Способы возбуждения генераторов постоянного тока: 6.4 Способы возбуждения машин постоянного тока

Содержание

6.4 Способы возбуждения машин постоянного тока

Для работы электрической машины необходимо наличие магнитного поля, которое создается обмоткой возбуждения, питаемой постоянным током. Классификация машин постоянного тока определяется способом включения обмотки возбуждения:

1. Машины независимого возбуждения, в которых обмотка возбуждения (ОВ) питается постоянным током от источника, электрически не связанного с обмоткой якоря (рисунок 6.2.а).

2. Машины параллельного возбуждения, в которых обмотка возбуждения и обмотка якоря соединены параллельно (рисунок 6.2 б).

3. Машины последовательного возбуждения, в которых обмотка возбуждения и обмотка якоря соединены последовательно (рисунок 6.2в).

4. Машины смешанного возбуждения, в которых имеются две обмотки возбуждения – параллельная и последовательная (рисунок 6.

2 г).

5. Машины с возбуждением постоянными магнитами, когда вместо обмотки возбуждения включен постоянный магнит.

а)

Рисунок 6.2 – Способы возбуждения машин постоянного тока

Все машины (кроме последней) – машины с электромагнитным возбуждением, т. к. магнитное поле в них создается электрическим током обмотки возбуждения.

6.5 Основные характеристики генераторов постоянного тока

Так все генераторы работают при неизменной частоте вращения, то и их характеристики рассматриваются при условии постоянства частоты вращения n=const. Основными характеристиками генераторов являются:

1. Характеристика холостого хода зависимость напряжения на выходе генератора в режиме холостого хода

UХХ от тока возбуждения Iв

2. Нагрузочная характеристиказависимость напряжения на выходе генератора U при работе с нагрузкой от тока возбуждения Iв

3. Внешняя характеристиказависимость напряжения на выходе генератора U от тока нагрузки IН.

4. Регулировочная характеристика зависимость тока возбуждения Iв от тока нагрузки IН при неизменном напряжении на выходе генератора

Вид этих характеристик определяет рабочие свойства генераторов.

Генератор независимого возбуждения. Схема включения генератора независимого возбуждения показана на рисунке 6.3. Реостат R, включенный в цепь возбуждения, дает возможность регулировать ток в обмотке возбуждения (и основной магнитный поток машины). Обмотка возбуждения питается от источника энергии постоянного тока: аккумулятора или выпрямителя.

Рисунок 6.3 – Схема включения генератора независимого возбуждения

Характеристика холостого хода. При снятии характеристики генератор работает в режиме холостого хода. Установив номинальную частоту вращения и поддерживая ее неизменной, постепенно увеличивают ток в обмотке возбуждения Iв от нулевого значения дозначения

, при котором напряжение холостого хода будет равно Uхх = 1,15 Uном. Получают данные для построения кривой 1. Нисходящая (кривая 2) и восходящая (кривая 1) ветви характеристики холостого хода образуют петлю намагничивания. Прямолинейная часть характеристики соответствует ненасыщенной магнитной системе машины. При дальнейшем увеличении тока сталь машины насыщается, и характеристика приобретает криволинейный характер. Характеристика холостого хода показана на рисунке 6.4.

Рисунок 6.4 – Характеристики холостого хода генератора

независимого возбуждения

Нагрузочная характеристика генератора – выражает зависимость напряжения на выходе генератора от тока возбуждения при неизменных токе нагрузке и частоте вращения. При указанных условиях напряжение на выводах генератора меньше ЭДС, поэтому нагрузочная характеристика располагается ниже характеристики холостого хода.

Внешняя характеристика генератора. Для построения внешней характеристики генератор приводят во вращение с номинальной скоростью и нагружают до номинального тока при номинальном напряжении. Сопротивления цепи возбуждения и частоту вращения в течение опыта поддерживают неизменными. При увеличении тока нагрузки напряжение на выводах генератора понижается; что объясняется размагничивающим влиянием реакции якоря и падением напряжения в цепи якоря. Наклон внешней характеристики к оси абсцисс (жесткость внешней характеристики) оценивается как:

(6.1)

Обычно для генератора независимого возбуждения составляет ∆Uном = 5-10%.

Регулировочная характеристика генератора показывает, как следует изменять ток в цепи возбуждения, чтобы при изменениях нагрузки генератора напряжение на его выводах оставалось неизменным, равным номинальному. При этом частота вращения сохраняется постоянной.

При работе генератора без нагрузки в цепи возбуждения устанавливает ток возбуждения, при котором напряжение на выводах генератора становится равным номинальному. Затем постепенно увеличивают нагрузку генератора, одновременно повышают ток возбуждения так, чтобы напряжение генератора во всем диапазоне нагрузок оставалось равным номинальному.

Рисунок 6.5 – Внешняя (а) и регулировочная (б) характеристики

Основной недостаток генераторов независимого возбуждения – необходимость в постороннем источнике энергии постоянного тока – возбудителе. Но возможность регулирования напряжения в широких пределах, а также жесткая внешняя характеристика являются его достоинствами.

Генератор параллельного возбуждения. Принцип самовозбуждения генератора постоянного тока основан на том, что: а) .магнитная система машины сохраняет длительное время небольшой магнитный поток остаточного магнетизма сердечников полюсов и станины; б) создаваемый магнитный поток должен совпадать по направлению с остаточным; в) сопротивление в цепи возбуждения не должно превосходить критического значения для машины.

Характеристика холостого хода будет аналогична показанной на рисунке 6.4, а нагрузочная и регулировочная характеристики генератора параллельного возбуждения практически не отличаются от соответствующих характеристик генератора независимого возбуждения.

Внешняя характеристика генератора параллельного возбуждения (рисунок 6.6) менее жесткая, чем у генератора независимого возбуждения. Объясняется это тем, что кроме причин, вызывающих уменьшение напряжения в генераторе независимого возбуждения (реакция якоря и падение напряжения в цепи якоря), действует и третья – уменьшение тока возбуждения, вызванное снижением напряжения от действия первых двух причин.

При постепенном уменьшении RН ток увеличивается только до критического значения Iкр, а затем при дальнейшем уменьшении RН ток начинает уменьшаться. Ток нагрузки при коротком замыкании Iкз < Iкр, т. к. с увеличением тока усиливается размагничивание генератора, машина переходит в ненасыщенное состояние, при котором небольшое уменьшение

RН вызывает резкое уменьшение ЭДС машины.

Рисунок 6.6 – Внешняя характеристика генератора параллельно возбуждения

Короткое замыкание, вызванное постепенным уменьшением сопротивления нагрузки, не опасно, но при внезапном коротком замыкании магнитная система не успевает размагнититься и ток Iкз достигает опасных для машины значений Iкз = (8-12) I ном.

При таком резком возрастании тока нагрузки на валу генератора возникает значительный тормозящий момент, а на коллекторе появляется сильное искрение, переходящее в круговой огонь. Поэтому необходимо защищать генератор от перегрузки и коротких замыканий посредством плавких предохранителей или же применением релейной защиты.

Генератор смешанного возбуждения имеет параллельную и последовательную обмотки возбуждения. Поток возбуждения создается в основном параллельной обмоткой. Последовательная обмотка обычно включается согласно параллельной (чтобы МДС обмоток складывалась), что обеспечивает получение жесткой внешней характеристики генератора (рисунок 6.7).

В режиме холостого хода генератор имеет только параллельное возбуждение, так как Iн =0. С появлением нагрузки возникает МДС последовательной обмотки возбуждения, которая, подмагничивая машину, компенсирует размагничивающее действие реакции якоря и падение напряжения в якоре. Реакция якоря – влияние МДС статора на МДС ротора. Внешняя характеристика в этом случае наиболее жесткая (рисунок 6.7, кривая

2).

Если необходимо иметь неизменным напряжение на зажимах потребителя, то число витков в последовательной обмотке увеличивают, чтобы МДС компенсировала падение напряжения у потребителя (кривая 1).

При встречном включении обмоток возбуждения напряжение генератора с ростом нагрузки уменьшается (кривая 3), что объясняется размагничивающим действием последовательной обмотки. Такое включение применяют только в генераторах специального назначения (в сварочных генераторах).

Генератор смешанного возбуждения с согласным включением обмоток возбуждения применяют для питания силовой нагрузки, когда требуется постоянство напряжения.

Рисунок 6.7 – Внешние характеристики генератора смешанного возбуждения

Что такое возбуждение генератора. Системы возбуждения

Все турбогенераторы, гидрогенераторы, дизель-генераторы, синхронные компенсаторы и двигатели, изготавливаемые в настоящее время, оснащаются современными полупроводниковыми системами возбуждения — рис.5.2 — 5.7. В этих системах используется принцип выпрямления трехфазного переменного тока повышенной или промышленной частоты возбудителей или напряжения возбуждаемой машины.

Электромашинные системы возбуждения (рис.5.1), выпускавшиеся заводами более 30 лет назад и находящиеся до сих пор в эксплуатации, могут быть заменены на современные полупроводниковые статические системы с любым набором заданных функций.

Системы возбуждения обеспечивают следующие режимы работы синхронных машин:

Начальное возбуждение;

Холостой ход;

Включение в сеть методом точной синхронизации или самосинхронизации;
. работу в энергосистеме с допустимыми нагрузками и перегрузками;
. форсировку возбуждения по напряжению и по току с заданной кратностью;
. разгрузку по реактивной мощности и развозбуждение при нарушениях в энергосистемах;
. гашение поля генератора в аварийных режимах и при нормальной остановке;
. электрическое торможение агрегата.

Рис.5.1. Система независимого возбуждения с возбудителем постоянного тока.
КК — контактные кольца, Rсс и КСС — сопротивление и контактор самосинхронизации, РВ — резервный возбудитель, АГП — автомат гашения поля, АГПВ — автомат гашения поля возбудителя, Rр — регулировочный реостат, Rд и Rгасв — резисторы добавочный и гасительный в цепи ОВВ, ДОВВ — добавочная обмотка возбуждения возбудителя.
Для оснащения турбо- и гидрогенераторов выпускается три типа систем возбуждения :
. системы тиристорные независимые (СТН) — рис.5.2;
. системы тиристорные самовозбуждения (СТС) — рис.5.3;
. системы бесщеточные диодные (СБД) — рис.5.4

Системы тиристорного независимого возбуждения (СТН)

Системы тиристорные независимые (СТН) предназначены для питания обмотки возбуждения крупных турбо- и гидрогенераторов выпрямленным регулируемым током, применяемые при выработке электроэнергии на ГЭС и других генерирующих станциях — рис.5.2.

В отличие от систем самовозбуждения (СТС), в СТН тиристорные выпрямители главного генератора получают питание от независимого источника напряжения переменного тока промышленной частоты — от вспомогательного синхронного генератора, вращающемся на одном валу с главным генератором.

Рис.5.2. Система тиристорная независимая (СТН) с возбудителем переме

нного тока и двумя группами тиристоров, в сочетании со схемой резервного возбуждения от двухмашинного агрегата асинхронный двигатель-возбудитель постоянного тока. В — возбудитель (вспомогательный генератор) переменного тока, ОВВ обмотка возбуждения возбудителя, ВРГ, ВФГ — тиристорные вентили рабочей и форсировочной групп, ВВВ — тиристорные вентили выпрямителя возбудителя, СУВРГ, СУВФГ, СУВВВ — системы управления вентилями соответствующих групп, ВТВ — выпрямительный трансформатор возбудителя, ТСНВ — трансформатор СН тиристорных выпрямителей.

