузки и изменяем ток в цепи якоря. Снимаем внешнюю характеристику.

Схема генератора постоянного тока с независимым возбуждением для получения нагрузочной, внешней и регулировочной характеристик.

Внешняя характеристика генератора постоянного тока с независимым возбуждением.

Напряжение на якоре генератора у внешней характеристики снижается по тем же причинам, что и у нагрузочной характеристики.

Регулировочная характеристика генератора

Регулировочная характеристика снимается в следующей последовательности: генератор приводится во вращение от постороннего источника механической энергии, и с помощью тока в обмотке возбуждения на якоре генератора устанавливается напряжение на 20-25% меньше номинального. Делается это для того чтобы иметь возможность регулировать ток в обмотке возбуждения до номинального значения. Напряжение будет поддерживаться постоянным в течение всего опыта. Затем подключают нагрузку к обмотке якоря. Как только будет подключена нагрузка, по якорю начнет протекать ток I₁. В результате протекания тока уменьшится напряжение на якоре генератора. Чтобы поднять напряжение до установленного постоянного значения, нужно увеличить ток в обмотке возбуждения, чтобы напряжение опять стало максимальным, и произвести замеры тока якоря и тока статора.

Регулировочная характеристика генератора постоянного тока с независимым возбуждением.

Регулировочная характеристика имеет две ветви: восходящую и нисходящую. В результате перемагничивания магнитной системы на нисходящей ветви требуется меньшее значение тока возбуждения при одном и том же значении тока нагрузки для установления требуемого постоянного напряжения.

Характеристика короткого замыкания генератора

Схема испытания генератора в режиме короткого замыкания такая же, как и в режиме холостого хода, но вместо вольтметра в цепи якоря нужно установить амперметр.

Схема генератора постоянного тока с независимым возбуждением для получения характеристики короткого замыкания.

Как только генератор, якорь которого замкнут через амперметр, будет приведен во вращение от источника механической энергии, по обмотке якоря уже при токе возбуждения равным нулю, начнет протекать ток. Этот ток вызван остаточным магнетизмом и составляет приблизительно 30-40% от номинального тока.

Из-за наличия остаточного магнетизма, категорически запрещается проводить какие-либо работы на машинах постоянного тока, у которого вращается якорь.

Увеличиваем ток в обмотке возбуждения до тех пор, пока ток в якоре не достигнет номинального значения.

На этом опыт короткого замыкания заканчивается.

Так как ток в обмотке возбуждения будет значительно меньше номинального, магнитная система будет не насыщена, и характеристика короткого замыкания представляет собой прямую линию.

Характеристика короткого замыкания генератора постоянного тока с независимым возбуждением.

Характеристику холостого хода и нагрузочную характеристику см. здесь

Типы генераторов постоянного тока — Страница 56

Страница 56 из 106

§ 34. Типы генераторов и их характеристики
Для создания в генераторах магнитного поля служат электромагниты, которые возбуждаются током постороннего источника или током той же машины. В первом случае машину называют генератором с независимым возбуждением, а во втором — с самовозбуждением.
В зависимости от способа включения обмотки возбуждения генераторы с самовозбуждением делят на генераторы параллельного и смешанного возбуждения.
Генератор независимого возбуждения (рис. 149). Обмотка возбуждения ОВ, регулировочный реостат R и амперметр РА подключают к аккумуляторной батарее GB или другому внешнему источнику постоянного тока. К обмотке якоря Я подсоединены приемник энергии г, а также амперметр РА1 и вольтметр PV, контролирующие ток и напряжение в цепи.

Рис 149. Схема генератора независимого возбуждения
Перед пуском генератора отключают приемники электроэнергии и полностью включают сопротивление регулировочного реостата R. Включив первичный двигатель, устанавливают номинальную частоту его вращения и медленно уменьшают сопротивление регулировочного реостата R до тех пор, пока вольтметр PV не покажет номинального напряжения. После этого постепенно включают нагрузку, одновременно уменьшая сопротивление регулировочного реостата R, чтобы сохранить номинальное напряжение, так как по мере загрузки генератора оно несколько уменьшается Во время работы генератора следует следить за тем, чтобы ток нагрузки не превышал номинального значения. Генератор выключают в последовательности, обратной его запуску.
При эксплуатации необходимо знать основные характеристики генератора.

Рис. 150. Характеристики генератора независимого возбуждения
Характеристика холостого хода (рис. 150, а) выражает зависимость э. д. с. генератора Е от тока в обмотке возбуждения при постоянной частоте вращения генератора и выключенной нагрузке, т. е. Е f  при п const.
При разомкнутой цепи возбуждения в обмотке якоря индуцируется небольшая э. д. с. Еост порядка 10—15 В, обусловленная остаточным магнетизмом сердечников полюсов машины. С возрастанием тока возбуждения будут увеличиваться магнитное поле и э. д. с. генератора, пока не произойдет насыщения сердечников полюсов машины. При уменьшении тока возбуждения магнитное поле и э. д.с. генератора будут уменьшаться по кривой, лежащей несколько выше восходящей, за счет гистерезиса. Таким образом, характеристика холостого хода зависит от магнитных качеств машины. Обычно точка А, соответствующая номинальной э. д. с. Ен находится на перегибе кривой. Если бы она была на прямолинейном участке характеристики, напряжение генератора сильно изменялось бы с изменением нагрузки, а работа в области насыщения полюсов, где э. д. с мало зависит от тока возбуждения, ограничивала бы возможность регулирования напряжения.
Внешняя характеристика (рис. 150, б) выражает зависимость напряжения генератора U от тока нагрузки при постоянной частоте вращения якоря и неизменном сопротивлении цепи возбуждения, т. е. U (1) при п const и rH const. Для снятия внешней характеристики следует установить номинальную частоту вращения первичного двигателя и номинальное напряжение при номинальном токе в цени якоря. После этого уменьшают ток нагрузки до нуля, оставляя постоянными частоту вращения и сопротивление цени возбуждения. По внешней характеристике определяют напряжение генератора при различных нагрузках.
Регулировочную характеристику const и U  const (рис. 150, в) снимают так же, как и внешнюю, но при этом напряжение генератора поддерживают постоянным. Для этого следует уменьшать ток возбуждения  при уменьшении нагрузки и увеличивать его с увеличением последней. Регулировочная характеристика показывает, каким должен быть ток возбуждения при различных нагрузках генератора, чтобы его напряжение осталось неизменным.

Генератор параллельного возбуждения (рис. 151).

