Характеристики генераторов: Характеристики генераторов постоянного тока

Содержание

Характеристики генераторов постоянного тока | Общие сведения об электрических машинах

Страница 18 из 25

Классификация схем возбуждения генераторов постоянного тока была приведена в выше (рис. 280). Свойства генераторов, определяемые системой возбуждения, выявляются на основе характеристик, устанавливающих зависимости между отдельными величинами. Основными для генераторов являются характеристики холостого хода, нагрузочная, внешняя и регулировочная.

Генератор независимого возбуждения (рис. 280, а)

Характеристика холостого хода представляет собой зависимость напряжения генератора U от тока возбуждения при постоянном числе оборотов п в токе якоря = 0: U = f(IB). Характеристика холостого хода имеет две ветви — восходящую и нисходящую (рис. 299). Остаточный магнетизм полюсов и ярма при отсутствии возбуждения обусловливает некоторое напряжение, обычно равное 2-3% UH.

Рис. 299. Характеристика холостого хода.

Нисходящая ветвь из-за остаточного магнетизма проходит несколько выше восходящей.
Характеристика холостого хода позволяет судить о магнитных свойствах машины, во многом определяет другие характеристики, являющиеся как бы производными от нее.


Рис. 300. Построение нагрузочной характеристики.
Нагрузочная характеристика представляет собой зависимость напряжения на зажимах генератора от тока возбуждения U=f(IB) при постоянных токе нагрузки и числе оборотов п. Нагрузочные характеристики имеют форму, похожую на характеристику холостого хода, но проходят ниже последней вследствие размагничивающего действия реакции якоря и падения напряжения в цепи якоря, возникающих при нагрузке генератора.
Приведенное в   (рис. 286) определение напряжения генератора при нагрузке по существу выявило точку нагрузочной характеристики (точка а, рис. 286). Если теперь, считая при данном токе размеры реактивного треугольника неизменными, передвигать его по характеристике холостого хода параллельно самому себе, то след вершины а (b, с, d, е) пройдет по нагрузочной характеристике (рис. 300). Точка е соответствует короткому замыканию генератора.
Внешняя характеристика представляет собой зависимость напряжения на зажимах генератора U от тока нагрузки при постоянных числе оборотов п и токе возбуждения: U = f(I). Различают внешнюю характеристику при возрастающей нагрузке, когда исходным является режим холостого хода, и внешнюю характеристику при убывающей нагрузке, когда в исходном режиме принимается некоторый ток нагрузки (обычно номинальный) при некотором напряжении (обычно номинальном) и рассматривается убывание нагрузки вплоть до полной разгрузки.
Кривая 1 на рисунке 301 представляет внешнюю характеристику при возрастающей нагрузке. Напряжение на зажимах генератора определяется значением э. д. с. Е, зависящим от результирующего потока и падения в цепи якоря 1Яя:
U = E — IR я.
Здесь полное сопротивление цепи якоря, включая щеточные контакты.
При увеличении нагрузочного тока растет размагничивающее действие н. с. реакции якоря и результирующая н. с. генератора уменьшается, несмотря на постоянную н. с. обмотки возбуждения. Это приводит к уменьшению результирующего потока генератора и, следовательно, э. д. с. E. С ростом нагрузки благодаря возрастающему действию реакции якоря магнитное состояние машины характеризуется точками, лежащими ближе к линейной части кривой намагничивания, насыщение уменьшается. В этих условиях относительное уменьшение результирующего потока и э. д. с. будет прогрессировать, что и определит некоторую выпуклость внешней характеристики в сторону, противоположную оси абсцисс. Пересечение внешней характеристики с осью абсцисс соответствует точке короткого замыкания, в которой ток значительно превышает номинальный.

Рис. 301. Внешние характеристики генератора независимого возбуждения.

Рис. 302. Регулировочная характеристика генератора независимого возбуждения.
Внешняя характеристика при убывающей нагрузке (кривая 2, рис. 301) позволяет определить процентное повышение напряжения при переходе от номинальной нагрузки к холостому ходу, если в исходном режиме:
(368)
ГОСТ 10159—62 на методы испытаний машин постоянного тока рекомендует снимать внешнюю характеристику именно при убывающей нагрузке, начиная приблизительно со 150% номинальной.

Процентное изменение (повышение) напряжения при сбросе номинальной нагрузки генератора обычно не превышает 5—15%.
Регулировочная характеристика представляет собой зависимость тока возбуждения от тока нагрузки  при постоянном номинальном напряжении UB на зажимах генератора и номинальной скорости вращения пн : IB = f (I). Для машин мощностью до 200 квт включительно определяют две ветви характеристики: при возрастании и убывании тока нагрузки. За регулировочную характеристику принимают кривую, каждая ордината которой является среднеарифметическим ординат обеих ветвей. Примерный вид регулировочной характеристики приведен на рисунке 302, из которого видно, что с увеличением нагрузочного тока следует увеличивать ток возбуждения, чтобы напряжение генератора оставалось постоянным. Увеличение тока возбуждения необходимо для компенсации размагничивающего действия реакции якоря и падения напряжения в цепи якоря, возникающих при нагрузке. Так как при этом э д. с. генератора Е, а следовательно, и его насыщение увеличиваются, то регулировочная характеристика имеет некоторую выпуклость, обращенную в сторону оси абсцисс.

будет усиливать поток остаточного магнетизма, а не ослаблять его;

  1. сопротивление цепи обмотки возбуждения не выше определенного.