Вспомогательный генератор переменного тока возбуждения построен по схеме самовозбуждения. СТН обладает важным преимуществом — её параметры не зависят от процессов, протекающих в энергосистеме. Благодаря наличию вспомогательного генератора, сохраняется независимость возбуждения от длительности и удаленности и других возмущений в энергосистеме, и высокая скорость нарастания напряжения возбуждения: не более 25 мс до достижения максимального значения при уменьшении напряжения прямой последовательности в точке регулирования на 5%. В системе СТН обеспечивается быстрое снятие возбуждения за счет изменения полярности напряжения возбуждения: время развозбуждения от максимального положительного до отрицательного минимального напряжения возбуждения не превышает 100 мс.

Рис.5.3. Система тиристорного самовозбуждения (СТС) с выпрямительным трансформатором (ВТ) и двумя группами тиристоров. ТСНР, ТСНФ — трансформаторы СН тиристорных выпрямителей рабочей и форсировочной групп.
В системе СТН выпрямле

Возбуждение синхронных генераторов



Обмотки роторов синхронных генераторов получают питание от специальных источников постоянного тока, называемых возбудителями.

Мощность возбудителей составляет 0,3-1% мощности генератора, а номинальное напряжение — от 100 до 650 В. Чем мощнее генератор, тем обычно больше номинальное напряжение возбуждения.

Современные схемы возбуждения кроме возбудителя содержат большое количество вспомогательного оборудования. Совокупность возбудителя, вспомогательных и регулирующих устройств принято называть системой возбуждения.

Электрическое соединение возбудителя с обмоткой ротора генератора выполняется преимущественно при помощи контактных колец и щеток. Созданы и применяются бесщеточные системы возбуждения.

Системы возбуждения должны быть надежными и экономичными, допускать регулирование тока возбуждения в необходимых пределах, быть достаточно быстродействующими, а также обеспечивать потолочное возбуждение при возникновении аварии в сети.

Регулируя ток возбуждения, изменяют напряжение синхронного генератора и отдаваемую им в сеть реактивную мощность. Регулирование возбуждения генератора позволяет повысить устойчивость параллельной работы.

При глубоких снижениях напряжения, которые имеют место, например, при коротких замыканиях, применяется форсировка (быстрое увеличение) возбуждения генераторов, что способствует прекращению электрических качаний и сохранению устойчивости параллельной работы генераторов. Кроме того, быстродействующее регулирование и форсировка возбуждения повышают надежность работы релейной защиты и облегчают условия самозапуска электродвигателей собственных нужд электростанций.

Рис.1. Изменение напряжения возбуждения при форсировке

Важнейшими характеристиками систем возбуждения являются: быстродействие, определяемое скоростью нарастания напряжения на обмотке ротора при форсировке V = 0,632(Uf,пот — Uf,ном) / Uf,номt1 (рис. 1), и отношение потолочного напряжения к номинальному напряжению возбуждения Uf,пот / Uf,ном = kф — так называемая кратность форсировки.

Согласно ГОСТ турбогенераторы должны иметь kф≥2, а скорость нарастания возбуждения не менее 2 1/с. Кратность форсировки для гидрогенераторов должна быть не менее 1,8 для коллекторных возбудителей, соединенных с валом генератора, и не менее 2 для других систем возбуждения. Скорость нарастания напряжения возбуждения должна быть не менее 1,3 1/с для гидрогенераторов до 4 MBА включительно и не менее 1,5 1/с для гидрогенераторов больших мощностей.

Для мощных гидрогенераторов, работающих на дальние электропередачи, к системам возбуждения предъявляется более высокое требование (kф=3-4, скорость нарастания возбуждения до 10Uf,ном в секунду).

Обмотка ротора и системы возбуждения генераторов с косвенным охлаждением должны выдерживать двукратный по отношению к номинальному ток в течение 50 с. Для генераторов с непосредственным охлаждением обмоток ротора это время сокращается до 20 с, для генераторов 800-1000 МВт принято время 15 с, 1200 МВт — 10 с (ГОСТ533-85Е).

Системы возбуждения генераторов можно разделить на две группы: независимое возбуждение и самовозбуждение (зависимое возбуждение).

К первой группе относятся все электромашинные возбудители постоянного и переменного тока, сопряженные с валом генератора. Вторую группу составляют системы возбуждения, получающие питание непосредственно от выводов генератора через специальные понижающие трансформаторы. К этой группе могут быть отнесены системы возбуждения с отдельно установленными электромашинными возбудителями, приводимыми во вращение электродвигателями переменного тока, которые получают питание от шин собственных нужд электростанций.

Независимое возбуждение генераторов

Независимое возбуждение генераторов получило наибольшее распространение. Основное достоинство этого способа состоит в том, что возбуждение синхронного генератора не зависит от режима электрической сети и поэтому является наиболее надежным.

На генераторах мощностью до 100 МВт включительно применяют, как правило, в качестве возбудителя генератор постоянного тока, соединенный с валом синхронного генератора (рис.2).

Рис.2. Принципиальная схема независимого электромашинного возбуждения генератора

Возбуждение самого возбудителя выполнено по схеме самовозбуждения (обмотка возбуждения возбудителя LGE питается от якоря самого возбудителя). Регулирование возбуждения возбудителя осуществляется вручную шунтовым реостатом RR, установленным в цепи LGE, или автоматически регулятором возбуждения АРВ.

Недостатки системы возбуждения с генератором постоянного тока определяются в основном недостатками самого возбудителя. Одним из недостатков является сравнительно невысокая скорость нарастания возбуждения, особенно у возбудителей гидрогенераторов, которые имеют низкую частоту вращения (V=1-2 1/с).

Другой недостаток рассматриваемой системы возбуждения характерен для турбогенераторов, имеющих большую частоту вращения. Он обусловлен снижением надежности работы генератора постоянного тока из-за вибрации и тяжелых условий работы щеток и коллектора (условий коммутации).

Для турбогенераторов мощностью выше 165 МВт мощность возбуждения становится настолько значительной, что выполнить надежно работающий генератор постоянного тока на частоту вращения 3000 об/мин по условиям коммутации становится затруднительным.

Для снижения частоты вращения возбудителя с целью повышения надежности его работы иногда выполняют соединение возбудителя с валом генератора через редуктор. Такая система была применена для ряда турбогенераторов, в том числе и для генераторов ТГВ-300 и ТВМ-300. Недостатком этой системы возбуждения является наличие дополнительной механической передачи.

Для возбуждения крупных генераторов в СССР применяются системы возбуждения с полупроводниковыми выпрямителями.

В системе возбуждения с использованием полупроводниковых выпрямителей с валом турбогенератора сочленен вспомогательный генератор, напряжение которого выпрямляется и подводится к обмотке ротора турбогенератора (рис. 3).

Рис.3. Принципиальная схема высокочастотного возбуждения турбогенератора

В качестве вспомогательного генератора применяется высокочастотный генератор индукторного типа. Такой генератор не имеет обмотки на вращающемся роторе, что повышает его надежность в эксплуатации. Повышенная частота (500 Гц) позволяет уменьшить габариты и повысить быстродействие системы возбуждения.

Индукторный высокочастотный генератор-возбудитель ВГТ имеет три обмотки возбуждения, расположенные вместе с трехфазной обмоткой переменного тока на неподвижном статоре. Первая из них LGE1 включается последовательно с обмоткой ротора основного генератора LG и обеспечивает основное возбуждение ВГТ. Благодаря включению LGE1 последовательно с обмоткой ротора основного генератора обеспечивается резкое увеличение возбуждения ВГТ при коротких замыканиях в энергосистеме вследствие броска тока в роторе. Обмотки IGE2 и LGЕЗ получают питание от высокочастотного подвозбудителя GEA через выпрямители. Подвозбудитель (высокочастотная машина 400 Гц с постоянными магнитами), как и вспомогательный генератор ВГТ, соединен с валом турбогенератора.

Регулирование тока в LGE2 и LGE3 осуществляется с помощью двух устройств — соответственно регуляторов электромагнитного типа АРВ (автоматический регулятор возбуждения) и УБФ (устройство бесконтактной форсировки возбуждения).

Устройство АРВ обеспечивает поддержание напряжения генератора в нормальном режиме работы изменением тока в обмотке LGE2. Устройство УБФ обеспечивает начальное возбуждение генератора и его форсировку при снижении напряжений более чем на 5%.

Высокочастотная система возбуждения обеспечивает kф=2 и скорость нарастания напряжения возбуждения не менее 2 1/с.

Рис.4. Принципиальная схема независимого тиристорного возбуждения генераторов

Принципиальная схема системы независимого тиристорного возбуждения (ТН) представлена на рис.4. На одном валу с генератором G располагается синхронный вспомогательный генератор GE, который имеет на статоре трехфазную обмотку с отпайками. В схеме, показанной на рис.4, имеются две группы тиристоров: рабочая VS1 и форсировочная VS2. На стороне переменного тока они включены на разное напряжение, на стороне постоянного тока — параллельно. Возбуждение генератора в нормальном режиме обеспечивает рабочая группа тиристоров VS1, которые открываются подачей на управляющий электрод соответствующего потенциала.

Форсировочная группа при этом почти закрыта. В режиме форсировки возбуждения тиристоры FS2, питающиеся от полного напряжения вспомогательного генератора, открываются полностью и дают весь ток форсировки. Рабочая группа при этом запирается более высоким напряжением форсировочной группы.

Рассмотренная система имеет наибольшее быстродействие по сравнению с другими системами и позволяет получить kф>2. Системы независимого тиристорного возбуждения нашли широкое применение. Ранее, до освоения отечественной промышленностью производства тиристоров достаточной мощности, по аналогичным схемам выполнялись схемы ионного независимого возбуждения (ИН), где применялись ртутные вентили с сеточным управлением.

Все генераторы с рассмотренными выше возбудителями имеют специальную конструкцию для подвода тока к обмотке ротора. Она представляет собой контактные кольца на валу ротора, к которым ток подводится с помощью щеток. Такая контактная система недостаточно надежна. Этот недостаток особенно проявляется при токах возбуждения 3000 А и более (генераторы мощностью 300 МВт и больше).

Перспективной, особенно для турбогенераторов большой мощности, является система бесщеточного возбуждения, не обладающая указанными недостатками. В этой системе возбуждения, сущность которой поясняет рис.5, нет подвижных контактных соединений.

Рис.5. Принципиальная схема бесщеточного возбуждения генераторов

Источником энергии для питания обмотки ротора LG является вспомогательный синхронный генератор GE. Этот генератор выполнен по типу обратимых машин, т.е. обмотка переменного тока расположена на вращающейся части, а обмотка возбуждения неподвижна. Возбуждение генератора GE осуществляется от возбудителя GEA.

Ток от вращающейся обмотки переменного тока вспомогательного генератора подводится через проводники, закрепленные на валу, к вращающемуся полупроводниковому (обычно кремниевому) выпрямителю. Выпрямленный ток подводится непосредственно к обмотке возбуждения основного генератора.

Регулирование тока возбуждения в обмотке ротора LG производится изменением тока в обмотке возбуждения вспомогательного генератора LGE.

Вращающийся полупроводниковый преобразователь VD снаружи закрывается звукопоглощающим кожухом.

Система бесщеточного возбуждения интенсивно совершенствуется и является перспективной для генераторов всех типов, особенно для турбогенераторов большой мощности (300-1200 МВт).