Схема генератора параллельного возбуждения отличается от схемы генератора независимого возбуждения тем, что цепь возбуждения подключена не к батарее аккумуляторов, а к зажимам якоря. В обмотку возбуждения ОВ, имеющую значительное сопротивление, ответвляется небольшая часть общего тока (1—3% номинального значения). При пуске генератора без нагрузки витки обмотки якоря сначала пересекают силовые линии остаточного магнитного поля полюсов машины. Вследствие этого в обмотке якоря возбуждается небольшая э. д. с. (10—15 В), образующая слабый ток в обмотке возбуждения. Этот ток усиливает магнитное поле полюсов, т. е. число пересекаемых силовых линий. Таким образом, до определенного значения увеличивается сначала э. д. с. машины, а затем и ток возбуждения.
Самовозбуждение машины может происходить в случае, если магнитный поток, созданный током возбуждения, совпадает с потоком остаточного магнетизма. Если генератор не самовозбуждается, следует остановить первичный двигатель и, переключив выводы обмотки возбуждения генератора, изменить направление тока возбуждения. При потере остаточного магнетизма обмотку возбуждения следует кратковременно подключить к постороннему источнику постоянного тока.

Рис. 151. Схема генератора параллельного возбуждения

Рис. 152. Внешние характеристики генератора параллельного 1 и независимого 2 возбуждения
Характеристики генератора параллельного возбуждения снимают так же, как и генератора независимого возбуждения (рис. 152). С увеличением тока нагрузки I напряжение U генератора параллельного возбуждения снижается больше, чем генератора независимого возбуждения.

Рис. 153. Схема генератора смешанного возбуждения (а) и его внешняя
характеристика (б)
Это объясняется тем, что ток возбуждения генератора параллельного возбуждения  уменьшается при увеличении нагрузки пропорционально напряжению U, тогда как у генератора независимого возбуждения const.
Если увеличивать нагрузку на генератор независимого возбуждения, то его ток будет непрерывно расти и при коротком замыкании  достигнет очень большого значения.
В генераторе параллельного возбуждения ток нагрузки  будет увеличиваться только до критического значения. Когда машина выйдет из режима магнитного насыщения, ее напряжение U будет снижаться быстрее, чем сопротивление нагрузки  и ток  начнет уменьшаться.
При коротком замыкании напряжение U и ток возбуждения U/rв будут равны нулю. Поэтому в обмотке якоря наведется незначительная э. д. с. Генераторы параллельного возбуждения получили широкое распространение, так как они не требуют специального источника постоянного тока для питания обмотки возбуждения.

Генератор смешанного возбуждения (рис. 153, а).

Для правильной работы генератора токи в главной параллельной ОВШ и дополнительной последовательной ОВС обмотках возбуждения должны иметь одинаковое направление. Чтобы снизить потерю напряжения в последовательной обмотке возбуждения, ее изготовляют из небольшого числа витков провода с большим поперечным сечением. В отличие от других генераторов постоянного тока напряжение генератора смешанного возбуждения при изменении тока нагрузки от нуля до номинального значения остается почти без изменения (рис. 153, б). Это объясняется тем, что с увеличением нагрузки увеличиваются ток якоря, магнитный поток последовательной обмотки возбуждения и э. д. с. генератора Е=СФп. В результате автоматически будет скомпенсировано влияние внутреннего падения напряжения на значение внешнего напряжения генератора.

Генератор постоянного тока с независимым возбуждением. Краткое теоретическое введение

Е.И. Забудский ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 5 ИССЛЕДОВАНИЕ ТРЕХФАЗНОГО АСИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА Оглавление 1. Цель работы… 3 2. Программа работы 3 3. Основы теории… 4. Экспериментальные исследования… 4 4.1.

Подробнее

Синхронные электрические машины

1 Синхронные электрические машины Общие сведения и элементы конструкции Лекции профессора Полевского В.И. Синхронными машинами называются электрические машины переменного тока, у которых магнитное поле,

Подробнее

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра физики, электротехники и автоматики ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА Методические

Подробнее

Тема 1. Линейные цепи постоянного тока.

МЕТОДИЧЕСКОЕ УКАЗАНИЕ 2 системы и технологии» Тема 1. Линейные цепи постоянного тока. 1. Основные понятия: электрическая цепь, элементы электрической цепи, участок электрической цепи. 2. Классификация

Подробнее

Однофазный трансформатор.

050101. Однофазный трансформатор. Цель работы: Ознакомиться с устройством, принципом работы однофазного трансформатора. Снять его основные характеристики. Требуемое оборудование: Модульный учебный комплекс

Подробнее

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО- СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра физики, электротехники и автоматики ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Подробнее

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра автоматики и электротехники ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ Методические указания к лабораторным

Подробнее

Электрическая схема соединений

3.1 Лабораторный практикум 3 ДИДАКТИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ Основная часть курса в разработке. Лабораторная работа 1 Снятие угловых характеристик синхронного генератора Электрическая схема соединений Обозначение

Подробнее

Тема 8.2. Двигатели постоянного тока

Тема 8.2. Двигатели постоянного тока Вопросы темы 1. ринцип работы двигателя постоянного тока. 2. Способы возбуждения двигателей постоянного тока. 1. ринцип работы двигателя постоянного тока Рис. 9. ринцип

Подробнее

«ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА»

МИНИСТЕРСТВО ОБРЗОВНИЯ И НУКИ РФ ФЕДЕРЛЬНОЕ ГОСУДРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРЗОВТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНЛЬНОГО ОБРЗОВНИЯ УФИМСКИЙ ГОСУДРСТВЕННЫЙ ВИЦИОННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ КОМПЛЕКТ ТТЕСТЦИОННЫХ

Подробнее

/ 2 (1.5) , (1.6) J w. = π (1.7) 30

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ УХТИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОМЕНТА ИНЕРЦИИ И МАХОВОГО МОМЕНТА

Подробнее

Генератор постоянного тока

Министерство образования Российской Федерации Томский государственный педагогический университет И.С. Кашинская Генератор постоянного тока методическое указание Томск 2003 УДК 621.3 Печатается по решению

Подробнее

ТЕМА 2. ТРЕХФАЗНЫЕ АСИНХРОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ

ТЕМА 2. ТРЕХФАЗНЫЕ АСИНХРОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ Задание 1. Начертите эскиз поперечного разреза двухполюсного асинхронного двигателя (АД). Задание 2. Изобразите картину результирующего магнитного поля статора

Подробнее

Виртуальный практикум

Федеральное агентство по образованию «Уральский государственный технический университет УПИ имени первого Президента России Б.Н. Ельцина» В.С. Проскуряков, С.В. Соболев ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ И ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ

Подробнее

ГЛАВА 1. ЦЕПИ ПОСТОЯННОГО ТОКА

ПРЕДИСЛОВИЕ ГЛАВА 1. ЦЕПИ ПОСТОЯННОГО ТОКА 1.1.Электрическая цепь 1.2.Электрический ток 1.3.Сопротивление и проводимость 1.4.Электрическое напряжение. Закон Ома 1.5.Связь между ЭДС и напряжением источника.