Генератор последовательного возбуждения (схема рис. 280,в)

Характеристика холостого хода, раскрывающая магнитные свойства генератора последовательного возбуждения, может быть получена при независимом его возбуждении (рис. 305). Так как токи якоря, возбуждения и нагрузки равны, то нагрузочных и регулировочных характеристик у генератора последовательного возбуждения нет, и имеется лишь внешняя характеристика U — f(1) при n = const.
Если характеристика холостого хода, снятая при независимом возбуждении, непрерывно поднимаясь, стремится стать при сильном насыщении параллельной оси абсцисс, то внешняя характеристика, во-первых, из-за падения напряжения и реакции якоря располагается ниже характеристики холостого хода и, во-вторых, после некоторой нагрузки начинает падать (кривая 2, рис. 305). Последнее объясняется следующим образом. При достаточно большом значении тока нагрузки /, являющемся и током возбуждения, при насыщении машины магнитный поток Ф меняется незначительно, и, следовательно, как бы стабилизируется значение э.д. с. якоря Е. Но напряжение генератора определяется равенством

где RB — полное сопротивление цепи якоря, включая контактное сопротивление щетки — коллектор;

Рис. 305. Внешняя характеристика генератора с последовательным возбуждением.
RB — сопротивление обмотки возбуждения, соединенной последовательно с обмоткой якоря. Вследствие непрерывного роста падения напряжения напряжение на зажимах генератора начинает уменьшаться, и при коротком замыкании характеристика холостого хода пересекает ось абсцисс.
Значительное изменение напряжения генератора последовательного возбуждения при изменении нагрузки делает его не подходящим для работы в эксплуатационных условиях, и генераторы последовательного возбуждения применяются лишь в единичных случаях, в специальных установках.

Характеристики генераторов независимого возбуждения

Характеристика холостого хода.

Определяет зависимость напряжения U0 от тока возбуждения при Iа=0 и n=const.  Для снятия этой характеристики собирается схема, показанная на рис. 1. Выключатель «Р» отключен, генератор разгоняется до номинальной частоты вращения, снятие характеристики начинают с Iв=0. При этом, ввиду наличия магнитного потока остаточного намагничивания, в проводниках обмотки якоря индуктируется ЭДС Еост, величина которой обычно составляет (2…3)% от Uн генератора.

При увеличении тока в обмотке возбуждения от нуля до максимального значения, напряжение генератора возрастает по кривой 1.

 Обычно ток возбуждения увеличивают до тех пор, пока напряжение на зажимах генератора не достигнет значения (1,1…1,25) Uн. Затем ток возбуждения уменьшают до нуля, изменяют его направление на обратное и вновь увеличивают до Iв= — Iвmax. .  Напряжение при этом изменяется от +Umax до -Umax по кривой 2, которая называется нисходящей ветвью. Кривая 2 проходит выше кривой I, что объясняется процессами перемагничивания магнитной цепи. Далее изменяют ток возбуждения от -I

вmaxдо +Iвmax, при этом напряжение меняется от -Umax до +Umaxпо кривой 3, так называемой восходящей ветвью характеристики холостого хода. Кривые 2 и 3 образуют петлю гистерезиса, которая определяет свойства стали магнитной цепи машины. Проведя между ними среднюю линию 4, получают так называемую расчетную характеристику холостого хода, которой пользуются на практике.

Следует отметить, что при снятии характеристики холостого хода изменять ток возбуждения нужно только в одном направлении, чтобы точки принадлежали одной ветви.

Анализ характеристики холостого хода показывает, что начальная часть кривой представляет собой практически прямую линию, так как при малых токах Iвпочти вся МДС идет на преодоление магнитного сопротивления воздушного зазора. По мере увеличения тока Iви возрастания потока Ф сталь магнитопровода насыщается и зависимость U0= f(Iв) становится нелинейной.

Точка, соответствующая напряжению U

н, лежит обычно на перегибе характеристики холостого хода. Это связано с тем, что при работе на прямолинейном участке характеристики напряжение генератора неустойчиво, а в насыщенной части кривой ограничены возможности регулирования напряжения генератора. Таким образом характеристика холостого хода имеет важное значение для оценки свойств генератора.

Рис.3 — Нагрузочные характеристики генератора независимого возбуждения

Нагрузочные характеристики. Определяют зависимости напряжения от тока возбуждения при Iа=const и n=const. Схема для снятия этих характеристик та же, что и для снятия характеристики холостого хода, но в этом случае к генератору подключена нагрузка и по цепи якоря проводит постоянный по величине ток, а напряжение генератора меньше ЭДС вследствие 2-х причин — падения напряжения в цепи якоря   Ia?r и размагничивающего действия реакции якоря. Поэтому все нагрузочные характеристики расположены ниже расчетной характеристики холостого хода (рисунок 2.4). Можно считать, что характеристика холостого хода есть частный случай нагрузочной характеристики при I = 0. Обычно нагрузочную характеристику снимают при I

а = Iн.

Внешняя характеристика. Определяет зависимость напряжения генератора U от тока нагрузки I, т.е. U=f(I) при n=const и Iв=const, что при  независимом возбуждении равносильно условию rв=const .

Внешняя характеристика генератора снимается по схеме рис. 4.

Сначала доводят скорость генератора до номинальной частоты вращения, и возбудив генератор, нагружают его до номинальной нагрузки. При этом устанавливают такой ток возбуждения Iв=Iвн, чтобы при токе нагрузки I=Iн напряжение на генераторе было равно номинальному Uн. Затем постепенно уменьшают нагрузку до нуля и снимают показания приборов. По мере уменьшения нагрузки напряжение на генераторе будет возрастать по двум причинам — из-за уменьшения падения напряжения в цепи обмотки якоря Iа?r и уменьшения размагничивающего действия реакции якоря. При переходе к холостому ходу (I=0) напряжение возрастает на величину DU

н (рис. 5), которая называется номинальным изменением напряжения генератора и определяется по формуле:

ГОСТ регламентирует величину изменения напряжения генератора (у генераторов независимого возбуждения

DUн =(5…10)% ).При коротком замыкании генератора, т.е. уменьшении сопротивления нагрузки до нуля, напряжение на его зажимах падает до нуля (U=0), а ток короткого замыкания во много раз превосходит номинальный Iкз=(6…15)Iн. Поэтому режим короткого замыкания для генераторов независимого возбуждения является очень опасным, особенно для коллектора и щеточного аппарата из-за возможности возникновения сильного искрения или кругового огня.