Системы самовозбуждения

Системы самовозбуждения менее надежны, чем системы независимого возбуждения, поскольку в них работа возбудителя зависит от режима сети переменного тока. Короткие замыкания в сети, сопровождающиеся понижением напряжения, нарушают нормальную работу системы возбуждения, которая именно в этих случаях должна обеспечить форсировку тока в обмотке ротора генератора.

Рис.6. Принципиальная схема зависимого электромашинного возбуждения

Принципиальная схема возбуждения синхронного генератора с электромашинным возбудительным агрегатом показана на рис.6. Возбудительный агрегат состоит из асинхронного двигателя М, питающегося от шин собственных нужд электростанции и генератора постоянного тока GE. Для повышения надежности работы возбудительного агрегата при форсировке возбуждения асинхронный двигатель, вращающий возбудитель GE, выбирается с необходимой перегрузочной способностью.

Такие возбудительные агрегаты получили широкое распространение на электростанциях в качестве резервных источников возбуждения.

Рис.7. Принципиальная схема полупроводникового самовозбуждения

Один из возможных вариантов схем самовозбуждения с полупроводниковыми преобразователями представлен на рис.7.

Основными элементами схемы являются: две группы полупроводниковых преобразователей — неуправляемые вентили VD и управляемые VS, трансформатор силового компаундирования ТА и выпрямительный трансформатор ТЕ.

Неуправляемые вентили VD получают питание от трансформаторов ТА, вторичный ток которых пропорционален току статора генератора, управляемые вентили VS получают питание от трансформатора ТЕ, вторичное напряжение которого пропорционально напряжению генератора.

Вентили VD, ток которых пропорционален току статора генератора, обеспечивают возбуждение машины при нагрузке и форсировку возбуждения при коротких замыканиях. Мощность вентилей VS рассчитывают таким образом, чтобы она была достаточна для возбуждения генераторов на холостом ходу и для регулирования возбуждения в нормальном режиме. В номинальном режиме неуправляемые вентили обеспечивают 70-80% тока возбуждения генератора. При надлежащем выборе параметров система полупроводникового самовозбуждения по своим свойствам приближается к системе независимого тиристорного (ионного) возбуждения и поэтому применяется на мощных синхронных машинах. Ранее промышленность широко выпускала системы ионного самовозбуждения с ртутными вентилями.



Генератор смешанного возбуждения | Генераторы постоянного тока

Подробности
Категория: Электрические машины

Содержание материала

Страница 3 из 3

Этот генератор имеет две обмотки возбуждения: параллельную Вт и последовательную Ве (рис. 7-16). Магнитный поток, соответствующий номинальному напряжению на зажимах генератора при холостом ходе, обычно создается параллельной обмоткой возбуждения. Последовательную обмотку возбуждения рассчитывают таким образом, что ее намагничивающая сила компенсирует размагничивающее действие реакции якоря и падение напряжения в цепи якоря при номинальной нагрузке, т. е. обеспечивает автоматическую стабилизацию напряжения в этих пределах.

Рис. 7-16. Схема генератора смешанного возбуждения

А. Характеристика холостого хода. Ток в последовательной обмотке и ее намагничивающая сила при холостом ходе генератора равны нулю, поэтому характеристика холостого хода генератора смешанного возбуждения не отличается от характеристики генератора параллельного возбуждения (рис. 7-11).
Б. Нагрузочная характеристика. В зависимости от намагничивающей силы последовательной обмотки возбуждения нагрузочная характеристика может совпадать с характеристикой холостого хода или располагаться выше или ниже ее. По нагрузочной характеристике и характеристике холостого хода может быть построен характеристический треугольник, у которого сторона, параллельная оси абсцисс, определяет результирующую намагничивающую силу последовательной обмотки возбуждения и реакции якоря.

Рис. 7-17. Внешние характеристики генераторов смешанного и параллельного возбуждения
В. Внешняя характеристика. В зависимости от соотношения намагничивающей силы обмотки последовательного возбуждения, размагничивающего действия реакции якоря и падения напряжения в цепи якоря внешняя характеристика генератора смешанного возбуждения может иметь различный вид. Если намагничивающая сила обмотки последовательного возбуждения компенсирует размагничивающее действие реакции якоря и падение напряжения в цепи якоря при номинальной нагрузке, то при холостом ходе и при номинальной нагрузке напряжение на зажимах генератора будет одинаковым (линия 1 на рис. 7-17).
Если поставлено условие поддерживать постоянным напряжение на зажимах приемника, удаленного от генератора, то необходимо еще компенсировать падение напряжения в линии передачи и в этом случае обмотка последовательного возбуждения должна быть усилена, внешняя
характеристика такого генератора показана линией 2. Для сравнения линией 3 изображена внешняя характеристика генератора параллельного возбуждения.
При встречном включении обмоток параллельного и последовательного возбуждения внешняя характеристика получается падающей (линия 4). Такая характеристика иногда необходима для ограничения тока при малых сопротивлениях нагрузки.
Внешнюю характеристику можно построить по характеристике холостого хода и по характеристическому треугольнику, полученному из опыта с помощью нагрузочной характеристики или определенному по данным расчета. В последнем случае обычно известно размагничивающее действие реакции якоря и требуется определить намагничивающую силу обмотки последовательного возбуждения для заданного напряжения при нагрузке.
Рис. 7-18. Построение внешней характеристики генератора смешанного возбуждения
На рис. 7-18 построена характеристика 1 холостого хода и характеристика 2 цепи параллельного возбуждения, обеспечивающего номинальное напряжение Un при холостом ходе генератора. Обе характеристики пересекаются в точке Dy определяющей номинальный ток /в.ш.н в обмотке параллельного возбуждения. Если требуется определить намагничивающую силу обмотки последовательного возбуждения, обеспечивающую номинальное напряжение Un на зажимах генератора при номинальном токе /„ нагрузки, то строят обычный характеристический треугольник ABC с величинами сторон, соответствующими току /н. Этот треугольник располагают таким образом, чтобы вершина А находилась на характеристике 1 холостого хода и вершина С на линии номинального напряжения £/н. Тогда отрезок CD соответствует намагничивающей силе обмотки последовательного возбуждения в масштабе тока возбуждения обмотки параллельного возбуждения (с учетом которого построена характеристика холостого хода). Результирующий характеристический треугольник AFD имеет сторону FD, равную стороне ВС, соответствующую падению напряжения в цепи якоря и сторону AF = FB — АВ = DC — АВ% соответствующую результирующей намагничивающей силе обмотки последовательного возбуждения и реакции якоря. Этот треугольник может быть получен по характеристикам холостого хода и нагрузочной.
На внешней характеристике 3 можно отметить две точки с номинальным напряжением при холостом ходе и при номинальной нагрузке. Для половинной нагрузки можно построить треугольник AxFyPi со сторонами вдвое меньшими, чем у треугольника AFD и его необходимо расположить так, чтобы вершина Аг находилась на характеристике холостого хода и вершина Dx на характеристике цепи параллельного возбуждения. Положение вершины Dx определит величину напряжения Ux на зажимах генератора при половинной нагрузке и величину тока в параллельной обмотке возбуждения.

Рис. 7-19. Регулировочные характеристики генераторов смешанного возбуждения
Вследствие выпуклости характеристики холостого хода это напряжение получается больше  Ua.
Г. Регулировочная характеристика. Поддержание постоянства напряжения на зажимах генератора обычно осуществляется регулированием тока в обмотке параллельного возбуждения, поэтому регулировочная характеристика представляет собой зависимость этого тока от тока нагрузки. Вид регулировочной характеристики зависит от соотношения намагничивающей силы обмотки последовательного возбуждения, размагничивающего действия реакции якоря и падения напряжения в цепи якоря. В генераторах с нормальной обмоткой последовательного возбуждения регулировочная характеристика изображается линией / на рис. 7-19. Значения тока обмотки параллельного возбуждения одинаковы для холостого хода и номинальной нагрузки. Для генератора с усиленной обмоткой последовательного возбуждения регулировочная характеристика представлена линией 2.
Д. Характеристика короткого замыкания. Так же как и для генератора параллельного возбуждения, у рассматриваемого генератора получается одна точка характеристики короткого замыкания, для которой /„ ш == 0 и ток в цепи якоря определяется остаточным магнитным потоком и намагничивающей силой обмотки последовательного возбуждения.
Генераторы смешанного возбуждения сочетают в себе свойства генераторов параллельного и последовательного возбуждения, поэтому их внешние характеристики могут быть возрастающими. За счет различного соотношения между намагничивающими силами обмоток параллельного и последовательного возбуждения могут быть получены разнообразные внешние характеристики, удовлетворяющие требованиям различных потребителей электроэнергии. В настоящее время большинство генераторов постоянного тока изготовляются со смешанным возбуждением.

Способы возбуждения машин постоянного тока

Возбуждение электрических машин постоянного тока, с использованием постоянных магнитов, создающих магнитный поток, который вращаясь в магнитном поле, способствует наведению ЭДС (электродвижущей силы), классифицирует магнитоэлектрические МПТ на два основных типа: независимого возбуждения и самовозбуждения. Действие происходит в якоре устройства и определяется как возбуждение.

Недостатки применения постоянных магнитов

  1. Небольшая величина индукции.
  2. Отсутствие регулирования параметров магнитного потока.

Магнитоэлектрические генераторы относятся к машинам малой мощности. Для изготовления постоянных магнитов используется высококачественный магнитный сплав, это может быть: альни (АН), альниси (АНК) или магнико, альнико (АНКО). Благодаря использованию этих металлов для изготовления постоянных магнитов, происходит сохранение первоначальных характеристик в течение длительного временного периода. Для магнитоэлектрических генераторов характерен небольшой расход меди, невысокие потери, малый вес и размеры, небольшие потери мощности, отсутствие потерь на возбуждение, высокий КПД. Главный недостаток машин магнитоэлектрического типа – сложность регулирования.

Использование электромагнитного способа возбуждения характеризуется прохождением постоянного тока по возбуждающей обмотке, состоящей из полюсов, соединенных последовательно. Рабочие параметры МПТ характеризуются методом возбуждения относительно к цепи якоря оборудования.

Главная квалификация МПТ различных типов, подразделяемых на двигатели и машины генераторного вида, подразделяется по принципу возбуждения:

  1. Машина, питаемая от стороннего источника будет считаться устройством независимого возбуждения.
  2. МПТ шунтовая, использующая для выполнения возбуждения параллельно соединенные обмотки.
  3. МПТ сериесная — возбуждение происходит за счет использования обмотки соединенной последовательно.
  4. МПТ компаудного или смешанного типа, сочетающая для выполнения возбуждения оба типа соединения машинных обмоток.

Генератор постоянного тока с независимым возбуждением

В случае, если обмотка или, как еще говорят, цепь возбуждения машины запитана от электросети, от аккумулятора или стороннего генератора, то она будет принадлежать к классу машин с возбуждением независимого типа.

На рисунке показано присоединение машины с независимым возбуждением.

В устройстве генератора, в схеме, в обязательном порядке присутствует, регулирующий Iвозб – реостат и нагрузочное сопротивление (R). К главным параметрам, по которым можно судить о качествах машины, относятся несколько видов характеристик, это: внешняя, регулировочная и параметр характеризующий работу генератора во время холостого хода.

Характеристика х. х. выражена через влияние Iвозб. на ЭДС электрической машины, количество оборотов остается неизменным. Она показывает величину напряжения на клеммах, U должно быть равным величине ЭДС якоря при отключенной цепи и свидетельствует о магнитной насыщенности, явлении гистерезиса на элементах устройства.

Внешняя характеристика определяется зависимостью величины U, замеренного на контактах МПТ от Iнагр, в то время как скорость и Rцепи возбужд., останутся неизменными.