Подробнее

ЭЛЕКТРОПРИВОД ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ

Кафедра автоматизированного электропривода и электротехники ЭЛЕКТРОПРИВОД ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ Санкт-Петербург 2014 МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ

Подробнее

СЕКЦИЯ: ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

Морякова А.В., Никитаева Т.В. Лабораторная установка для исследования асинхронного электродвигателя // V-я Всероссийская научно-практическая конференция «Особенности применения образовательных технологий

Подробнее

http://library.bntu.by/kacman-m-m-elektricheskie-mashiny Предисловие…З Введение… 4 В.1. Назначение электрических машин и трансформаторов… 4 В.2. Электрические машины электромеханические преобразователи

Подробнее

Общие сведения об электродвигателях

Общие сведения об электродвигателях Электродвигатель. Виды электродвигателей и их конструктивные особенности. Устройство и принцип действия электродвигателя Электродвигатель преобразует электроэнергию

Подробнее

Электрические машины

1 Электрические машины Общие сведения Лекции профессора Полевского В.И. Лекция 1 Электрическая машина представляет собой электромеханическое устройство, осуществляющее преобразование механической и электрической

Подробнее

Типы генераторов постоянного тока с раздельным возбуждением и самовозбуждением

Генератор постоянного тока преобразует механическую энергию в электрическую. Магнитный поток в машине постоянного тока создается катушками возбуждения, по которым проходит ток. Циркулирующий ток в обмотках возбуждения создает магнитный поток, и это явление известно как возбуждение .

Генераторы постоянного тока

классифицируются по способам возбуждения их полей.

По возбуждению генераторы постоянного тока классифицируются как генераторы постоянного тока с отдельным возбуждением и генераторы постоянного тока с самовозбуждением.Также существует Генераторы постоянного тока с постоянным магнитом .

Генераторы постоянного тока с самовозбуждением далее классифицируются как Генераторы постоянного тока с шунтовой обмоткой ; Серии генераторов постоянного тока и Составные генераторов постоянного тока.

Генераторы постоянного тока с комбинированной обмоткой подразделяются на генераторы постоянного тока с длинной шунтовой обмоткой и генераторы постоянного тока с короткой обмоткой.

Полюс возбуждения генератора постоянного тока неподвижен, а провод якоря вращается.Напряжение, генерируемое в проводе якоря, имеет переменный характер, и это напряжение преобразуется в постоянное напряжение на щетках с помощью коммутатора.

В комплекте:

Подробное описание различных типов генераторов поясняется ниже.

Генератор постоянного тока с постоянным магнитом

В этом типе генератора постоянного тока нет обмотки возбуждения, размещенной вокруг полюсов. Поле, создаваемое полюсами этих машин, остается постоянным.Хотя эти машины очень компактны, но используются только в небольших размерах, таких как динамо-машины в мотоциклах и т. Д.

Основным недостатком этих машин является то, что поток, создаваемый магнитами, со временем ухудшается, что изменяет характеристики машины.

Генератор постоянного тока с независимым возбуждением

Генератор постоянного тока, обмотка возбуждения или катушка которого питается от отдельного или внешнего источника постоянного тока, называется генератором постоянного тока с отдельным возбуждением. Поток, создаваемый полюсами, зависит от тока поля с ненасыщенной областью магнитного материала полюсов.т.е. поток прямо пропорционален току возбуждения. Но в насыщенной области поток остается постоянным.

Рисунок самовозбуждающегося генератора постоянного тока показан ниже:

Генератор постоянного тока с раздельным возбуждением

Здесь,

I _a = I _L , где I _a — ток якоря, а I _L — линейный ток.

Напряжение на клеммах определяется как:

Если известно падение контактной щетки, то уравнение (1) записывается как:

Развиваемая мощность определяется уравнением, показанным ниже:

Выходная мощность определяется уравнением (4), приведенным выше.

Генератор постоянного тока с самовозбуждением

Самовозбуждающийся Генератор постоянного тока — это устройство, в котором ток на обмотку возбуждения подается самим генератором. В самовозбуждающемся генераторе постоянного тока катушки возбуждения могут быть подключены параллельно якорю последовательно, или он может быть включен частично последовательно и частично параллельно обмоткам якоря.

Генератор постоянного тока с самовозбуждением дополнительно классифицируется как

Шунтирующий генератор

В генераторе с шунтирующей обмоткой, обмотка возбуждения подключена поперек обмотки якоря, образуя параллельную или шунтирующую цепь.Следовательно, на него подается полное напряжение на клеммах. Через него протекает очень небольшой ток возбуждения I _sh , потому что в этой обмотке много витков тонкой проволоки с очень высоким сопротивлением R _sh порядка 100 Ом.

Схема подключения шунтирующего генератора показана ниже:

Генератор постоянного тока с шунтирующей обмоткой

Ток возбуждения шунта имеет следующий вид:

.

Где R _sh — сопротивление шунтирующей обмотки возбуждения.

Поле тока I _sh практически постоянно при всех нагрузках.Следовательно, шунтирующая машина постоянного тока считается машиной с постоянным магнитным потоком.

Ток якоря определяется как:

Напряжение на клеммах определяется уравнением, показанным ниже:

Если учитывать падение на щеточном контакте, уравнение напряжения на клеммах становится

Генератор обмоток серии

Генератор с последовательной обмоткой Катушки возбуждения соединены последовательно с обмоткой якоря. По последовательной обмотке возбуждения проходит ток якоря.

Последовательная обмотка возбуждения состоит из нескольких витков толстой проволоки с большим поперечным сечением и низким сопротивлением, обычно порядка менее 1 Ом, поскольку ток якоря имеет очень большое значение.

Его конвективная диаграмма показана ниже:

Генератор постоянного тока с последовательной обмоткой серии

Ток возбуждения серии определяется как:

R _se известен как сопротивление последовательной обмотки возбуждения.

Напряжение на клеммах определяется как:

Если учитывается падение контактной щетки, уравнение напряжения на клеммах записывается как:

Поток, создаваемый последовательной обмоткой возбуждения, прямо пропорционален току, протекающему через нее.Но это верно только до магнитного насыщения после того, как поток насыщения становится постоянным, даже если ток, протекающий через него, увеличивается.