Регулировочная характеристика. Определяет зависимость тока возбуждения Iв от тока нагрузки I, т.е. Iв=f(I) при n=const и U=const (рис. 6).

Рис. 6 — Регулировочная характеристика генератора

Регулировочная характеристика показывает, как надо изменять ток возбуждения, чтобы при изменении нагрузки напряжение на генераторе оставалось неизменным по величине.

 

С увеличением нагрузки ток возбуждения необходимо увеличивать чтобы скомпенсировать увеличение падения напряжения на обмотке якоря Ia?r и размагничивающее действие реакции якоря. При переходе от холостого хода к номинальной нагрузке увеличение тока возбуждения составляет (10…15)%.

Характеристика короткого замыкания. Определяет зависимость тока цепи якоря I от тока возбуждения I=f(Iв) при U=0 и n=const Для снятия этой характеристики зажимы генератора замыкают накоротко, разгоняют генератор до номинальной частоты вращения и увеличивая ток возбуждения от нуля доводят ток якоря до Iкз=(1,25..1,5)Iн.

Рис. 7 — Характеристика короткого замыкания.

По полученным данным строят характеристику короткого замыкания (рис. 7). Эта характеристика носит вспомогательный характер и при испытании генератора обычно не снимается.

Типы генераторов и их характеристики

Для создания в генераторах магнитного поля служат электромагниты, которые возбуждаются током постороннего источника или током той же машины. В первом случае машину называют генератором с независимым возбуждением, а во втором - с самовозбуждением. В зависимости от способа включения обмотки возбуждения генераторы с самовозбуждением делят на генераторы параллельного и смешанного возбуждения.

Генератор независимого возбужденияа (рис. 149). Обмотка возбуждения ОБ, регулировочный реостат Б и амперметр РА подключают к аккумуляторной батарее БВ или другому внешнему источнику постоянного тока. К обмотке якоря Я подсоединены приемник энергии г, а также амперметр РА1 и вольтметр РУ, контролирующие ток и напряжение в цепи.

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

При эксплуатации необходимо знать основные характеристики генератора.

Рис 149. Схема генератора независимого возбуждения
Рис. 150. Характеристики генератора независимого возбуждения

Характеристика холостого хода (рис. 150, а) выражает зависимость э. д. с. генератора Е от тока в обмотке возбуждения /в при постоянной частоте вращения генератора и выключенной нагрузке, т. е. Е f (/„) при п const и 1 0.

При разомкнутой цепи возбуждения (Ув 0) в обмотке якоря индуцируется небольшая э. д. с. порядка 10-15 В, обуслов ленная остаточным магнетизмом сердечников полюсов машины. С возрастанием тока возбуждения будут увеличиваться магнитное поле и э. д. с. генератора, пока не произойдет насыщения сердечников полюсов машины. При уменьшении тока возбуждения магнитное поле и э. д.с. генератора будут уменьшаться по кривой, лежащей несколько выше восходящей, за счет гистерезиса. Таким образом, характеристика холостого хода зависит от магнитных качеств машины. Обычно точка А, соответствующая номинальной э. д. с. Ен, находится на перегибе кривой. Если бы она была на прямолинейном участке характеристики, напряжение генератора сильно изменялось бы с изменением нагрузки, а работа в области насыщения полюсов, где э. д. с мало зависит от тока возбуждения, ограничивала бы возможность регулирования напряжения.

Внешняя характеристика (рис. 150, б) выражает зависимость напряжения генератора U от тока нагрузки /' при постоянной частоте вращения якоря и неизменном сопротивлении цепи возбуждения, т. е. U 1 (/) при п const и гн const. Для снятия внешней характеристики следует установить номинальную частоту вращения первичного двигателя и номинальное напряжение при номинальном токе в цени якоря. После этого уменьшают ток нагрузки до нуля, оставляя постоянными частоту вращения и сопротивление цепи возбуждения. При уменьшении нагрузки генератора снижается падение напряжения на якоре U„ /ягн и соответственно растет напряжение генератора U Е /нгя до значения U (Ju. По внешней характеристике определяют напряжение генератора при различных нагрузках. Изменение напряжения М1 !(11„ U„) UJ 100",, для генераторов независимого возбуждения 5 10%.

Регулировочную характеристику /в - - f U) при п const и U .- const (рис. 150, в) снимают так же, как и внешнюю, но при этом напряжение генератора поддерживают постоянным. Для этого следует уменьшать ток возбуждения /в при уменьшении нагрузки и увеличивать его с увеличением последней. Регулировочная характеристика показывает, каким должен быть ток возбуждения при различных нагрузках генератора, чтобы его напряжение осталось неизменным.

Генератор параллельного возбуждения (рис. 151). Схема генератора параллельного возбуждения отличается от схемы генератора независимого возбуждения тем, что цепь возбуждения подключена не к батарее аккумуляторов, а к зажимам якоря. В обмотку возбуждения ОВ, имеющую значительное сопротивление, ответвляется небольшая часть общего тока (1---3% номинального значения). При пуске генератора без нагрузки витки обмотки якоря сначала пересекают силовые линии остаточного магнитного поля полюсов машины. Вследствие этого в обмотке якоря возбуждается небольшая э. д. с. (10 15 В), образующая слабый ток в обмотке возбуждения. Этот ток усиливает магнитное поле полюсов, т. е. число пересекаемых силовых линий. Таким образом, до определенного значения увеличивается сначала э. д. с. машины, а затем и ток возбуждения.

Самовозбуждение машины может происходить в случае, если магнитный поток, созданный током возбуждения, совпадает с потоком остаточного магнетизма. Если генератор не самовозбуждается, следует остановить первичный двигатель и, переключив выводы обмотки возбуждения генератора, изменить направление тока возбуждения. При потере остаточного магнетизма обмотку возбуждения следует кратковременно подключить к постороннему источнику постоянного тока.