Демонстрация регулировочной характеристикой в результате изменения Iвозб, показывает влияние на него Iраб.

Характеристика нагрузки демонстрирует влияние на U замеренного  на клеммах машины Iвозб, она идентична с  характеристикой х. х. С ее помощью определяется воздействие на магнитное поле якорного тока.

Характеристика генератора от Iк.з прослеживается по замкнутой цепи по данным амперметра, подключенного к якорной цепи, подвержена влиянию Iк.з. и тока находящегося в шунтовой обмотке.

Для оборудования такого типа представляет опасность возникновение короткого замыкания якорной обмотки, вследствие того, что Iк.з. намного больше значения Iном.

Использование генераторного оборудования независимого возбуждения желательно применять в случаях с важностью регулирования величины напряжения в самых широких границах, например, для питания электролитических ванн.

Cамовозбуждение генератора постоянного тока

В том случае, если энергия, нужная для возбуждения машины, берется из якоря самого устройства, то эта МПТ будет машиной с самовозбуждением.

На схемах ниже МПТ с самовозбуждением магнитного потока: а – параллельное, в – последовательное, с – смешанное возбуждение.

Обмотки возбуждения и якоря для любых самовозбуждающихся машин подразделяются на три типа и классифицируются по соединению, это:

  1. Шунтовые – параллельное соединение обмоток.
  2. Сериесные – последовательное соединение.
  3. Компаудные – со смешанным соединением.

Некоторые типы современных двигателей, при разных типах присоединений в сеть обмоток, подразумевают прямое подключение возбуждающей обмотки в электрическую сеть.

Генераторы шунтового типа параллельного возбуждения

Главное условие самовозбуждения заключается в появлении тока на полюсах и ярме генератора при использовании остаточного Φ (магнитного потока).

Вследствие данного явления, якорь совершает вращательное действие и приводит к появлению ЭДС, вызывающей Iвозб, способствует прекращению действия Ф. Возбуждение такого типа требует выполнение условий присутствия согласного действия остаточного Ф и потока приращения – это служит вторым условием самовозбуждения.

Падение напряжения характеризуется 3 главными условиями, это:

  1. Повышение Iя повышает IаRа, и снижает U.
  2. Появление реакции якоря приводит к понижению величин ЭДС и U.
  3. Понижение значения U приводит у снижению Iа и ЭДС.

Генератор сериесного типа с обмотками

В сериесных МПТ, характеристика х. х. снимается после поступления на обмотку напряжения от другого источника.

Внешняя характеристика показывает, как происходит повышение якорного тока и Iвозб. с повышением значения U, вследствие влияния на нее увеличения нагрузки. Насыщение электротехнической стали в магнитопроводе препятствует повышению Ф. После появления реакции якоря и явления падения напряжения, происходит уменьшение напряжения. Использование таких машин происходит крайне редко, в экстраординарных случаях.

Компаундное возбуждение

В конструкции оборудования присутствует две обмотки: одна со свойствами от параллельного генератора, выполняющая базовую функцию, и обмотка со свойствами последовательного генератора, используемая в виде дополнительной обмотки возбуждения. Обе обмотки сообщают машине свойства обоих типов машин. Кроме того, в конструкции, кроме основного комплекта щеток, имеется вспомогательный щеточный механизм, сдвинутый на угол 90о.

Последовательно соединенные обмотки сериесной машины дает ей возможность увеличить значение Ф сообразно величине I, следующему по этой обмотке.

Характеристика х.х. этой машины похожа на характеристику шунтовой обмотки, Ф соответствует Uном во время холостого тока.

Согласное присоединение обмоток, суммирующее магнитодвижущие силы, если используется встречное (дифференциальное) подключение, способствует созданию эффекта резкого падения напряжения, это действие видно из внешней характеристики.

Присоединение согласным способом подразумевает, что базовая функция отводится обмотке, присоединенной в параллель, компенсирующая роль выполняется обмоткой с качествами, характерными для сериесной машины, это способствует размагничиванию реакции якоря и предотвращает процесс падения U. Таким образом, происходит регулировка U в заданных нагрузочных границах, автоматически.

Встречное присоединение используется при достижении крутопадающей характеристики в моделях генераторов, используемых для сварки.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта, буду рад, если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное. Всего доброго.

Генератор постоянного тока независимого возбуждения

Схема включения генератора независимого возбуждения по­казана на рис. 28.2, а. Реостат rрг, включенный в цепь возбужде­ния, дает возможность регулировать ток Iв в обмотке возбуждения, а следовательно, и основной магнитный поток машины. Обмотка возбуждения питается от источника энергии постоянного тока: аккумулятора, выпрямителя или же другого генератора постоян­ного тока, называемого в этом случае возбудителем.

Рис. 28.2 Принципиальная схема (а) и характеристики х.х. (б) генера­тора независимого возбуждения

Характеристика холостого хода генератора постоянного тока независимого возбуждения

При снятии характеристики  U0= F(IВ) генератор работает в режиме х. х. (Ia = 0). Установив номинальную частоту вращения и поддерживая ее неизменной, постепенно увеличивают ток в обмотке возбуждения Iв от нулевого значения до +Iв = Oa, при котором напряжение х.х. U0 = 1.15Uном . Получают данные для построения кривой 1 (рис. 28.2, б). Начальная ордината кривой 1 не равна нулю, что объясняется действием небольшого магнитного потока остаточного магнетизма, сохранившегося от предыдущего намагничивания машины. Уменьшив ток возбуждения до нуля, и изменив его направление, постепенно увеличивают ток в цепи возбуждения до -Iв = Oб. По­лученная таким образом кривая 2 называется нисходящей ветвью характеристики. В первом квадранте кривая 2 располагается вы­ше кривой 1. Объясняется это тем, что в процессе снятия кривой 1 произошло увеличение магнитного потока остаточного намагни­чивания. Далее опыт проводят в обратном направлении, т. е. уменьшают ток возбуждения от -Iв = Oб до Iв = 0, а затем увеличи­вают его до значения +Iв = Oa. В результате получают кривую 3, называемую восходящей ветвью характеристики х.х. Нисходящая и восходящая ветви характеристики х.х. образуют петлю намагни­чивания. Проведя между кривыми 2 и 3 среднюю линию 4, полу­чим расчетную характеристику х.х.

Прямолинейная часть характеристики х.х. соответствует нена­сыщенной магнитной системе машины. При дальнейшем увеличе­нии тока сталь машины насыщается и характеристика приобретает криволинейный характер. Зависимость U0= F(IВ)  дает возможность судить о магнитных свойствах машины.

Нагрузочная характеристика генератора постоянного тока независимого возбуждения

Эта характери­стика выражает зависимость напряжения U на выходе генератора от тока возбуждения Iв при неизменных токе нагрузки, например номинальном, и частоте вращения. При указанных условиях на­пряжение на выводах генератора меньше ЭДС , поэто­му нагрузочная характеристика 1 располагается ниже характери­стики холостого хода 2 (рис. 28.3). Если из точки а, соответствующей номинальному напряжению Uном, отложить вверх отрезок аb, равный IaΣr, и провести горизонтально отре­зок bс до пересечения с характеристикой х.х., а затем соединить точки а и с, то получим аbс треугольник реактивный (характе­ристический).

Так, при работе генератора в режиме х.х. при токе возбужде­ния  IВ1 = IВ.ном напряжение на выводах U0 = de ; с подключением нагрузки (при неизменном токе возбуждения) напряжение генера­тора снизится до значения Uном = ae . Таким образом, отрезок dа выражает значение напряжения ΔU = U0 — Uном  при IВ1 = IВ. ном. На­пряжение на выводах генератора в этом случае уменьшилось в результате действия двух причин: падения напряжения в цепи якоря и размагничивающего влияния реакции якоря . Измерив значение сопротивления цепи якоря и подсчитав падение напряжения IaΣr, можно определить ЭДС генератора при заданном токе нагрузки: Ea = U + IaΣr. На рис. 28.3 эта ЭДС представлена отрезком bе. Электродвижущая сила генератора при нагрузке меньше, чем в режиме х.х. (bе < dе), что объясняется размагничивающим влиянием реакции якоря. Для количественной оценки этого влияния из точки с опускаем перпендикуляр на ось абсцисс. Полученный отрезок cf представляет собой ЭДС генератора при нагрузке; в режиме х.х. для создания этой ЭДС необходим ток возбуждения IВ2 < IВ1. Следовательно, отрезок fе, равный разности токов возбуждения IВ1 — IВ2, представляет собой ток возбуждения, компенсирующий размагничивающее влияние реакции якоря.

Рис. 28.3. Нагрузочная характери­стика генератора независимого возбуждения

Катеты реактивного треугольника количественно определяют причины, вызывающие уменьшение напряжения генератора при его нагрузке: падение на­пряжения в цепи якоря определяет катет

ab = IaΣr                                                             (28.7)

ток возбуждения IВ1 — IВ2, ком­пенсирующий размагничиваю­щее действие реакции якоря, оп­ределяет катет

,                                    (28.8)

где  Fqd и Fad — величины, опре­деляющие размагничивающее действие реакции якоря по попе­речной и продольной осям ; —число витков в по­люсной катушке обмотки возбуждения.

Реактивный треугольник а’b‘с’ построен для другого значения тока возбуждения IВ3. Сторона а’bтреугольника осталась неиз­менной (а’b‘ = ab), что объясняется неизменностью тока нагруз­ки, но сторона b‘с’ уменьшилась (b‘с’ < bс), так как при меньшем токе возбуждения уменьшилась степень насыщения магнит­ной цепи генератора, а следовательно, и размагничивающее дей­ствие реакции якоря.

Внешняя характеристика генератора постоянного тока независимого возбуждения

Эта характеристика представляет собой зависимость напряжения U на выводах генера­тора от тока нагрузки I. При снятии данных для построения внеш­ней характеристики генератор приводят во вращение с номиналь­ной скоростью и нагружают его до номинального тока при номинальном напряжении. Затем, постепенно уменьшая нагрузку вплоть до х.х. (I= 0), снимают показания приборов. Сопротивле­ние цепи возбуждения rB и частоту вращения в течение опыта под­держивают неизменными.

На рис. 28.4, а представлена внешняя характеристика генера­тора независимого возбуждения, из которой видно, что при увеличении тока нагрузки I напряжение на выводах генератора понижа­ется; это объясняется размагничивающим влиянием реакции якоря и падением напряжения в цепи якоря. Наклон внешней характеристики к оси абсцисс (жесткость внешней характеристики) оценивается номинальным изменением напряжения генератора при сбросе нагрузки:

.                         (28.9)

Обычно для генератора независимого возбуждения ΔUном  = 5 – 10% .

Регулировочная характеристика генератора постоянного тока независимого возбуждения

Характери­стика  IВ= F(I) показывает, как следует менять ток в цепи возбуж­дения, чтобы при изменениях нагрузки генератора напряжение на его выводах оставалось неизменным, равным номинальному. При этом частота вращения сохраняется постоянной (n – const).

При работе генератора без нагрузки в цепи возбуждения уста­навливают ток Iво, при котором напряжение на выводах генератора становится равным номинальному. Затем постепенно увеличивают нагрузку генератора, одновременно повышают ток возбуждения таким образом, чтобы напряжение генератора во всем диапазоне нагрузок оставалось равным номинальному. Так получают восхо­дящую ветвь характеристики (кривая 1 на рис. 28.4, б). Постепен­но уменьшая нагрузку генератора до х.х. и регулируя соответст­вующим образом ток возбуждения, получают нисходящую ветвь характеристики (кривая 2 на рис. 28.4, б). Нисходящая ветвь регу­лировочной характеристики расположена ниже восходящей, что объясняется влиянием возросшего остаточного намагничивания магнитной цепи машины в процессе снятия восходящей ветви. Среднюю кривую 3, проведенную между восходящей и нисходящей ветвями, называют практической регулировочной характери­стикой генератора.