Генератор комбинированной раны

В генераторе с составной обмоткой есть две обмотки возбуждения. Один включен последовательно, а другой — параллельно обмоткам якоря. Есть два типа генераторов с составной обмоткой.

1. 1. • Генератор с длинной шунтирующей обмоткой
      • Короткий шунтирующий генератор с комбинированной обмоткой

Для подробного изучения генератора составной обмотки см. Раздел «Генератор составной обмотки».

См. Также: Генератор комплексной раны

Генератор постоянного тока с автономным возбуждением

---

---

ЗАДАЧИ

• объяснить взаимосвязь тока возбуждения, магнитного потока поля и выхода напряжение для генератора постоянного тока с независимым возбуждением.

• описать влияние на полярность щетки реверсирования якоря. вращение и ток возбуждения.

• определить остаточный магнитный поток и остаточное напряжение.

• нарисуйте и объясните основную схему.

• подключить генератор.

Генератор постоянного тока с независимым возбуждением имеет несколько коммерческих применений, но знание его операций — отличный фон для понимания другие типы генераторов.

Рис. 1 Подключение генератора постоянного тока с независимым возбуждением : полевой реостат; вращающийся якорь; обмотка возбуждения

Илл. 2 Факторы, влияющие на полярность щетки: (A) Реверс Вращение якоря меняет полярность щеток; (B) Реверсирование тока возбуждения Изменяет полярность кисти

Используя отдельный источник постоянного тока, S1 замыкается, как показано на рисунке 1, как постоянный ток течет через катушку с проволокой, намотанной вокруг железного сердечника, создается магнитное поле.Величина тока возбуждения регулируется сопротивление обмотки возбуждения и переменного резистора, известного как полевой реостат. Регулируя ток возбуждения, магнитное поле контролируется. Поток поля или магнитная напряженность магнитные полюса увеличиваются по мере увеличения тока поля до тех пор, пока магнитный происходит насыщение. Насыщение магнитного поля означает, что больше не магнитный поток может создаваться даже при увеличении тока поля.В магнитная полярность полюсов поля контролируется направлением постоянный ток возбуждения.

Выходное напряжение генератора создается как индуцированное напряжение. в проводниках якоря. Это индуцированное напряжение появляется на щетках и выходных клеммах генератора, обозначенных как A1 и A2 на рисунке.

Выходное напряжение прямо пропорционально скорости вращения и силе магнитного поля. Поскольку скорость ротора увеличивается, выходное напряжение также увеличится.Однако есть предел безопасная рабочая скорость ротора до того, как произойдет физическое повреждение. Так же, выходное напряжение можно контролировать до определенного предела, регулируя поле Текущий.

ПОЛЯРНОСТЬ ЩЕТКИ

Когда якорь вращается в любом направлении, электрическая полярность устанавливается на выходных клеммах генератора и на щетках. Если машина останавливается, а затем движется в обратном направлении, поле флюс режется в противоположном направлении, и полярность кисти меняется, так как на рисунке 2А.

Если направление вращения не меняется и ток возбуждения меняется, получается такой же эффект; то есть, если проводники якоря выдерживают вращение в одном направлении и поток поля устанавливается в противоположном направление, то полярность кисти также меняется, как на рисунке 2B.

В результате полярность щетки в генераторе с независимым возбуждением может можно изменить, изменив направление вращения якоря или направление вращения ток поля.Однако если и направление якоря, и ток возбуждения измените полярность кисти останется прежней (неизменной).

ВЫХОДНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ

Величина напряжения зависит от скорости потока. резать. В генераторе с независимым возбуждением выходное напряжение увеличивается пропорционально к увеличению скорости якоря. Верхний предел напряжения составляет определяется допустимой скоростью и изоляционными качествами якорь и коммутатор.

Выходное напряжение генератора с независимым возбуждением можно изменять в регулировка скорости вращения якоря или тока возбуждения. Изменение в скорости всегда приводит к соответствующему изменению выходного напряжения. An увеличение тока возбуждения увеличивает выходное напряжение только в том случае, если поле полюса не пропитаны. Полевой контроль выходного напряжения осуществляется. изменяя полное сопротивление цепи возбуждения с помощью полевого реостата, как показано в 1.

ОСТАТОЧНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ

Если цепь возбуждения размыкается на S1 (1), ток возбуждения становится равным нуль. Остается небольшое количество магнитного потока, называемого остаточным потоком, который вызвано остаточным магнетизмом. Небольшое напряжение, возникающее, когда якорь отсекает этот поток и называется остаточным напряжением. Полярность кисти остается прежней. когда ток возбуждения равен нулю, потому что остаточный поток имеет то же направление как основной поток. Если якорь вращается в обратном направлении, такое же остаточное напряжение получается при той же скорости, но с соблюдением полярности щетки переворачивает.Если полевая цепь на мгновение замыкается и соединения батареи меняются местами, меняется остаточный поток и меняется полярность кисти.

РЕЗЮМЕ

Генерация постоянного напряжения зависит от трех факторов: магнитного поля, движения и проводников. Генераторы с раздельным возбуждением используют отдельное напряжение постоянного тока. для управления источником возбуждения поля. Увеличивая ток возбуждения, поток поля может быть увеличен. Контролируя направление тока возбуждения через катушки устанавливается магнитная полярность.

Уровень выходного напряжения регулируется скоростью вращения якоря и силой магнитного поля. Полярность выходного напряжения регулируется направлением вращения якоря и направлением магнитное поле.

ВИКТОРИНА

A. Выберите правильный ответ для каждого из следующих заявления.

1. Генератор постоянного тока с независимым возбуждением имеет подключенное поле:

а.поперек арматуры.

г. последовательно с арматурой.

г. к внешней цепи.

г. ничего из этого.

2. Клеммы генератора F1 и F2:

а. шунтирующие полевые выводы. c. выводы арматуры.

г. серийные полевые выводы. d. коммутирующие полюсные выводы.

3. Напряжение генератора постоянного тока с независимым возбуждением может быть увеличено на:

а. увеличение скорости вращения якоря.

г.уменьшение магнитного потока.

г. оба а и Б.

г. ни А, ни Б.

4. Щетки генератора выполняют следующие функции:

а. переносят ток во внешнюю цепь.

г. предотвратить искрение.

г. содержите коммутатор в чистоте.

г. поменяйте местами соединения с якорем, чтобы обеспечить постоянный ток.

5. Электрическая полярность щеток может быть изменена с помощью:

а. изменение направления вращения якоря.

г. изменение направления тока возбуждения.

г. либо a, либо b.

г. ни А, ни Б.

B. Выберите правильный ответ на вопросы с 6 по 9 из следующего списка и напишите его в отведенном для этого месте (распечатайте это страницу по мере необходимости).