Характеристики генератора параллельного возбуждения снимают так же, как и генератора независимого возбуждения (рис. 152). С увеличением тока нагрузки 1 напряжение U генератора параллельного возбуждения снижается больше, чем генератора независимого возбуждения. Это объясняется тем, что ток возбуждения генератора параллельного возбуждения /„ = U!rB уменьшается при увеличении нагрузки пропорционально напряжению U, тогда как у генератора независимого возбуждения /в = const.

Рис. 151. Схема генератора параллельного нозбужления

Рис. 152. Внешние характери стики генератора параллельного 1 и независимого 2 ноз Суждения
Рис. 153. Схема генератора смешанного возбуждения (с) и его внешняя характеристика (б)

Если увеличивать нагрузку на генератор независимого возбуждения, то его ток будет непрерывно расти и при коротком замыкании (г --- 0; U = 0) достигнет очень большого значения.

В генераторе параллельного возбуждения ток нагрузки 1 = Шг будет увеличиваться только до критического значения /нр -

- (2ч-2,5)/„. Когда машина выйдет из режима магнитного насыщения, ее напряжение U будет снижаться быстрее, чем сопротивление нагрузки г, и ток 1 начнет уменьшаться.

При коротком замыкании напряжение U и ток возбуждения /в =

- 1Лгв будут равны нулю. Поэтому в обмотке якоря наведется незначительная э. д. с. Еост только за счет остаточного магнетизма и ток короткого замыкания /кз = ?остя будет меньше номинального' тока.

Генераторы параллельного возбуждения получили широкое распространение, так как они не требуют специального источника постоянного тока для питания обмотки возбуждения.

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

⇐Реакция якоря и коммутация тока | Электропитающие устройства и линейные сооружения автоматики, телемеханики и связи железнодорожного транспорта | Общие сведения о двигателях постоянного тока⇒

Генераторы независимого возбуждения | Электротехника

Определение. Генераторами независимого возбуждения называются генераторы постоянного тока, обмотка возбуждения которых питается постоянным током от постороннего источника электрической энергии (сеть постоянного тока, выпрямитель, аккумулятор и др.) или у которых магнитный поток создается постоянными магнитами.

Схема генератора. Схема генератора независимого возбуждения изображена на рис. 1.16. Якорь генератора приводится во вращение от приводного двигателя ПД.

Цепь якоря электрически не соединена с цепью воз­буждения, поэтому ток нагрузки I и ток якоря Iя –  это один и тот же ток  (I = Iя). Цепь возбуждения питается от постороннего источника постоянного тока. В нее включают регулировочный реостат R p , предназначенный для регулирования тока возбуждения Iв, магнитного потока возбуждения и в конечном счете ЭДС и напряжения генератора.

Характеристика холостого хода (рис. 1.17). Характеристика снимается при плавном увеличении тока возбуждения, а затем при его плавном уменьшении при          n = nном = const . Вторая ветвь характеристики идет несколько выше первой и при токе Iв = 0 в машине есть некоторая ЭДС E0, называемая остаточной. Вид характеристики холостого хода объясняется тем, что при n = const  E = CenФ пропорциональна магнитному потоку Ф, а последний – индукции В, т.е. ее форма такая же, как у кривой гистерезиса. За расчетную обычно принимают характеристику, проходящую между ветвями экспериментальной кривой (штриховая кривая на рис. 1.17). Остаточная ЭДС  E0 создается за счет индукции, остающейся в магнитной цепи статора после отключения тока возбуждения. Машина рассчитывается таким образом, чтобы в номинальном режиме рабочая точка (Iв. ном, Еном) находилась на «колене» характеристики холостого хода, этим обеспечивается получение достаточно высокой ЭДС при относительно небольшом токе возбуждения.

Внешняя характеристика. Внешняя характеристика генератора U = f(I) при  IB= const  и  n = nном = const (рис. 1.18) характеризует влияние тока нагрузки генератора на напряжение на его выводах. Напряжение U = ERЯ I при увеличении нагрузки от нуля до номинальной плавно уменьшается на 5 – 15% по двум причинам: из-за  падения напряжения на сопротивлении якоря  RЯ I и уменьшения ЭДС Е из-за размагничивающего влияния реакции якоря (кривые 1и 1а). При перегрузке машины ток в якоре становится недопустимо большим и напряжение сильно падает (кривая 1а).

При коротком замыкании ток в якоре Iк примерно в 10 раз больше номинального (он ограничивается только сопротивлением цепи якоря 1к = Е / RЯ) и если быстро не отключить генератор, то его коллектор и обмотка выйдут из строя.

Регулировочная характеристика. Регулировочная характеристика  Iв = f(I) при U= const и       n = nном = const изображена на рис. 1.19 (кривая 1). Для поддержания постоянства напряжения на выводах якоря в цепь возбуждения включен регулировочный реостат с сопротивлением Rp (рис. 1.16).

4.13. Характеристики генераторов постоянного тока

Для определения свойств генераторов обычно рассматривают следующие характеристики.

Нагрузочные характеристики – зависимости напряжения на выводах генератора от тока возбуждения при постоянном токе нагрузкии частоте вращения. Нагрузочная характеристика называется характеристика при нулевой нагрузке называется характеристикой холостого хода;

Внешние характеристики – зависимости напряжения на выводах генератора от тока нагрузки при постоянной частоте вращенияи сопротивлении цепи возбуждения. Основное значение имеют две внешние характеристики: 1) номинальное напряжение при номинальном токе нагрузки; 2) номинальное напряжениепри холостом ходе;

Регулировочные характеристики – зависимости при заданном характере изменения напряжения на зажимах U и . Обычно . При – характеристика короткого замыкания.

Характеристики генератора с независимым возбуждением.

Характеристика холостого хода, рисунок 4.20, – при и .Снятие характеристики начинают со значения , при котором напряжение .После этого уменьшают ток возбуждения до , а затем изменяют его направление на обратное и снова увеличивают его до начального значения. Это дает нисходящую ветвь характеристики холостого хода. Чтобы получить восходящую ветвь характеристики, достаточно повернуть нисходящую ветвь на 180° вокруг начала координат. На практике пользуются кривой, проведенной посредине между восходящей и нисходящей ветвями и проходящей через начало координат (пунктирная линия на рисунке 4. 20).