Основной недостаток генераторов независимого возбужде­ния — это необходимость в постороннем источнике энергии по­стоянного тока — возбудителе. Однако возможность регулирова­ния напряжения в широких пределах, а также сравнительно жесткая внешняя характеристика этого генератора являются его достоинствами.

Рис. 28.4. Внешняя (а) и регулировочная (б) характери­стики генератора независимого возбуждения.

Характеристика генераторов постоянного тока — Генераторы с раздельным возбуждением и самовозбуждением

Характеристика представляет собой график между двумя зависимыми величинами. Он показывает установившуюся характеристику генераторов постоянного тока. Характеристики генераторов постоянного тока объясняют взаимосвязь между нагрузками, возбуждением и напряжением на клеммах через график. Ниже приведены три важные характеристики генератора постоянного тока.

Характеристика намагничивания

Эта характеристика дает изменение генерируемого напряжения или напряжения холостого хода в зависимости от тока возбуждения при постоянной скорости.Это также называется характеристикой холостого хода или разомкнутой цепи.

Внутренняя характеристика

Внутренняя характеристика генератора постоянного тока строит кривую между генерируемым напряжением и током нагрузки.

Внешние характеристики (характеристики нагрузки)

Внешние характеристики или характеристики нагрузки показывают соотношение между напряжением на клеммах и током нагрузки при постоянной скорости.

В комплекте:

Характеристика генератора постоянного тока с раздельным возбуждением

В генераторе постоянного тока с отдельным возбуждением, отдельный источник постоянного тока подключен к обмотке возбуждения.Этим источником может быть батарея, диодный выпрямитель, другой генератор постоянного тока или управляемый выпрямитель. Принципиальная схема генератора постоянного тока с отдельным возбуждением в нагруженном состоянии показана ниже.

Модель схемы генератора постоянного тока с автономным возбуждением

Пусть генератор приводится в движение первичным двигателем с постоянной скоростью. Возбуждение поля (If) регулируется для получения номинального напряжения без нагрузки. В течение всего времени работы это значение напряжения поддерживается постоянным.

Лет,

  • R fw — сопротивление обмотки возбуждения
  • R fc — сопротивление реостата возбуждения для управления током возбуждения.
  • R a — полное сопротивление цепи якоря, включая сопротивление контакта щетки.
  • R L — сопротивление нагрузки.
  • I L — ток нагрузки
  • E a — внутреннее генерируемое напряжение
  • В — напряжение на зажимах
  • I a — ток якоря

Различные уравнения для отдельно возбужденного генератора постоянного тока следующие:

Если бы не было реакции якоря, генерируемое напряжение V 0 было бы постоянным, как показано прямой линией (красный цвет) на рисунке ниже.

Характеристики клемм генератора постоянного тока с отдельным возбуждением

Падение напряжения Δ V AR из-за реакции якоря. Внутренняя характеристика (E a ~ I L ) также показана на приведенном выше рисунке, представленная синей цветной линией. На сопротивлении якоря Ra возникает падение напряжения IaRa. Внешняя характеристика генератора (V ~ I L ) также показана розовой линией.

Точка P называется рабочей точкой , которая является пересечением между генератором, внешней характеристикой и характеристикой нагрузки, заданной соотношением V = I L R L .Эта точка P дает рабочие значения напряжения на клеммах и тока нагрузки.

Нарастание напряжения в самовозбужденном генераторе или шунтирующем генераторе постоянного тока

Генератор с самовозбуждением также известен как шунтирующий генератор постоянного тока, поскольку обмотка возбуждения подключена параллельно якорю. Таким образом, напряжение якоря обеспечивает ток возбуждения. Этот тип генератора обеспечивает собственное возбуждение поля.

Эквивалентная схема шунтирующего генератора постоянного тока показана на рисунке ниже:

Схема эквивалента шунтирующего генератора постоянного тока

Принимая во внимание приведенный выше рисунок, предположим, что генератор работает без нагрузки, а первичный двигатель приводит в движение якорь с определенной скоростью. Этот генератор будет создавать желаемое напряжение на клеммах. Остаточный магнитный поток, присутствующий в полюсах поля генератора постоянного тока, отвечает за нарастание напряжения. Создается небольшое напряжение Ear, которое определяется уравнением, показанным ниже.

Это напряжение составляет от 1 до 2 вольт. Это напряжение вызывает протекание тока If в обмотке возбуждения генератора. Ток возбуждения задается уравнением.

Поток увеличивается за счет магнитодвижущей силы, создаваемой током поля.В результате этого генерируемое напряжение Ea увеличивается. Это повышенное напряжение якоря увеличивает напряжение на клеммах. С увеличением напряжения на клеммах ток возбуждения If увеличивается еще больше. Это, в свою очередь, увеличивает магнитный поток, и, следовательно, напряжение якоря еще больше увеличивается, а процесс нарастания напряжения продолжается.

Кривая нарастания напряжения шунтирующего генератора постоянного тока показана ниже:

Наращивание напряжения шунтирующего генератора постоянного тока

Генератор работает без нагрузки в процессе роста напряжения, поэтому следующие уравнения, показанные ниже, дают установившийся режим работы.

Т.к. ток возбуждения Если в шунтирующем генераторе очень мало, падением напряжения I f R a можно пренебречь. Таким образом, уравнение (1) принимает следующий вид:

Прямая линия V = I f R f , показанная на рисунке выше, известна как линия сопротивления поля .

Повышение напряжения в шунтирующем генераторе постоянного тока для различных сопротивлений цепи показано ниже:

Влияние сопротивления поля на напряжение холостого хода

Уменьшение сопротивления цепи возбуждения уменьшает наклон линии сопротивления поля, что приводит к повышению напряжения.Увеличение сопротивления цепи возбуждения увеличивает наклон линии сопротивления поля, что приводит к снижению напряжения.

Если сопротивление цепи возбуждения увеличивается до критического сопротивления поля (R C ), линия сопротивления поля становится касательной к начальной части кривой намагничивания.

Если значение сопротивления поля превышает критическое значение сопротивления поля, генератор не возбуждается. Кривая, показанная ниже, показывает изменение напряжения холостого хода при фиксированном сопротивлении поля и переменной скорости якоря.

Изменение напряжения холостого хода со скоростью

Кривая намагничивания изменяется в зависимости от скорости, и ее ординаты для любого тока возбуждения пропорциональны скорости генератора. Если сопротивление поля остается постоянным и скорость id уменьшается, все точки на кривой намагничивания опускаются.

При определенной скорости, называемой критической скоростью , линия сопротивления поля становится касательной к кривой намагничивания. Ниже критической скорости напряжение не повышается.

Для повышения напряжения в самовозбуждающемся генераторе постоянного тока должны выполняться следующие условия.

  • В полюсах поля должен быть достаточный остаточный поток.
  • Полевые клеммы должны быть подключены таким образом, чтобы ток возбуждения увеличивал магнитный поток в направлении остаточного потока.
  • Сопротивление цепи возбуждения должно быть меньше критического сопротивления цепи возбуждения.

Если в полюсах возбуждения нет остаточного потока, отключите поле от цепи якоря и подайте напряжение постоянного тока на обмотку возбуждения.

Этот процесс называется Мигает поле .

Вольт-амперная характеристика комбинированного генератора постоянного тока

Вольт-амперная характеристика составных генераторов представлена ​​ниже:

Вольт-амперные характеристики комбинированного генератора постоянного тока

Генераторы с кумулятивным составом могут быть с избыточным составом, с плоским составом и с меньшим составом , в зависимости от числа последовательных витков поля.

Для генератора с избыточным составом напряжение на клеммах полной нагрузки выше, чем напряжение на клеммах без нагрузки. В случае плоского генератора или генератора с комбинированной нагрузкой, напряжение на клеммах при полной нагрузке равно напряжению на клеммах без нагрузки. В составном генераторе с пониженной нагрузкой напряжение на клеммах при полной нагрузке меньше, чем напряжение на клеммах без нагрузки.

В дифференциальных генераторах напряжение на клеммах очень быстро падает с увеличением тока якоря.

КПД генератора постоянного тока — максимальный КПД

КПД просто определяется как отношение выходной мощности к входной. Пусть R будет полным сопротивлением цепи якоря (включая сопротивление контакта щетки, сопротивление последовательной обмотки, межполюсное сопротивление обмотки и компенсирующее сопротивление обмотки).

КПД генератора постоянного тока поясняется ниже на линейной диаграмме:

  • I — выходной ток
  • I sh — ток через шунтирующее поле
  • I a — ток якоря = I + I sh
  • В — напряжение на клеммах.

Суммарные потери в меди в цепи якоря = I a 2 R при

Потери мощности в цепи шунта = В Ish (включая потери в сопротивлении регулирования шунта).

Механические потери = потери на трение в подшипниках + потери на трение в коммутаторе + потери на ветер.

Потери в сердечнике = потеря на гистерезис + потеря на вихревые токи

Паразитные потери = механические потери + потери в сердечнике

Сумма потерь в меди в шунтирующем поле и паразитных потерь может рассматриваться как комбинированные фиксированные (постоянные) потери, которые не зависят от тока нагрузки I.

Следовательно, постоянные потери (в шунтирующих и составных генераторах) = паразитные потери + потери в меди в шунтирующем поле.

КПД генератора определяется уравнением, показанным ниже:

Если I sh мало по сравнению с I r , то I a = I

Следовательно,

КПД Ƞ G будет максимальным, когда знаменатель D r будет минимальным.

Где,

D r минимально при

Также,

Поскольку d 2 D r / dI 2 является положительным, выражение, задаваемое уравнением (1), является условием для максимального значения Dr и условием максимального значения эффективности.

Уравнение (1) показывает, что эффективность генератора постоянного тока максимальна, когда эти потери, пропорциональные квадрату тока нагрузки, равны постоянным потерям генератора постоянного тока.

Это соотношение одинаково хорошо применимо ко всем вращающимся машинам, независимо от типа машины.

Это соотношение иногда указывается неправильно, поскольку максимальная эффективность достигается, когда переменные потери равны постоянным потерям.

Нагрузка, соответствующая максимальной эффективности

Лет,

  • I fl — ток полной нагрузки,
  • I M — ток при максимальном КПД

Следовательно, для максимального КПД ток при максимальном КПД определяется уравнением, показанным ниже:


Это все о КПД генератора постоянного тока.