• источник питания
• всегда
• скорость якоря
• только один
• Напряженность магнитного поля
• либо
• уменьшение
• иногда
• прибавка

6.Помимо вращения якоря, выходное напряжение изменяется в зависимости от ___.

7. Одним из факторов, ограничивающих увеличение выходного напряжения, является ___

8. Изменение скорости вращения якоря _________ результаты в изменении выходного напряжения.

9. Если полюса поля насыщены, увеличение тока возбуждения не вызывает __________ в выходном напряжении.

Рабочие характеристики генератора постоянного тока с раздельным возбуждением

Генератор постоянного тока с отдельным возбуждением является одним из важных типов генераторов постоянного тока в электрическом поле.Генератор постоянного тока с раздельным возбуждением просто означает, что обмотка возбуждения возбуждается другим независимым источником питания. Здесь мы планируем обсудить четыре характеристики этого специального генератора, такие как

1. Характеристика холостого хода генератора постоянного тока с отдельным возбуждением
2. Характеристика нагрузки Генератор постоянного тока с отдельным возбуждением
3. Внешняя характеристика Генератор постоянного тока с отдельным возбуждением
4. Характеристика якоря и кривая регулирования Генератор постоянного тока с раздельным возбуждением
   Обычно эти типы генераторов с раздельным возбуждением хорошо подходят для применений, в которых требуется изменение скорости от низкой скорости к более высокой.Следующая характеристика показывает, как они работают на характеристике изменения скорости теоретически.

1. Характеристика без нагрузки

В этих условиях возникает зависимость между напряжением на клеммах генератора и возбужденным током.

1. Нулевой ток в якоре (Ia = 0)
2. Первичный двигатель работает с номинальной частотой вращения генератора

Vt = Ea — Ia Ra

Ia Ra = 0

Vt = Ea

Ток равен поток в контуре поля.На начальном участке характеристика практически линейна и изменяется после определенного значения тока возбуждения (If). Это отклонение происходит из-за магнитного насыщения более высоких материалов, используемых для этого типа генераторов постоянного тока.

2. Характеристика нагрузки

Чтобы получить характеристику нагрузки отдельно возбужденных генераторов постоянного тока, цепь якоря замыкается путем подключения нагрузки через клемму. Напряжение на клеммах генератора (Vt) и ток возбуждения (If) измеряются путем изменения нагрузки, подключенной к клеммам, при следующих условиях.

i) Скорость генератора N устанавливается первичным двигателем в ее номинальном значении.

ii) Ток якоря Ia является постоянным за счет изменения тока в цепи возбуждения при изменении нагрузки.

3. Внешняя характеристика

Клемма якоря разомкнута, и ток возбуждения (If) увеличивается уже для получения номинального напряжения на ее клеммах. Когда этот генератор постоянного тока работает, какая номинальная скорость.

Увеличение тока возбуждения прекращается при номинальном напряжении V, и нагрузка подключается к клеммам генератора путем изменения напряжений на клеммах, подключенных к нагрузке.В этих условиях измеряется ток якоря.

Внутренняя характеристика получена путем учета реакции якоря в основном потоке с увеличением тока нагрузки.

Уменьшение сопротивления якоря от внутренней характеристики позволит использовать внешнюю характеристику этого генератора.

4. Характеристика якоря и кривая регулирования

При определенном возбуждении тока возбуждения напряжение якоря и клемм падает при отсутствии нагрузки.При увеличении тока нагрузки. Связь между током возбуждения If и током нагрузки (IL) при следующих условиях.

и). Vt остается постоянным в этом номинальном значении

ii). n постоянный первичный двигатель работает с номинальной частотой вращения, получается так называемая характеристика якоря.

Надеюсь, что вы получили некоторое общее представление о характеристиках генераторов постоянного тока с раздельным возбуждением, и мы планируем обсудить некоторые из некоторых особенностей этого типа специальных генераторов постоянного тока в наших будущих статьях.

Статьи по теме:

Что такое двигатель постоянного тока с постоянными магнитами?

Полное руководство по бесщеточным двигателям постоянного тока

Полное руководство по электродвигателям постоянного тока

Преимущества и недостатки двигателей постоянного тока

Машины постоянного и шунтирующего возбуждения

Модель цепи якоря

Модель эквивалентной схемы якоря Машина постоянного тока показана выше.Наведенное напряжение якоря, \ (E_A \) представлен источником напряжения, подключен через 2 щетки к остальной цепи. Арматура сопротивление обмотки равно \ (R_A \), а напряжение на зажимах — \ (V_T \).

Поведение цепи якоря зависит от магнитного потока в машина, которая традиционно управляется обмоткой возбуждения. Некоторые машины постоянного тока построены с полем постоянного магнита (PM), что приводит к постоянному потоку. В машине с постоянным током с постоянным током модель цепи якоря является полной моделью цепи.Мы рассмотрим три типа машины постоянного тока с полевой обмоткой. В машине поля раны, поток создается обмоткой возбуждения. Мы рассмотрим следующие типы машин:

1. Отдельно возбужденное
2. Шунтирующее возбуждение
3. Серия возбужденных

с раздельным возбуждением

В машине с независимым возбуждением обмотка возбуждения независимая. обмотки якоря. Уравнения петли напряжения якоря и обмотки возбуждения:

\ [ \ begin {выровнено} V_T & = E_A + I_A R_A \\ V_F & = I_F R_F \ end {выровнен} \]

Сопротивление цепи возбуждения \ (R_F \) складывается из фактического сопротивления обмотки, \ (R_ {field} \) и переменное сопротивление \ (R_ {adj} \), которое может использоваться для управления током возбуждения.

Поток, создаваемый обмоткой возбуждения, нелинейно зависит от ток:

\ [ \ phi = \ phi (I_F) \]

При более низких уровнях тока зависимость магнитного потока от тока линейна, но по мере увеличения тока железо в машине начинает насыщаться. Полевой ток (и, следовательно, поток) можно контролировать, регулируя сопротивление цепи возбуждения или напряжение питания возбуждения.

Для машины с независимым возбуждением ток якоря равен току якоря. терминальный ток.