Рис. 4.20. Характеристика холостого хода (слева) и короткого замыкания (справа) генератора независимого возбуждения.

При холостом ходе и постоянной частоте вращения генератора:

, поэтому характеристика холостого хода соответствует в другом масштабе кривой намагничивания машины:

.

По характеристике холостого хода можно судить о свойствах магнитной цепи машины. По ней можно судить о величине потока остаточного магнетизма , который объясняется явлением гистерезиса и свидетельствует о свойствах стали полюсов и ярма.

Характеристика короткого замыкания, рисунок, – , при и . Зажимы якоря замыкают накоротко через амперметр и при токе возбуждения вращают якорь с номинальной частотой вращения. В якоре индуцируется небольшая ЭДС от потока остаточного намагничивания, а в короткозамкнутой цепи якоря появляется ток. Увеличивая ток возбуждения, можно довести значение токадо(или).

Обычно характеристика короткого замыкания прямолинейна, так как при коротком замыкании машина не насыщена, следовательно, .Пренебрегая переменным сопротивлением контакта щеток, можно считать, что , тогда .

При заданных значениях частоты вращения и тока возбуждениярежим короткого замыкания генератора определяется двумя факторами:

1) падением напряжения в цепи якоря ;

2) реакцией якоря.

Треугольник короткого замыкания, см. рисунок 4.21, учитывает в графической форме оба эти фактора.

Рис. 4.21. Треугольник короткого замыкания.

При коротком замыкании , поэтому , где– ЭДС, индуцируемая в генераторе при коротком замыкании и номинальном токе. Для создания ЭДСтребуется ток возбуждения, который определяется по характеристике холостого хода при.На рисунке катет треугольника, равный , учитываетпадение напряжения в машине.

Чтобы определить реакцию якоря, нужно воспользоваться характеристикой короткого замыкания, построенной в той же координатной системе. Для тока якоря определяют ток возбуждения . Если бы в машине не было реакции якоря, то ток возбуждения был равен . Следовательно представляет собой вторую сторону треугольника короткого замыкания, учитывающую реакцию якоря в масштабе тока возбуждения. Соединив точки на характеристиках которкого замыкания и холостого хода, получим треугольник короткого замыкания.

Рабочие характеристики генератора независимого возбуждения. Внешняя характеристика – при и . Для снятия внешней характеристики следует привести генератор во вращение с номинальной частотой вращения и установить такой ток возбуждения , чтобы прииметь номинальное напряжение на зажимах генератора , см. кривую1 на рисунке. Затем постепенно разгружают генератор до холостого хода. Напряжение на зажимах генератора растет и при достигает значения . Внешнюю характеристику также снимают, начиная с точки номинального напряженияв режиме холостого хода, см. кривую2 на рисунке 4.22.

Рис. 4.22. Внешняя (слева) и регулировочная (справа) характеристики генератора независимого возбуждения.

Регулировочная характеристика, рисунок, – прии. Показывает как следует изменять ток в цепи возбуждения, чтобы при изменении нагрузки генератора его напряжение оставалось постоянным при постоянной частоте вращения.

Нагрузочные характеристики, рисунок, – прии. Напряжение на зажимах генератора всегда меньше ЭДС вследствие падения напряжения в якоре и реакции якоря. Придействие этих двух факторов почти постоянно, поэтому нагрузочная характеристика расположена почти параллельно характеристике холостого хода. Нагрузочные можно построить по характеристике холостого и треугольнику короткого замыкания путем перемещения треугольника короткого замыкания по характеристике холостого хода. Это возможно благодаря постоянному току нагрузки.

Рис. 4.23. Нагрузочные характеристики генератора постоянного тока.

Характеристики генератора параллельного возбуждения. Генератор параллельного возбуждения работает с самовозбуждением. Для самовозбуждения необходимо, чтобы в генераторе оставался небольшой (2 – 5 % номинального) поток остаточного намагничивания , образованный при его предыдущем возбуждении. Если, замкнув цепь возбуждения, привести генератор во вращение с некоторой (номинальной) частотой вращения, то на его зажимах появится небольшое напряжение и в цепи возбуждения возникнет ток, который вновь образует добавочный поток намагничивания. Генератор может самовозбудиться только при согласном направлении обоих потокови. В этом случае результирующий поток возбуждения увеличивается. Это приводит к увеличению индуцируемой в якоре ЭДС и, в свою очередь, вызывает дальнейшее увеличение тока и потока возбуждения.

Процесс самовозбуждения (при холостом ходе ) происходит до определенного предела, определяемого сопротивлением цепи возбуждения.

Уравнение ЭДС цепи возбуждения:

или, где– переменное напряжение на зажимах генератора и цепи возбуждения;– сопротивление цепи возбуждения;– индуктивность цепи возбуждения.

При падение напряженияпредставляет собой прямую под угломк оси абсцисс:

.

Процесс самовозбуждения завершится, когда ЭДС генератора уравновесит падение напряжения на обмотке возбуждения и якоря:

. На рисунке 4.24 этому положению соответствует точкаА пересечения характеристик холостого хода 1 и прямая падения напряжения на сопротивлении обмотки возбуждения 2. Точке А соответствует некоторое напряжение на зажимах ненератора и ток возбуждения. При увеличении сопротивления в цепи возбуждения равенство ЭДС и падения напряжения будет возникать при меньшем токе возбуждения, чему соответствует точка А' пересечения характеристики холостого хода 1 и прямой 2'. Существует некоторое критическое значение сопротивления цепи возбуждения, соответствующая касательной к начальному участку характеристики холостого хода (пунктирная прямая), при котором самовозбуждение не возникает, т.к. точка пересечения характеристик близка к началу кооринат. Критичекое сопротивление:

.