Способы возбуждения генератора постоянного тока с раздельным возбуждением Это

  • Ресурс исследования
  • Исследовать
    • Искусство и гуманитарные науки
    • Бизнес
    • Инженерная технология
    • Иностранный язык
    • История
    • Математика
    • Наука
    • Социальная наука
    Лучшие подкатегории
    • Продвинутая математика
    • Алгебра
    • Основы математики
    • Исчисление
    • Геометрия
    • Линейная алгебра
    • Предалгебра
    • Предварительный расчет
    • Статистика и вероятность
    • Тригонометрия
    • Другое →
    Лучшие подкатегории
    • Астрономия
    • Астрофизика
    • Биология
    • Химия
    • Науки о Земле
    • Наука об окружающей среде
    • Здравоохранение
    • Физика
    • Другое →
    Лучшие подкатегории
    • Антропология
    • Закон
    • Политология
    • Психология
    • Социология
    • Другое →
    Лучшие подкатегории
    • Бухгалтерский учет
    • Экономика
    • Финансы

Сравнение систем возбуждения генераторов

ПРИВОД ПЕРЕМЕННОГО ТОКА С ЧАСТОТНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ

ПРИВОД ПЕРЕМЕННОГО ТОКА С ЧАСТОТНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ 1.0 Характеристики стандартных электродвигателей переменного тока Асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором — это электродвигатель, наиболее широко используемый в промышленности. Эта лидирующая позиция приводит в основном к

Подробнее

Широтно-импульсная модуляция (ШИМ)

Руководство Control Technologies Руководство по приводам переменного тока с ШИМ, версия 1.0 с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) На рисунке 1.8 показана блок-схема блока преобразования мощности в приводе с ШИМ. В этом типе привода выпрямитель диодный мост

Подробнее

Сетевые реакторы и приводы переменного тока

Сетевые реакторы и приводы переменного тока Rockwell Automation Mequon Wisconsin Довольно часто линейные и нагрузочные реакторы устанавливаются на приводы переменного тока без четкого понимания того, почему и каковы положительные и отрицательные последствия

Подробнее

Бюллетень данных о продукте

Бюллетень с данными о продукте Причины и последствия гармоник в системе питания частотно-регулируемых приводов по сравнению со стандартом IEEE 519-1992 Raleigh, NC, U.S.A. ВВЕДЕНИЕ В этом документе описывается энергосистема

Подробнее

Анализ мощности приводов двигателей с ШИМ

Анализ мощности приводов двигателей с ШИМ Замечания по применению 1. Введение Трехфазные двигатели переменного тока были рабочей лошадкой в ​​промышленности с первых дней развития электротехники. Они надежны, эффективны,

Подробнее

Управление двигателем постоянного тока Реверс

Январь 2013 г. Управление двигателем постоянного тока Реверсирование и «Ротор», который является вращающейся частью.В основном доступны три типа двигателей постоянного тока: — щеточный двигатель — бесщеточный двигатель — шаговые двигатели постоянного тока Электрические

Подробнее

UCI274C — Лист технических данных

— Технический паспорт ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И ОПЦИИ СТАНДАРТЫ Промышленные генераторы Newage Stamford соответствуют требованиям BS EN 60034 и соответствующему разделу других международных стандартов, таких как BS000,

Подробнее

UCI274H — Лист технических данных

— Технический паспорт ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И ОПЦИИ СТАНДАРТЫ Промышленные генераторы Newage Stamford соответствуют требованиям BS EN 60034 и соответствующему разделу других международных стандартов, таких как BS000,

Подробнее

ГЕНЕРАТОРЫ ПРЯМОГО ТОКА

ГЕНЕРАТОРЫ ПРЯМОГО ТОКА Редакция 12:50 14 ноя 05 ВВЕДЕНИЕ Генератор — это машина, которая преобразует механическую энергию в электрическую, используя принцип магнитной индукции.Этот принцип

Подробнее

Основы моторики. Двигатель постоянного тока

Основные принципы работы двигателя Прежде чем мы сможем исследовать функцию привода, мы должны понять основные принципы работы двигателя. Он используется для преобразования электроэнергии, подаваемой контроллером, в механическую энергию

. Подробнее

PI734D — Лист технических данных

PI734D — Техническая карта PI734D ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И СТАНДАРТЫ ОПЦИЙ Промышленные генераторы Newage Stamford соответствуют требованиям BS EN 60034 и соответствующим разделам других национальных и международных стандартов

. Подробнее

PI734B — Лист технических данных

PI734B — Технический паспорт PI734B ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И СТАНДАРТЫ ОПЦИЙ Промышленные генераторы Newage Stamford соответствуют требованиям BS EN 60034 и соответствующим разделам других национальных и международных стандартов

. Подробнее

СИНХРОННЫЕ МАШИНЫ

СИНХРОННЫЕ МАШИНЫ Геометрия синхронной машины очень похожа на геометрию индукционной машины.Сердечник статора и обмотки трехфазной синхронной машины практически идентичны

Подробнее

Рабочий лист EET272, неделя 9

Рабочий лист EET272 Неделя 9 ответьте на вопросы 1–5 в рамках подготовки к обсуждению викторины в понедельник. Завершите остальные вопросы для обсуждения в классе в среду. Вопрос 1 Вопросы AC становятся

Подробнее

8 обмоток статора 11 обмоток статора

Ниже приведена схема типичной электрической установки скутера, в которой статор, CDI, выпрямитель / регулятор идут вместе с другими элементами, работающими в электрической системе; Это общий статор с 6 обмотками

Подробнее

Введение в блоки питания

Введение в источники питания ВВЕДЕНИЕ Практически каждое электронное оборудование, например компьютеры и их периферийные устройства, калькуляторы, телевизоры и Hi-Fi оборудование и инструменты питаются от источника постоянного тока

Подробнее

R448 и R448 V50 A.В.

Якорь + 6- Данное руководство предназначено для конечного пользователя F1 ST5 Предохранитель Field Slow 250 В 10 A с LAM без LAM 10 Желтый 11 Красный 12 Черный 9 Зеленый X2 Z1 X1 Z2 E + E- 0 В 110 22 Требование ST3 ST10 50 Гц 60 Гц

Подробнее

ТЕХНОЛОГИЯ ВЕТРОВОЙ ТУРБИНЫ

Модуль 2.2-2 ТЕХНОЛОГИЯ ВЕТРОВОЙ ТУРБИНЫ Электрическая система Герхард Дж. Гердес Семинар по возобновляемым источникам энергии 14-25 ноября 2005 г. Нади, Республика острова Фиджи Содержание Модуль 2.2 Типы генераторных систем

Подробнее

Руководство по продукции STAMFORD

Руководство по продукту MOVE 2005 7/11/06 15:46 Page 1 Руководство по продукту STAMFORD R Там для вас TM Универсальные, прочные и надежные бесщеточные генераторы переменного тока мощностью до 2750 кВА. Руководство по продукту MOVE 2005 7/11/06 15:46 Стр. 2

Подробнее

7-41 КОРРЕКЦИЯ КОЭФФИЦИЕНТА МОЩНОСТИ

ПИТАНИЕ ИЛИ КОРРЕКЦИЯ ВВЕДЕНИЕ Современное электронное оборудование может создавать шум, который вызовет проблемы с другим оборудованием в той же системе питания.Следовательно, для уменьшения сбоев в системе необходимо

Подробнее

Настройка для ШИМ-тестов двигателя BLDC

Настройка для ШИМ-тестов двигателя BLDC Автор: Арбер Никай Дата: 11.11.13 Аннотация В этой заметке по применению исследуется управление двигателем BLDC и предлагается решение для настройки двигателя BLDC для тестирования ШИМ с использованием Texas

Подробнее

Надежность сети

Тема Power # 9019 Техническая информация от Cummins Power Generation Рекомендации по энергосистеме для приложений вышек сотовой связи Официальный документ Автор: Виссам Балше, руководитель группы, отдел разработки приложений для продаж, промышленность

Подробнее

Лабораторная работа 14: Трехфазный генератор переменного тока.

Лабораторная работа 14: Трехфазный генератор переменного тока. Цель: получить кривую насыщения генератора без нагрузки; для определения характеристики регулирования напряжения генератора переменного тока с резистивной, емкостной и индуктивной

Подробнее

Автоматические выключатели серии Sentron

Автоматические выключатели серии Sentron Автоматические выключатели серии Sentron доступны в девяти типоразмерах: ED, FD, JD, LD, LMD, MD, ND, PD и RD.Автоматические выключатели серии Sentron имеют широкий диапазон

Подробнее

BCI184E — Лист технических данных

BCI184E — Технический паспорт BCI184E ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И ОПЦИИ СТАНДАРТЫ Промышленные генераторы Newage Stamford соответствуют требованиям BS EN 60034 и соответствующему разделу других международных стандартов

Подробнее

Различные типы систем ИБП

Техническая документация по системам 1, редакция 6, Нил Расмуссен Содержание Щелкните раздел, чтобы перейти к нему> Краткое содержание На рынке существует много путаницы в отношении различных типов систем ИБП и

. Подробнее

Рекомендации по применению AN-1187

Замечания по применению AN-1187 IR3230 Бессенсорный моторный привод BLDC Автор Alex Lollio Содержание Замечания по применению AN-1234… 1 Введение … 2 Основной принцип работы … 3 Управление двигателем … 4 Управление двигателем

Подробнее

Различные типы систем ИБП

Белая книга 1, редакция 7, Нил Расмуссен> Краткое содержание На рынке существует много путаницы в отношении различных типов систем ИБП и их характеристик. Каждый из этих типов ИБП —

Подробнее

Бумага по качеству электроэнергии №3

Влияние провалов напряжения на асинхронные двигатели Автор: М. Д. Маккалок 1.ВВЕДЕНИЕ Падения напряжения, вызванные неисправностями в системе, влияют на производительность асинхронных двигателей с точки зрения производства

Подробнее

Основы электричества

Основы теории электрогенераторов Государство и члены PJM Департамент обучения PJM 2014 8/6/2013 Цели Студент сможет: Описать процесс электромагнитной индукции. Определить основные компоненты.

Подробнее

Различные типы систем ИБП

Различные типы систем ИБП Нил Расмуссен Официальный документ № 1, редакция 5 Краткое изложение На рынке существует большая путаница в отношении различных типов систем ИБП и их характеристик.