Шунтирующее возбуждение

Машина с шунтирующим возбуждением по сути такая же, как и отдельно возбуждаемая машина, с ограничением, что напряжение питания обмотки возбуждения \ (V_F \) равна обмотке якоря напряжение питания, \ (V_T \). В этом случае терминал ток равен

\ [ I_T = I + A + I_F \]

Характеристика крутящего момента-скорости

Подставляем уравнения напряжения и крутящего момента якоря

\ [ \ begin {выровнено} E_A & = k \ phi \ omega \\ \ tau & = k \ phi I_A \ end {выровнен} \]

в уравнение напряжения контура якоря дает:

\ [ V_T = k \ phi \ omega + \ frac {\ tau} {k \ phi} R_A \]

Перестраивая, соотношение между крутящим моментом и скоростью как для отдельно возбужденного, так и для параллельного возбуждения машин получается:

\ [ \ omega = \ frac {V_T} {k \ phi} — \ frac {R_A} {(k \ phi) ^ 2} \ tau \]

Анализируя уравнение скорости крутящего момента, становится очевидным, что поле отдельно возбуждаемой машины всегда должно быть включено перед на цепь якоря подается напряжение.Если ток поля и магнитный поток равны ноль, машина теоретически разгонится до бесконечной скорости. (В реальности, трение ограничит скорость, но двигатель может выйти из строя. Если здесь — нулевой поток, напряжение якоря равно нулю и приложено полное напряжение на клеммах через сопротивление якоря, что приводит к высоким токам и возможному перегреву и прогорание машины).

Типы генераторов постоянного тока — серия — шунтирующее соединение

«Энергия может быть преобразована из одной формы в другую» — Генератор делает то же самое — он преобразует механическую энергию в электрическую.Механическую энергию можно создать с помощью водяных турбин, паровых турбин, двигателей внутреннего сгорания и т. Д. А генератор преобразует эту механическую энергию в электрическую. Генераторы можно в широком смысле классифицировать как генераторы переменного тока и генераторы постоянного тока. Здесь давайте посмотрим на типы генераторов постоянного тока.

Генераторы постоянного тока

классифицируются по способу возбуждения. Исходя из этого, существует два типа генераторов постоянного тока: —

1. Генератор постоянного тока с независимым возбуждением

2.Генератор постоянного тока с самовозбуждением

Самовозбуждающийся генератор постоянного тока снова может быть классифицирован как 1) последовательный генератор постоянного тока 2) шунтирующий генератор постоянного тока и 3) составной генератор постоянного тока.

Давайте вкратце посмотрим, чем все это различается.

1. Генератор постоянного тока с независимым возбуждением

Как вы можете догадаться из названия, этот генератор постоянного тока имеет обмотку полевого магнита, которая возбуждается с помощью отдельного источника напряжения (например, аккумуляторной батареи). Вы можете увидеть представление на изображении ниже.Выходное напряжение зависит от скорости вращения якоря и тока возбуждения. Чем выше скорость вращения и ток — тем выше выходной ЭДС

.

Примечание: Генераторы постоянного тока с независимым возбуждением на практике используются редко.

2. Генератор постоянного тока с самовозбуждением

Это генераторы, в которых обмотка возбуждения возбуждается выходом самого генератора. Как описано ранее — существует три типа генераторов постоянного тока с самовозбуждением — это 1) серия 2) шунтирующая и 3) составная.

а. Генератор постоянного тока серии

Последовательный генератор постоянного тока показан ниже на рис. (А), в котором обмотка якоря соединена последовательно с обмоткой возбуждения, так что ток возбуждения протекает через нагрузку, а также обмотку возбуждения. низкое сопротивление, толстый провод в несколько витков. Серийные генераторы тоже используются редко!

г. Генератор постоянного тока шунтирующий

Шунтирующий генератор постоянного тока показан на рисунке (b), на котором обмотка возбуждения подключена параллельно обмотке якоря, так что напряжения на обеих сторонах одинаковы.Обмотка возбуждения имеет высокое сопротивление и большее количество витков, так что только часть тока якоря проходит через обмотку возбуждения, а остальная часть — через нагрузку.

с. Генератор соединений

Составной генератор показан на рисунке ниже. Он имеет две полевые находки, а именно Rsh и Rse. В основном это шунтирующая обмотка (Rsh) и последовательная обмотка (Rse). Составной генератор бывает двух типов — 1) короткий шунт и 2) длинный шунт

.

a) Короткий шунт: — Здесь шунтирующая обмотка возбуждения подключена параллельно якорю, а последовательная обмотка возбуждения подключена последовательно к нагрузке.Это показано на рис. (1).

b) Длинный шунт: — Здесь шунтирующая обмотка возбуждения параллельна якорю и последовательной обмотке возбуждения (Rse подключается последовательно к якорю). Это показано на рисунке (2)

.

Итак, вы получили общее представление о типах генераторов постоянного тока! Теперь вы можете знать, что эти генераторы используются только в специальных промышленных целях, где существует огромный спрос на производство постоянного тока. В противном случае электрическая энергия производится генераторами переменного тока и передается из одного места в другое как сам переменный ток.Когда требуется питание постоянного тока, мы обычно преобразуем переменный ток в постоянный с помощью выпрямителей.

Типы генераторов постоянного тока: схема (шунтирующие, последовательные и составные)

Типы генераторов постоянного тока — Генераторы постоянного тока представляют собой электрические устройства для преобразования механической энергии в электрическую. Резка магнитного потока арматурой создает ЭДС на основе закона Фарадея и электроиндукцию. ЭДС является причиной протекания тока в цепи.

Типы генераторов постоянного тока Генераторы постоянного тока

делятся на три основных типа на основе методов возбуждения поля: генераторы постоянного магнита, с раздельным возбуждением и самовозбужденные генераторы постоянного тока.Первый тип возбуждает катушки возбуждения с помощью постоянных магнитов, в то время как отдельно возбуждаемые катушки включают внешнюю силу для возбуждения. Генератор постоянного тока с самовозбуждением включает в себя другой генератор и возбуждаемые им катушки возбуждения. Схема для типов генераторов постоянного тока приведена ниже, и поле постоянного магнита не включено, поскольку оно не широко используется в промышленности.

рисунок1. Типы генераторов постоянного тока (ссылка: lectricacademia.com )

Генераторы постоянного тока с постоянными магнитами

Этот тип генератора, использующий постоянные магниты для создания потока в магнитной цепи, известен как генераторы постоянного тока с постоянным магнитом и является самым основным типом генератора.Якорь и один или несколько постоянных магнитов размещены вокруг якоря. Этот тип не может обеспечивать большую мощность из-за конструкции генератора и не используется в промышленности. Генераторы постоянного тока с постоянными магнитами обычно используются в небольших приложениях, таких же как динамо-машины в мотоциклах.