Рис. 4.24. Графическое обоснование самовозбуждения генератора: 1 – характеристика холостого хода; 2 и 2' – прямые падения напряжения в цепи возбуждения.

При изменении частоты вращения генератора характеристика холостого хода изменяется пропорционально, см. рисунок справа. Точка пересечения характеристик, соответствющая установившемуся режиму после завершения самовозбуждения при этом также изменяется. Например, при уменьшении частоты вращения точка пересечения характеристик В переходит в B'.

Характеристика холостого хода – при и . Характеристика холостого хода, снятая при самовозбуждении, практически совпадает с соответствующей характеристикой при независимом возбуждении.

Внешняя характеристика, рисунок 4.25, – при и .

Рис. 4.25. Внешние характеристики генератора независимого и параллельного возбуждения.

При работе с самовозбуждением падение напряжения с увеличением нагрузки происходит быстрее, поскольку при увеличении нагрузки генератора параллельного возбуждения, кроме реакции якоря и падения напряжения в якоре, еще имеет место уменьшение тока возбуждения , которое влечет за собой уменьшение потока и соответствующее уменьшение ЭДС и напряжения на зажимах генератора.

Генератор последовательного возбуждения. Поскольку в генераторе последовательного возбуждения обмотка возбуждения соединена последовательно с якорем, то . Поэтому характеристику холостого хода генератора и его нагрузочные характеристики можно снять только по схеме с независимым возбуждением. При независимом возбуждении снимается также характеристика короткого замыкания. По ней можно построить треугольник короткого. Имея характеристику холостого хода и треугольник короткого замыкания, можно построить внешнюю характеристику (при ).

Генератор смешанного возбуждения. Генератор смешанного возбуждения имеет параллельную и последовательную обмотки возбуждения и совмещает в себе свойства генераторов обоих типов. Обычно обе обмотки включаются согласно: параллельная обмотка создает номинальное напряжение на зажимах генератора смешанного возбуждения при его холостом ходе, а последовательная компенсирует МДС реакции якоря и падение напряжения в якоре при определенной нагрузке. Этим достигается автоматическое регулирование напряжения генератора в определенных пределах нагрузки.

Рис. 4.26. Внешние (слева) и регулировочные (справа) характеристики генератора смешанного возбуждения.

При холостом ходе ток нагрузки, а следовательно, и ток последовательной обмотки равны нулю. Поэтому характеристика холостого хода генератора смешанного возбуждения не отличается от соответствующей характеристики генератора параллельного возбуждения.

Нагрузочные характеристики, рисунок 4.26, генератора смешанного возбуждения имеют тот же вид, что и соответствующие характеристики генератора параллельного возбуждения или генератора независимого возбуждения, но они могут расположиться выше характеристики холостого хода, поскольку в генераторе смешанного возбуждения напряжение U при нагрузке может быть больше (при перекомпенсации), чем при холостом ходе.

Внешнаяя характеристика, рисунок 4.26, представляет собой зависимость напряжения от тока нагрузки при . В нормально компенсированном генераторе последовательная обмотка компенсирует реакцию якоря и падение напряжения в якоре при номинальном токе . Если последовательная обмотка компенсирует реакцию якоря, обеспечивая постоянство напряжения у потребителя, генератор называетсяперекомпенсированным. Генераторы смешанного возбуждения применяют в случаях для поддержания постояного напряжения U при резко переменной нагрузке.

Технические характеристики - Бензиновый генератор Энергомаш БГ-2800

Тактность двигателя

4-х тактный

Объем двигателя, куб.см

196

Ёмкость топливного бака, л

15

Страна производства

Китай

Гарантия

14 месяцев

Габариты, мм

440x605x460

Родина бренда

Россия

Мощность номинальная при 220В, кВт

2. 5

Мощность генератора максимальная, кВт

2.8

Напряжение сети, В

220

Объем масляного бака, л

0.6

Расход топлива, л/ч

0. 66

Стартер

ручной

Кожух

открытый

Контроль напряжения

компаундный (традиционный)

Альтернатор

синхронный

Автозапуск (ABP/ATS)

Нет

Обмотка альтернатора

алюминий

Тип электростанции

мобильная

Аккумулятор в комплекте

Нет

Контейнерный

Нет

Количество розеток 220В, шт

1

Особенности

Вольтметр / Счётчик моточасов

Технические характеристики и конструкции современных генераторов



Синхронные генераторы

Для выработки электроэнергии на электростанциях применяют синхронные генераторы трехфазного переменного тока. Различают турбогенераторы (первичный двигатель - паровая или газовая турбина) и гидрогенераторы (первичный двигатель - гидротурбина).

Для синхронных электрических машин в установившемся режиме работы имеется строгое соответствие между частотой вращения агрегата n, об/мин, и частотой сети f, Гц:

n = 60f/p, (1)

где р - число пар полюсов обмотки статора генератора.

Паровые и газовые турбины выпускают на большие частоты вращения (3000 и 1500 об/мин), так как при этом турбоагрегаты имеют наилучшие технико-экономические показатели. На тепловых электростанциях (ТЭС), сжигающих обычное топливо, частота вращения агрегатов, как правило, составляет 3000 об/мин, а синхронные турбогенераторы имеют два полюса. На АЭС применяют агрегаты с частотой вращения 1500 и 3000 об/мин.

Быстроходность турбогенератора определяет особенности его конструкции. Эти генераторы выполняются с горизонтальным валом. Ротор турбогенератора, работающий при больших механических и тепловых нагрузках, изготовляется из цельной поковки специальной стали (хромоникелевой или хромоникельмолибденовой), обладающей высокими магнитными и механическими свойствами.

Ротор выполняется неявнополюсным. Вследствие значительной частоты вращения диаметр ротора ограничивается по соображениям механической прочности 1,1-1,2 м при 3000 об/мин. Длина бочки ротора также имеет предельное значение, равное 6-6,5 м. Определяется оно из условий допустимого статического прогиба вала и получения приемлемых вибрационных характеристик.