Подробнее Система самовозбуждения

для синхронного генератора

1 doi: / ecce / 4 Система самовозбуждения для синхронного генератора Геннадий Залескис (научный сотрудник, Рижский технический университет (РТУ)), Иварс Ранкис (профессор, РТУ), Марцис Приедитис (ассистент, РТУ) Аннотация Самовозбуждение синхронного генератора описан в статье.В основе системы лежит разряд конденсатора входного фильтра понижающего преобразователя через обмотку возбуждения генератора. Понижающий преобразователь подключен к выходам статора через неуправляемый диодный выпрямитель, но в качестве нагрузки используется обмотка возбуждения. Конденсатор входного фильтра преобразователя обеспечивает начальный импульс тока, который намагничивает систему возбуждения и вызывает повышение напряжения генератора, по этой причине конденсатор заряжается до начала процесса самовозбуждения. Получены и представлены результаты компьютерного моделирования и физического эксперимента.Эти результаты показывают, что предлагаемый преобразователь с самовозбуждением в сочетании с входным конденсатором, предварительно заряженным от маломощного электронного генератора, фактически намагничивает систему возбуждения генератора, поэтому напряжение генератора и, соответственно, ток возбуждения возрастают. Стабилизация выходного напряжения генератора происходит при скачке напряжения, но его пиковое значение немного превышает эталонное. Дальнейшее исследование предложенной системы самовозбуждения может включать определение математических уравнений, описывающих переходные процессы в режиме самовозбуждения генератора, и разработку методов управления с целью управления процессом самовозбуждения без пиков напряжения.Компьютерная модель также должна быть улучшена. Ключевые слова Производство энергии ветра, машины переменного тока, генераторы, преобразователи, силовые транзисторы. I. ВВЕДЕНИЕ Возможность использования централизованного электроснабжения в некоторых регионах может быть ограничена техническими или экономическими аспектами, поэтому автономные системы электроснабжения являются актуальным вопросом исследования. В условиях возможных стихийных бедствий централизованное электроснабжение может быть нарушено. В этом случае на некоторой изолированной территории выработка электроэнергии может осуществляться только посредством локальной автономной системы.Многие технологические процессы требуют бесперебойного электроснабжения, и автономная система позволит удовлетворить эти требования в случае отключения сети. Таким образом, автономная система электроснабжения должна иметь возможность работать как с подключением к централизованной электросети, так и в автономном режиме работы. С политической точки зрения любая энергетически зависимая страна возбуждает возможность страны-поставщика влиять на экономические и политические процессы в зависимой стране.Системы автономного электроснабжения могут внести значительный вклад в повышение независимости государственной власти. Ветроустановки занимают одно из центральных мест среди систем автономного электроснабжения. Их развитие может дать новые возможности в использовании возобновляемых источников энергии с целью снижения выбросов продуктов сжигания ископаемого топлива в атмосферу, увеличив долю альтернативных источников в государственной энергетике. В последнее время уделяется внимание электрическим машинам, которые широко применяются в ветряных турбинах с двойным питанием индукционных генераторов и синхронных генераторах с постоянными магнитами.Исследован проект автономной системы энергоснабжения на основе ветро- и водородной энергии в рамках возможности использования индукционного генератора с двойным питанием [1-3] в ветроэнергетической установке автономной системы электроснабжения. Этот тип генераторов популярен для больших ветряных турбин, так как силовой электронный преобразователь потребляет только 30% выходной мощности генератора, но они имеют некоторые недостатки, касающиеся конструктивных особенностей [4], а также низкий остаточный намагниченность генератора, которого недостаточно. для создания напряжения от холодного пуска, поэтому использование данного типа генераторов в системе автономного электроснабжения без подключения к электросети неэффективно [5].Предлагалось использовать комбинированную систему возбуждения, включающую электромагнитное возбуждение и тонкий слой постоянных магнитов, встроенных в пазы обмотки возбуждения. Это решение может увеличить остаточную электродвижущую силу, но необходимо произвести механическую модернизацию машины, что является дорогостоящим мероприятием. Синхронный генератор с постоянными магнитами обеспечивает высокий КПД и высокий установленный коэффициент мощности, он может быть немного дешевле [4], но его выходное напряжение нестабильно и зависит от скорости вращения.Возможен холодный пуск, но есть недостатки, связанные с системой возбуждения [6, 7]. Постоянные магниты дороги, возбуждение фиксированное и неконтролируемое. Рабочие температуры внутри генератора должны быть ограничены, чтобы сохранить магнитные свойства, поскольку возможно размагничивание материала постоянного магнита. Для указанного проекта было принято решение использовать индукционный генератор с двойным питанием в синхронном генераторе с независимым режимом возбуждения. В отличие от генератора с постоянными магнитами, можно управлять машиной с независимым возбуждением.Это особенно полезно при непостоянной, а иногда и слишком большой силе ветра. Если частота вращения генератора слишком высока для нормальной работы, уменьшение значения тока возбуждения предотвращает превышение допустимого уровня выходного напряжения. Использование аккумуляторной батареи для возбуждения генератора, применяемого в указанном проекте, нерационально, так как величина тока возбуждения может достигать 20 А. По этой причине была разработана конденсаторная система самовозбуждения синхронного генератора [8, 9]. Системы самовозбуждения синхронных генераторов, описанные в [10-13], имеют ряд недостатков, таких как, например, сложность изготовления и низкий уровень остаточного магнетизма.Система самовозбуждения, активируемая конденсатором, была разработана для обеспечения самовозбуждения без перестройки генератора, но испытания системы 32

2 2013/4 показали, что у нее есть свои недостатки, которые мешают ее использованию. Во-первых, работа системы управления зависит от формы выходного напряжения генератора. Довольно сложно адаптировать систему для измерения частоты напряжения в реальной машине, которой свойственна несинусоидальная форма или искажения.Во-вторых, в этой системе ток возбуждения имеет импульсный характер, так как в схеме не предусмотрено сглаживание тока фильтром. По этим причинам для самовозбуждения синхронного генератора была применена схема DC / DC преобразователя с понижающей топологией [14, 15]. Особенностью данной схемы является зарядка конденсатора входного фильтра преобразователя перед началом работы системы. Заряженный конденсатор обеспечивает необходимый импульс тока для запуска процесса самовозбуждения. В этом случае механическая модернизация генератора не требуется, но система самовозбуждения также позволяет контролировать выходное напряжение генератора.II. СХЕМА И РАБОТА СИСТЕМЫ A. Функциональная схема системы самовозбуждения В отличие от схемы конденсаторной системы самовозбуждения синхронного генератора с независимым возбуждением, описанной в [8], на схеме (рис. 1) с понижающим преобразователем [ 14] обмотка возбуждения включается как нагрузка понижающего преобразователя с входным фильтром и одним переключающим элементом вместо трех тиристоров, которые использовались в предыдущей конфигурации [8]. К фазовым выводам статора подключен неуправляемый выпрямитель, состоящий из диодов VD1 3.Выпрямленный ток фильтруется конденсатором С1 и управляется транзистором VT1. Для разряда обмотки возбуждения L f используется параллельный диод VD4. Резистор R1 используется для уменьшения тока возбуждения и для ослабления поля последовательности в случае остановки системы, чтобы предотвратить резкое повышение напряжения конденсатора фильтра. В нормальном режиме работы резистор R1 шунтируется транзистором VT2. Б. Работа системы. При низкой скорости остаточная электродвижущая сила генератора мала, но ее частота может быть измерена с помощью единицы измерения (МЕ) системы самовозбуждения [8, 14], таким образом, определяется скорость генератора.Процесс самовозбуждения может быть обеспечен только при правильной частоте вращения генератора [8, 14]. Для запуска процесса самовозбуждения требуется начальный импульс тока [8]. Для этого сначала конденсатор фильтра заряжается маломощным электронным генератором (ЭГ). Электронному генератору нужен источник энергии, но в общей схеме автономной системы электроснабжения, описанной в упомянутом выше проекте, для питания системы управления и электронного генератора используется аккумуляторная батарея.Когда частота вращения генератора достаточна для нормальной работы, система управления включает транзистор VT1. Замкнутая цепь: на заряженном конденсаторе C1 в переключателе VT1 сформирована обмотка возбуждения L f. В результате разряда конденсатора возникает импульс тока, который намагничивает систему возбуждения, в результате чего напряжение генератора увеличивается [8]. Далее конденсатор С1 используется как входной фильтр преобразователя. Транзистор VT1 переключается с высокой частотой, поэтому скважность выбирается так, чтобы обеспечить необходимый ток возбуждения.Основная задача системы управления — регулирование выходного напряжения генератора при условии, что ток возбуждения не должен превышать некоторого заданного значения. В нормальном рабочем режиме транзистор VT2 постоянно включен, шунтируя резистор R1. В этом случае ток возбуждения протекает через VT2 и диод VD4. В случае постепенного уменьшения значения тока с последующей остановкой системы ослабление поля не требуется, но если работа системы внезапно прерывается, в контуре циркулирует ток: обмотка возбуждения транзистора VT2, диода VD4, вызывает резкое напряжение C1 увеличение.Чтобы этого избежать, в этом случае VT2 отключается, а энергия обмотки возбуждения рассеивается на резисторе R1. C. Процесс самовозбуждения Эквивалентная схема системы самовозбуждения [14] может быть представлена ​​как последовательное соединение индуктивностей и сопротивлений обмоток и источника напряжения в зависимости от электродвижущей силы тока цепи (рис. 2). Процесс самовозбуждения состоит из двух стадий. Вначале через обмотку возбуждения L f разряжается один ранее заряженный конденсатор. В применяемом генераторе параметры обмотки возбуждения L f = 17 мГн, R f = 2 Ом.Рис. 1. Система самовозбуждения с понижающим преобразователем. Рис. 2. Эквивалентная схема системы самовозбуждения. 33

3 2013/4 Рис. 3. PSIM-модель системы самовозбуждения синхронного генератора. Этот этап зависит от параметров схемы и начального напряжения конденсатора C1 U C1: di 1 L f idt U C1 0, (1) dt C1, где C 1 — емкость конденсатора C1. На втором этапе конденсатор используется в качестве фильтра, и дальнейшее самовозбуждение зависит от увеличения электродвижущей силы, связанной с ростом тока.Схема может быть описана как di 1 L L i R R R k 0 G f G f dt C idt. (2) Процесс будет развиваться, только если k> (R G + R f). Показатель k характеризует связь между эквивалентной электродвижущей силой генератора и током в обмотке возбуждения и зависит от скорости вращения генератора. B. Результаты моделирования Диаграммы моделирования показаны на рис. 4. и рис. 5. Через 0,08 с, когда скорость генератора достигает значения эталонной скорости, 1 III. КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ A. Модель PSIM Компьютерное моделирование процесса самовозбуждения может быть реализовано в PSIM (рис.3.). Преобразователь самовозбуждения и нагрузка RL подключены к фазам генератора через трехфазный полуволновой диодный выпрямитель и нейтральный провод. Используется простая система управления, задача которой — стабилизировать напряжение нагрузки между двумя соседними расположенными значениями (V_load_ref_H и V_load_ref_L). Следует обратить внимание на относительно высокое значение постоянной интегрирования в системе управления. Его величина сильно влияет на форму тока возбуждения и была подобрана экспериментально. Ограничитель тока ограничивает ток возбуждения, как это видно на рис.4. Источник Speed_ref задает скорость генератора, при которой должен быть запущен процесс самовозбуждения, источник Load_on_ref устанавливает напряжение, при котором нагрузка включается переключателем S1. Процесс будет развиваться, только если k> (R G + R f). Показатель k характеризует связь эквивалентной электродвижущей силы генератора с током в обмотке возбуждения и зависит от скорости вращения генератора. конденсатор С1 начинает разряжаться. В результате система возбуждения намагничивается и напряжение генератора возрастает.Ток возбуждения возрастает до тех пор, пока напряжение генератора не достигнет заданного значения с учетом ограничения тока возбуждения. 34

4 2013/4 По истечении 0,7 с, когда напряжение генератора относительно близко к заданному значению, включается переключатель S1, и нагрузка RL подключается к генератору через упомянутый выпрямитель. Конечно, в реальных условиях резкое включение нагрузки не выгодно, но в этом моделировании пиков тока нагрузки не возникало. В этой компьютерной модели параметры генератора приближены к параметрам реальной машины, используемой в физическом эксперименте, но требуются более точные вычисления.Имеющаяся модель достаточно точно описывает процесс самовозбуждения, реализованный в предыдущих экспериментах [8]. Схема эксперимента показана на рис. 6. Генератор механически связан с электродвигателем переменного тока, приводимым в действие преобразователем частоты. Блок управления системой самовозбуждения подключен к источнику питания 24 В постоянного тока, который имитирует аккумуляторную батарею упомянутой выше автономной системы электроснабжения. Основные параметры генератора: сопротивление обмотки статора 2 Ом; индуктивность обмотки статора 100 мГн; сопротивление обмотки возбуждения 2 Ом; индуктивность обмотки возбуждения 17 мГн.Экспериментальное оборудование, за исключением двигателя и генератора, показано на рис. 7. Рис. 6. Схема эксперимента. Рис. 4. Токи в обмотке возбуждения (Ifield) и цепи нагрузки (Iload). Рис. 5. Конденсатор С1 и напряжения нагрузки. Рис. 7. Экспериментальная установка: 1 система самовозбуждения; 2 преобразователя частоты; 3 измерительных прибора; 4 осциллограф. IV. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТОВ A. Экспериментальная установка Система самовозбуждения применялась к индукционному генератору с двойным питанием, работающему как синхронный генератор с независимой обмоткой возбуждения [14].35