На рисунке 2 показана основная форма генераторов постоянного тока с постоянными магнитами, и, как мы знаем, напряжение создается, когда провод разрезает поле, и его величина зависит от петель проводов и скорости вращения поля.Кроме того, величина напряжения является функцией угла между магнитным потоком и движущейся поверхностью. При вращении каждого контура напряжение изменяется от 0 до максимального значения в зависимости от угла и составляет абсолютную величину синусоидального напряжения. Увеличение количества витков под разными углами делает напряжение постоянным на максимальном значении.

Рисунок 2. Генераторы постоянного магнитного постоянного тока (ссылка: lectricacademia.com )

индуцированное напряжение рассчитывается как:

V_ {ind} = Blv

где:

В _ind = индуцированное напряжение, В

B = плотность потока, перпендикулярная движению, в Вт / м2

l = длина жилы, м

v = скорость проводника, м / с

Генераторы постоянного тока с раздельным возбуждением

Внешний источник постоянного тока (например,g., аккумулятор) используется в этой системе для возбуждения полевых магнитов. По мере увеличения скорости вращения он может обеспечивать более высокие ЭДС и напряжение на выходе. Принципиальная схема генераторов постоянного тока с независимым возбуждением показана на рисунке 3, а символы следующие:

• I _L = Ток нагрузки
• I _a = Ток якоря
• E _г = генерируемая ЭДС (электромагнитная сила)
• В = напряжение на клеммах

Рисунок 3.Принципиальная схема генераторов постоянного тока с независимым возбуждением (каталожный номер: lectric4u.com )

Генерируемая мощность и мощность, передаваемая внешней силе, могут быть рассчитаны как:

I_a = I_l = I

В = IR_ {a}

P_g = E_g \ раз I

P_l = V I

Генераторы постоянного тока с самовозбуждением

Генераторы постоянного тока с самовозбуждением имеют полевые магниты, которые возбуждаются их собственным подводимым током, а катушки возбуждения соединены с якорем внутри.В полюсах всегда присутствует некоторый поток из-за остаточного магнетизма. При вращении якоря вырабатывается некоторый ток, и этот небольшой ток течет через катушки возбуждения с нагрузкой, усиливая полюсный поток. При увеличении полюсного потока увеличиваются ЭДС и ток, и процесс накопления продолжается до тех пор, пока возбуждение не станет необходимым. Генераторы постоянного тока с самовозбуждением классифицируются на основе катушек возбуждения и их положения следующим образом:

1. Шунтирующие генераторы
2. Генераторы комбинированной раны
Генераторы раны серии

Генераторы постоянного тока с шунтовой обмоткой

Обмотки возбуждения подключены к проводам якоря параллельно для возбуждения генератора.Обмотки возбуждения — это изолированные катушки с током, которые создают необходимое магнитное поле для возбуждения генератора. Шунтирующий генератор возбуждается за счет остаточного магнетизма в полюсах, и обмотки возбуждения имеют то же напряжение, что и клеммы в шунтирующем генераторе, в то время как фактическое значение этого напряжения зависит от нагрузки и ее скорости. Принципиальная схема этого типа приведена ниже:

.

Рисунок 4. Принципиальная схема генераторов постоянного тока с шунтирующей обмоткой (каталожный номер: lectric4u.com )

где:

• В = Напряжение на клеммах
• E _g = Сгенерированная ЭДС
• I _sh = Ток, протекающий через поле шунта
• I _a = Ток якоря
• I _L = Ток нагрузки
• R _sh = Сопротивление параллельной обмотки
• R _a = Сопротивление якоря

Ток якоря I _a состоит из двух частей: тока возбуждения шунта I _sh и тока нагрузки I _L .

I_a = I_ {sh} + I_l

Когда IL является максимальным, эффективная мощность нагрузки будет максимальной. В результате лучше поддерживать как можно более низкий ток шунта. Поэтому разумно поддерживать высокое сопротивление шунта.

I_ {sh} = \ frac {V} {R_ {sh}}

В = E_g-I_aR_a

Выработанная мощность и мощность, переданная на нагрузку:

P_g = E_g \ раз I_g

P_l = V \ times I_l

Обмоточные генераторы серии

Обмотка возбуждения включена последовательно с проводниками якоря в генераторах с последовательной обмоткой.{2} \ раз Р_а

Выработанная мощность и мощность, переданная на нагрузку:

P_g = I \ timesE_g

P_l = I \ timesV

Генераторы постоянного тока со смешанной обмоткой

Выходное напряжение и ЭДС зависят от тока нагрузки в последовательном типе обмотки, и, с другой стороны, в шунтирующем типе выход пропорционален обратной величине тока нагрузки. Чтобы преодолеть недостаток обоих типов, доступны генераторы с составной обмоткой, сочетающие как последовательные, так и шунтирующие.Схема генераторов составной обмотки включает как последовательную, так и шунтирующую полевую обмотку. Имеются последовательная и параллельная обмотка с якорем и два типа генератора с короткими шунтирующими составными обмотками и генераторы с длинными шунтирующими составными обмотками.

Генераторы постоянного тока с длинными шунтирующими соединениями

В генераторах постоянного тока с длинным шунтом шунтирующие обмотки параллельны как последовательному полю, так и якорю. Принципиальная схема этого типа приведена ниже:

.

Рисунок 6.Принципиальная схема генераторов постоянного тока с короткозамкнутым шунтом (каталожный номер: lectric4u.com )

Токи в цепи:

I_ {sh} = \ frac {V} {R_ {sh}}

I_ {cs} = I_l + I {sh}

I_ {cs} = I_a

Напряжение нагрузки равно:

В = E_g-I_a (R_a-R {sc})

Генерируемая мощность и мощность, передаваемая нагрузке:

P_g = I_G \ раз E_g

P_l = I_G \ раз В

Генератор постоянного тока с короткой шунтовой обмоткой

В коротком варианте якорь параллелен шунтирующим обмоткам возбуждения, как показано на следующем рисунке:

Рисунок 6.Принципиальная схема генераторов постоянного тока с короткозамкнутым шунтом (каталожный номер: lectric4u.com )

Токи в этих системах:

I_ {sc} = I_ {l}

I_ {sh} = \ frac {V + I_ {sc} R_ {sc}} {R_ {sh}}

I_ {a} = I_ {sc} + I_ {l}

Напряжение нагрузки, мощность нагрузки и генерируемая мощность:

В = E_g-I_aR_a-I_ {sc} R {sc})

P_l = I_G \ раз V

P_g = I_G \ раз E_g

РАБОТА ГЕНЕРАТОРА ПОСТОЯННОГО ТОКА С КОНСТРУКЦИЕЙ И ТИПАМИ

Генератор постоянного тока преобразует механическую энергию в электрическую.Работа генератора постоянного тока основана на законе электромагнитной индукции Фарадея. Как следует из названия, на выходе получается DC (постоянный ток), где величина тока или напряжения постоянна во времени.