Рис.1. Общий вид современного турбогенератора
1 - обмотка статора; 2 - ротор; 3,4 - соединительные муфты;
5 - корпус статора; 6 - сердечник статора; 7 - возбудитель;
8 - контактные кольца ротора и щетки; 9 - подшипники генератора;
10 - подшипники возбудителя

В активной части ротора, по которой проходит основной магнитный поток, фрезеруются пазы, заполняемые катушками обмотки возбуждения (рис.1). В пазовой части обмотки закрепляются немагнитными легкими, но прочными клиньями из дюралюминия. Лобовая часть обмотки, не лежащая в пазах, предохраняется от смещения под действием центробежных сил с помощью бандажа. Бандажи являются наиболее напряженными в механическом отношении частями ротора и обычно выполняются из немагнитной высокопрочной стали. По обеим сторонам ротора на его валу устанавливаются вентиляторы (чаще всего пропеллерного типа), обеспечивающие циркуляцию охлаждающего газа в машине.

Статор турбогенератора состоит из корпуса и сердечника. Корпус изготовляется сварным, с торцов он закрывается щитами с уплотнениями в местах стыка с другими частями (рис.1). Сердечник статора набирается из изолированных листов электротехнической стали толщиной 0,5 мм. Листы набирают пакетами, между которыми оставляют вентиляционные каналы. В пазы, имеющиеся во внутренней расточке сердечника, укладывается трехфазная обмотка, обычно двухслойная.

Гидравлические турбины имеют обычно относительно малую частоту вращения (60-600 об/мин). Частота вращения тем меньше, чем меньше напор воды и чем больше мощность турбины. Гидрогенераторы поэтому являются тихоходными машинами и имеют большие размеры и массы, а также большое число полюсов.

Гидрогенераторы выполняют с явнополюсными роторами и преимущественно с вертикальным расположением вала. Диаметры роторов мощных гидрогенераторов достигают 14-16 м, а диаметры статоров - 20-22 м.


Рис.2. Общий вид современного вертикального гидрогенератора

В машинах с большим диаметром ротора сердечником служит обод, собираемый на спицах, которые крепятся на втулке ротора. Полюсы, как и обод, делают наборными из стальных листов и монтируют на ободе ротора с помощью Т-образных выступов (рис.2). На полюсах помимо обмотки возбуждения размещается еще так называемая демпферная обмотка, которая образуется из медных стержней, закладываемых в пазы на полюсных наконечниках и замыкаемых с торцов ротора кольцами. Эта обмотка предназначена для успокоения колебаний ротора агрегата, которые возникают при всяком возмущении, связанном с резким изменением нагрузки генератора.

В турбогенераторах роль успокоительной обмотки выполняют массивная бочка ротора и металлические клинья, закрывающие обмотку возбуждения в пазах.

Статор гидрогенератора имеет принципиально такую же конструкцию, как и статор турбогенератора, но в отличие от последнего выполняется разъемным. Он делится по окружности на две-шесть равных частей, что значительно облегчает его транспортировку и монтаж.

В последние годы начинают находить применение так называемые капсульные гидрогенераторы, имеющие горизонтальный вал. Такие генераторы заключаются в водонепроницаемую оболочку (капсулу), которая с внешней стороны обтекается потоком воды, проходящим через турбину. Капсульные генераторы изготовляют на мощность несколько десятков мегавольт-ампер. Это сравнительно тихоходные генераторы (n = 60-150 об/мин) с явнополюсным ротором.

Среди других типов синхронных генераторов, применяемых на электростанциях, надо отметить так называемые дизель-генераторы, соединяемые с дизельным двигателем внутреннего сгорания. Это явнополюсные машины с горизонтальным валом. Дизель как поршневая машина имеет неравномерный крутящий момент, поэтому дизель-генератop снабжается маховиком или его ротор выполняется с повышенным маховым моментом.

Номинальные параметры генераторов

Завод-изготовитель предназначает генератор для определенного длительно допустимого режима работы, который называют номинальным. Этот режим работы характеризуется параметрами, которые носят название номинальных данных генератора и указываются на его табличке, а также в паспорте машины.

Номинальное напряжение генератора - это линейное (междуфазное) напряжение обмотки статора в номинальном режиме.

Номинальным током статора генератора называется то значение тока, при котором допускается длительная нормальная работа генератора при нормальных параметрах охлаждения (температура, давление и расход охлаждающего газа и жидкости) и номинальных значениях мощности и напряжения, указанных в паспорте генератора.

Номинальная полная мощность генератора определяется по следующей формуле, кВА:

Sном = √3UномIном (2)

Номинальная активная мощность генератора - это наибольшая активная мощность, для длительной работы с которой он предназначен в комплекте с турбиной.

Номинальная активная мощность генератора определяется следующим выражением:

Pном = Sномcosφном (3)

Номинальные мощности турбогенераторов должны соответствовать ряду мощностей согласно ГОСТ 533-85Е. Шкала номинальных мощностей крупных гидрогенераторов не стандартизирована.

Номинальный ток ротора - это наибольший ток возбуждения генератора, при котором обеспечивается отдача генератором его номинальной мощности при отклонении напряжения статора в пределах ±5% номинального значения и при номинальном коэффициенте мощности.

Номинальный коэффициент мощности согласно ГОСТ принимается равным 0,8 для генераторов мощностью до 125 MBА, 0,85 для турбогенераторов мощностью до 588 MBА и гидрогенераторов до 360 MBА, 0,9 для более мощных машин. Для капсульных гидрогенераторов обычно cosφном ≈ 1.

Каждый генератор характеризуется также КПД при номинальной нагрузке и номинальном коэффициенте мощности. Для современных генераторов номинальный коэффициент полезного действия колеблется в пределах 96,3-98,8%.



Характеристики генераторов постоянного тока | electricaleasy.com

Обычно во внимание принимаются следующие три характеристики генераторов постоянного тока: (i) характеристика разомкнутой цепи (O.C.C.), (ii) внутренняя или общая характеристика и (iii) внешняя характеристика. Эти характеристики генераторов постоянного тока объясняются ниже.