5 2013/4 Рис. 8. Диаграмма фазных напряжений генератора при 120 об / мин без возбуждения. Рис. 9. Ток возбуждения I f генератора в процессе самовозбуждения. Рис. 10. Напряжение V C1 на входе преобразователя самовозбуждения и ток возбуждения генератора If в процессе самовозбуждения. Рис. 11. Разряд конденсатора С1. Рис. 12. Выходное напряжение генератора. Как было сказано выше, остаточная электродвижущая сила генератора мала (рис.8.), но его частоту можно измерить с помощью единицы измерения. В экспериментальном генераторе процесс самовозбуждения может успешно протекать при минимальной скорости 120 об / мин, соответствующей частоте 52 Гц. Эксперимент, описанный в этой статье, был проведен при частоте вращения генератора 130 об / мин (56,4 Гц). Б. Результаты экспериментов. Поведение генератора с системой самовозбуждения описывается экспериментальными диаграммами, которые подтверждают правильность компьютерного моделирования. На рис. 9 показаны изменения тока возбуждения I f генератора с момента начала процесса до состояния рабочего режима с постоянным током возбуждения и постоянным выходным напряжением генератора.В момент времени t 0, когда конденсатор С1 заряжен и частота вращения генератора находится на необходимом уровне, начинается разряд С1. Когда конденсатор разряжен, ток возбуждения увеличивается медленнее. В момент времени t 1, когда напряжение достигает максимального заданного значения, система управления поддерживает ток в допустимых пределах с целью стабилизации выходного напряжения. Рис. 10 демонстрирует, что напряжение V C1 конденсатора C1 и, соответственно, выходное напряжение генератора в начале процесса самовозбуждения увеличивается не так быстро, как ток возбуждения, но затем происходит выброс.В этом эксперименте система управления прежде всего должна была ограничить ток возбуждения, поэтому такой скачок мощности был возможен. В свою очередь, ток возбуждения достаточно плавно достигает заданного значения (9,5 А). На рис.11 показан момент разряда ранее заряженного конденсатора С1. Это приводит к выбросу тока возбуждения I f (в ​​момент времени t 0), который, в свою очередь, намагничивает обмотку возбуждения и, таким образом, вызывает увеличение напряжения V C1. На рис. 12 показано фазное напряжение генератора V ph в стационарном режиме работы.Кривая фазного напряжения генератора не является идеальной формой синусоидальной волны из-за влияния высших гармоник, шума измерения и фильтра 10 кГц осциллографа. Влияние высших гармоник также заметно на рис.

6 2013/4 V. ВЫВОДЫ Система самовозбуждения синхронного генератора с независимым возбуждением реализуется подключением обмотки возбуждения к трем фазным выходам статора через трехфазный неуправляемый диодный выпрямитель, понижающий преобразователь и нейтральный провод генератора.Изготовлена ​​компьютерная модель системы. Создан прототип преобразователя самовозбуждения и результаты моделирования подтверждены практическим экспериментом. В экспериментах использовался индукционный генератор с двойным питанием, работающий в синхронном генераторе с независимым режимом возбуждения. Результаты экспериментов показывают, что ранее заряженный входной конденсатор маломощного электронного генератора преобразователя самовозбуждения обеспечивает начальный импульс тока, который намагничивает систему возбуждения генератора, поэтому напряжение генератора и, соответственно, ток возбуждения увеличиваются.Стабилизация выходного напряжения генератора происходит не плавно, а с скачком напряжения, хотя его пиковое значение (100 В) превышает заданное значение только на 30 В, как показано на рис. 10. Дальнейшая работа включает в себя определение математических уравнений, которые описать переходные процессы в режиме самовозбуждения генератора и разработать методы управления с целью управления процессом самовозбуждения без скачков напряжения. Компьютерная модель должна быть улучшена. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ [1] Л. Рибицкис, Г. Дилевс, Э. Якобсонс, Н.Левинс, В. Пугачев, Многополярный индукционный генератор с двойным питанием и двухфазной вторичной обмоткой: Четвертая международная конференция и выставка экологических транспортных средств и возобновляемых источников энергии, Монако, Монте-Карло, март, стр. Re5 23-re5 23. [2] Г. Дилевс , Э. Якобсонс, Управление мощностью многополюсного индукционного ветряного генератора с двойным питанием: RTU zinātniskie raksti. 4. sēr., Enerģētika un elektrotehnika sēj. (2008), lpp. [3] Э. Якобсонс, Г. Дилевс, Управление мощностью многополюсного индукционного генератора с двойным питанием: 8-й Международный симпозиум «Актуальные проблемы в области электротехники и энергетики».Докторская школа энергетики и геотехнологии II », Эстония, Пярну, январь, стр. [4] Х. Полиндер, Д.-Дж. Банг, Х. Ли, З. Чен, М. Мюллер и А. Макдональд, Концептуальный отчет по Топологии генераторов, механическая и электромагнитная оптимизация. Проект UpWind, [5] Г. Дилев, Б. Осе-Зана, Э. Якобсон, Самовозбуждение низкоскоростного индукционного генератора: Латвийский физико-технический журнал, 2012, № 4 , стр. [6] А. Гупта, Д. К. Джайн, С. Дахия, Некоторые исследования последних достижений в системах преобразования энергии ветра, 2012 IACSIT Coimbatore Conferences, vol.28, pp, [7] A. Cimpoeru, Векторное управление PMSG без энкодера для приложений ветряных турбин, Университет Ольборга, Институт энергетических технологий, [8] Г. Залескис, И. Ранкис, Конденсаторно-активированная система самовозбуждения синхронного генератора: Электроника и электротехника, Каунас, KTU, Nr. 7, 2012, стр. [9] Г. Занескис, И. Ранис, Sinhronā ģeneratora pašierosināsanas sistēma, Latvijas Patents uz izgudrojumu Nr. LV 14496, [10] Т. Вильди, Электрические машины, приводы и системы питания: Prentice Hall, NJ, 2002, 886 p.[11] Й. Дирба, К. Кетнерс, Н. Левинс, В. Пугачов, Transporta elektriskās mašīnas: Rīga, Jumava, 2002, 344 с. [12] Цзе-Фун Чан, Вэйминь Ван, Лой Лэй Лай, Самовозбужденный синхронный генератор с последовательным подключением для распределенной генерации: Общее собрание Общества энергетики и энергетики, 2010 г., стр. [13] Х. Авад, М. Вади, Э. Хамди, Синхронный генератор с самовозбуждением для малых гидроэлектростанций: 9-я конференция WSEAS по схемам, системам, коммуникациям и компьютерам, мультиконференция, 2005 г., стр. [14] Г. Залескис, И. Ранкис, Система самовозбуждения синхронного генератора с понижающим преобразователем: Труды 54-я Международная научная конференция по энергетике и электротехнике, Рига, РТУ, 14-16 октября 2013 г., стр.1-4 (представлен). [15] Г. Занескис, И. Ранис, Sinhronā ģeneratora pašierosināsanas sistēma ar pazeminošo līdzstrāvas pārveidotāju, патентное письмо pieteikums Nr. P-13-94, Genadijs Zaleskis, M. sc. ing., докт. студент. В 2011 году окончил Рижский технический университет со степенью магистра электротехники. От работал лаборантом в Институте промышленной электроники и электротехники Рижского технического университета. В 2011 году поступает в докторантуру РТУ. С 2011 года работает на кафедре промышленной электроники и электрических технологий Рижского технического университета научным сотрудником.Его основные направления исследований — электротехника и промышленная автоматизация. Рижский технический университет, Институт промышленной электроники и электротехники Адрес: Рижский технический университет, факультет энергетики и электротехники, Латвия, Рига LV-1010, Кронвалда 1. Телефон, Иварс Ранкис, профессор, Hab. Dr. sc. ing. В 1960 году окончил Рижский политехнический институт по специальности инженер-электромеханик. Защитил первую степень доктора наук. (кандидат технических наук) Защитил вторую степень Хаб.Dr. sc. ing. в 1992 году в Рижском техническом университете. С работал инженером на Рижском электромашиностроительном предприятии. С 1966 г. начал учиться в докторантуре, а с 1970 г. — преподавателем различных предметов электротехники в Рижском техническом университете. Научные интересы связаны с силовой электроникой и промышленной автоматизацией. Сейчас профессор кафедры промышленной электроники и электрических технологий Рижского технического университета. Рижский технический университет, Институт промышленной электроники и электротехники Адрес: Рижский технический университет, факультет энергетики и электротехники, Латвия, Рига LV-1010, Кронвалда 1.Телефон: Marcis Prieditis M. sc. ing. В 2013 году окончил Рижский технический университет со степенью магистра интеллектуальных робототехнических систем. С 2011 г. является членом исследовательской группы, которая занимается повышением эффективности промышленной робототехники. С 2013 года работает на кафедре промышленной электроники и электротехники Рижского технического университета лаборантом. Рижский технический университет, Институт промышленной электроники и электротехники Рижский технический университет, факультет энергетики и электротехники, Латвия, Рига LV-1010, Кронвалда 1.Телефон, 37

Тест на возбуждение машин постоянного тока — Электротехника

  • Около
  • Контакт
  • Заявление об ограничении ответственности
  • Авторские права
  • Подписаться
  • Отправить статьи
  • Форум
  • Рука помощи
  • Подработка
  • Выучить PLC
  • Игра
Искать: Поиск Facebook Twitter Youtube
  • Дом
    • Все
    • Анимация
    • Основы
    • Формулы
    • Стандарты
    • Типовой проект
    • Как это работает
  • Измерение
    • Анализаторы
    • Поток
    • Давление
    • Уровень
    • Температура
    • Вибрация
    • Регулирующие клапаны
    • Калибровка
    • Переключатели
    • Электромагнитный клапан
  • Контроль
    • PLC Учебники
    • Системы управления
    • Автоматизированная система безопасности (SIS)
    • Связь
    • Пожарная и газовая система
  • Вопросы и ответы
    • Контрольные вопросы по КИП
    • Вопросы с несколькими вариантами ответов
    • Практические вопросы
    • Вопросы и ответы по электронике
    • Вопросы и ответы по электрике
  • EE
    • Электроника
      • Электроника, вопросы и ответы
      • Основы электроники
      • Электронные устройства и схемы
      • Электроника Анимация
      • Цифровая электроника
    • Электрооборудование
      • Основы электрооборудования
      • Вопросы и ответы по электрике
      • Силовая электроника
      • Электрические машины
      • Электрическая анимация
      • Энергетические системы
      • Распределительное устройство и защита
      • Передача и распределение
  • MCQ
    • Приборы
    • Электроника и измерения
    • Цифровая электроника
    • Электронные устройства и схемы
    • Системы управления
    • Аналоговая электроника
    • Микропроцессор
    • Электрические схемы
    • Электрические машины
    • Электрические схемы
    • Силовая электроника
    • Энергетические системы
    • Электромагнитное поле
  • Подробнее
    • Инструменты
    • Форум
    • Учебники
    • Гостевые статьи
    • Проектирование приборов
    • Обычный
    • Программное обеспечение
    • Инструменты Excel
    • Монтаж и ввод в эксплуатацию
    • Основы процесса
    • Видео
    • Книги
  • Курсы
Главное меню Инструменты Inst Искать: Поиск Главная »Тест на возбуждение машин постоянного тока.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.