Вид изнутри на генератор постоянного тока

Выход постоянного тока используется для возбуждения генераторов переменного тока, последовательного зажигания дуги, зарядки аккумуляторов, приведения в движение локомотивов постоянного тока или используется в качестве ускорителей для компенсации падения напряжения в системе распределения постоянного тока.

КОНСТРУКЦИЯ ГЕНЕРАТОРА ПОСТОЯННОГО ТОКА Конструкция генератора постоянного тока

Конструкция генератора постоянного тока аналогична двигателю постоянного тока.Итак, генератор постоянного тока может работать как двигатель постоянного тока и наоборот. Основные конструктивные особенности генератора постоянного тока описаны ниже.

ХОМУТ:

Ярмо — это внешнее покрытие генератора постоянного тока, изготовленное из литой стали или чугуна. Он служит двум целям:

1) Обеспечивает путь для полюсного потока.

2) Обеспечивает механическую поддержку всей машины.

ПОЛЮСЫ:

Состоит из полюсного сердечника и полюсных наконечников. Полюсный сердечник поддерживает обмотку возбуждения, а полюсный башмак равномерно распределяет поток в воздушном зазоре.

ОБМОТКА ПОЛЕВА:

Он изготовлен из меди и намотан на каждый полюсный сердечник таким образом, что соседние северный и южный полюса развиваются при возбуждении обмотки возбуждения.

Полюса и обмотки возбуждения

ЯДЕР АРМАТУРЫ:

Якорь — центр электромеханического преобразования. Это вращающаяся часть машины постоянного тока, состоящая из канавок или пазов по всей периферии. В этих пазах проходят токоведущие проводники якоря. Сердечник якоря состоит из тонких пластин для уменьшения потерь на вихревые токи.

Ламинированный сердечник арматуры

АРМАТУРА ОБМОТКА:

Обмотка якоря изготовлена ​​из меди и размещена в пазах сердечника якоря. Каждый проводник в обмотке изолирован друг от друга, а также от сердечника якоря. Обмотка якоря бывает двух типов: нахлесточная и волновая.

Детали якоря генератора постоянного тока

КОММУТАТОР

Коммутатор также известен как механический выпрямитель. Он обеспечивает электрическое соединение между вращающейся обмоткой якоря и стационарной внешней цепью.Он состоит из жестко вытянутых медных сегментов, изолированных друг от друга, образующих кольцевую структуру. В генераторе постоянного тока коммутатор собирает ток, генерируемый в обмотке якоря.

ЩЕТКИ

Щетки изготавливаются из угля, электрографита или медно-графита. Они всегда скользят по коммутатору, обеспечивая правильное электрическое соединение. Их основная функция — собирать ток от коммутатора и подавать его на электрическую нагрузку или внешнюю цепь.

Коммутатор и щеточный узел

РАБОТА ГЕНЕРАТОРА ПОСТОЯННОГО ТОКА

Как упоминалось выше, работа генератора постоянного тока основана на законе Фарадея. В нем говорится, что всякий раз, когда проводник сокращает магнитный поток, через проводник индуцируется ЭДС (электродвижущая сила). Величина этой наведенной ЭДС прямо пропорциональна скорости изменения магнитной связи.

Чтобы понять, как ЭДС индуцируется в проводнике, давайте рассмотрим однооборотную прямоугольную петлю ABCD, вращающуюся по часовой стрелке между полюсами.

ДЕЛО 1:

В любой момент времени провод AB приближается к Северному полюсу, а CD — к Южному полюсу, как показано на рисунке ниже.

Работа генератора постоянного тока: Катушка в магнитном поле

Для проводника AB магнитное поле направлено слева направо, а сила, действующая на него, направлена ​​вверх. Теперь, чтобы найти направление индуцированного тока, мы воспользуемся правилом правой руки Флеминга.

Работа генератора постоянного тока: направление магнитного поля и силы

«Если большой, указательный и средний пальцы правой руки вытянуты и расположены взаимно перпендикулярно друг другу таким образом, что большой палец представляет направление силы, указательный палец представляет направление магнитного поля, тогда средний палец укажет направление индуцированного тока.”

После применения вышеуказанного правила к проводнику AB направление индуцированного тока будет от A к B в контуре ABCD. Этот ток течет извне от щетки B2 к B1, питая нагрузку на своем пути.

Направление индуцированного тока от A к B

ДЕЛО 2:

После поворота катушки на 180 градусов проводник CD приближается к северному полюсу, а AB — близко к южному полюсу.

При применении правила правой руки Флеминга к проводнику CD направление индуцированного тока — от D к C.Хотя направление тока в контуре ABCD теперь меняется на противоположное, внешний ток все еще течет от щетки B2 к B1.

Направление индуцированного тока от D к C

Таким образом, в обоих случаях направление генерируемого тока всегда от B2 к B1. Следовательно, в генераторе постоянного тока получается однонаправленный ток.

ВИДЫ ГЕНЕРАТОРОВ ПОСТОЯННОГО ТОКА: Генераторы постоянного тока

делятся на две категории:

Генератор постоянного тока с независимым возбуждением

В этом типе обмотка возбуждения возбуждается от независимого внешнего источника постоянного тока, такого как аккумулятор.

Генератор постоянного тока с самовозбуждением

В этом типе обмотка возбуждения возбуждается током, подаваемым самим генератором. Небольшое количество магнитного потока, называемого «остаточным магнитным потоком», изначально присутствует в полюсах генератора. По мере увеличения тока увеличивается магнитный поток, что приводит к процессу нарастания напряжения в генераторе.

По соединению катушки возбуждения и катушки якоря самовозбуждающиеся генераторы подразделяются на три типа:

Генераторы раны серии

:

Здесь обмотка возбуждения включена последовательно с обмоткой якоря.

Генераторы с шунтирующей обмоткой:

Здесь обмотка возбуждения включена параллельно обмотке якоря.

Генератор сложных ран:

Имеет две отдельные обмотки возбуждения. В зависимости от соединения обмотки возбуждения с обмоткой якоря это может быть либо короткий шунтирующий, либо длинный шунтирующий составной генератор.

---

ССЫЛКИ:

Конструкция генератора постоянного тока: Javapoint

Полюса и обмотки возбуждения: Muniracademy

Сердечник арматуры: Quora

Детали якоря генератора постоянного тока: Graschopp

Коммутатор и щетка в сборе: Pinterest

---

Читайте похожие статьи:

| Электродвигатель постоянного тока Принцип работы, конструкция и пояснения к схемам

Нравится:

Нравится Загрузка.