1. Характеристика разомкнутой цепи (O.C.C.) (E

0 / I f ) Характеристика холостого хода также известна как магнитная характеристика или характеристика насыщения без нагрузки .Эта характеристика показывает соотношение между генерируемой ЭДС без нагрузки (E 0 ) и током возбуждения (I f ) при заданной фиксированной скорости. O.C.C. Кривая - это просто кривая намагничивания, она практически одинакова для всех типов генераторов. Данные для O.C.C. Кривая получена при работе генератора без нагрузки и поддержании постоянной скорости. Ток возбуждения постепенно увеличивается, и регистрируется соответствующее напряжение на клеммах. Схема подключения для получения O.C.C.кривая показана на рисунке ниже. Для генераторов с параллельным или последовательным возбуждением обмотка возбуждения отсоединяется от машины и подключается к внешнему источнику питания.
Теперь из уравнения ЭДС генератора постоянного тока мы знаем, что Eg = kɸ. Следовательно, генерируемая ЭДС должна быть прямо пропорциональна потоку поля (и, следовательно, также прямо пропорциональна току поля). Однако, даже когда ток возбуждения равен нулю, генерируется некоторая величина ЭДС (представленная OA на рисунке ниже). Эта первоначально наведенная ЭДС возникает из-за того, что в полюсах поля существует некоторый остаточный магнетизм.Из-за остаточного магнетизма в якоре индуцируется небольшая начальная ЭДС. Эта первоначально наведенная ЭДС помогает существующему остаточному потоку и, следовательно, увеличивает общий поток поля. Следовательно, это увеличивает наведенную ЭДС. Таким образом, O.C.C. следует по прямой. Однако по мере увеличения плотности потока полюса насыщаются, и ɸ становится практически постоянным. Таким образом, даже если мы увеличиваем I f дальше, ɸ остается постоянным и, следовательно, Eg также остается постоянным. Следовательно, O.C.C. кривая выглядит как характеристика B-H.
На приведенном выше рисунке показана типичная кривая насыщения без нагрузки или характеристики разомкнутой цепи для всех типов генераторов постоянного тока.

2. Внутренняя или общая характеристика (E / I

a ) Внутренняя характеристическая кривая показывает соотношение между ЭДС, генерируемой под нагрузкой (Eg), и током якоря (I a ). ЭДС Eg, генерируемая под нагрузкой, всегда меньше E 0 из-за реакции якоря. Например, можно определить, вычитая падение, вызванное размагничивающим эффектом реакции якоря, из напряжения холостого хода E 0 .Следовательно, внутренняя характеристическая кривая находится ниже O. C.C. изгиб.

3. Внешняя характеристика (V / I

L ) Кривая внешней характеристики показывает соотношение между напряжением на клеммах (В) и током нагрузки (I L ). Напряжение на клеммах V меньше генерируемой ЭДС Eg из-за падения напряжения в цепи якоря. Следовательно, внешняя характеристическая кривая находится ниже внутренней характеристической кривой. Внешние характеристики очень важны для определения пригодности генератора для данной цели.Поэтому этот тип характеристики иногда также называют характеристикой производительности или характеристикой нагрузки .

Внутренние и внешние характеристики показаны ниже для каждого типа генератора.

Характеристики генератора постоянного тока с независимым возбуждением

Если нет реакции якоря и падения напряжения на якоре, напряжение останется постоянным при любом токе нагрузки. Таким образом, прямая линия AB на рисунке выше представляет зависимость напряжения холостого хода отток нагрузки I L . Из-за размагничивающего эффекта реакции якоря ЭДС, генерируемая под нагрузкой, меньше напряжения холостого хода. Кривая переменного тока представляет генерируемую под нагрузкой ЭДС Eg в зависимости от тока нагрузки I L , то есть внутреннюю характеристику (поскольку I a = I L для генератора постоянного тока с независимым возбуждением). Кроме того, напряжение на клеммах меньше из-за омического падения, возникающего в якоре и щетках. Кривая AD представляет зависимость напряжения на клеммах от тока нагрузки, т. Е.внешняя характеристика.

Характеристики шунтирующего генератора постоянного тока

Для определения характеристик внутренней и внешней нагрузки шунтирующего генератора постоянного тока машине разрешается повышать свое напряжение перед приложением какой-либо внешней нагрузки. Для повышения напряжения шунтирующего генератора генератор приводится в действие первичным двигателем на номинальной скорости. Начальное напряжение индуцируется остаточным магнетизмом в полюсах поля. Генератор увеличивает свое напряжение, как объяснил O.C.C. изгиб. Когда генератор нарастает напряжение, он постепенно нагружается резистивной нагрузкой, и показания снимаются с подходящими интервалами.Схема подключения показана на рисунке ниже.
В отличие от генератора постоянного тока с независимым возбуждением, здесь I L ≠ I a . Для шунтирующего генератора I a = I L + I f . Следовательно, внутренняя характеристика может быть легко передана в Eg vs. I L путем вычитания правильного значения I f из I a .
В нормальных условиях работы, когда сопротивление нагрузки уменьшается, ток нагрузки увеличивается. Но по мере того, как мы уменьшаем сопротивление нагрузки, напряжение на клеммах также падает.Таким образом, сопротивление нагрузки может быть уменьшено до определенного предела, после чего напряжение на клеммах резко снижается из-за чрезмерной реакции якоря при очень высоком токе якоря и увеличенных потерь I 2 R. Следовательно, за этим пределом любое дальнейшее уменьшение сопротивления нагрузки приводит к уменьшению тока нагрузки. Следовательно, внешняя характеристическая кривая поворачивается обратно, как показано пунктирной линией на приведенном выше рисунке.

Характеристики генератора постоянного тока серии

Кривая AB на рисунке выше идентична характеристике разомкнутой цепи (O.C.C.) кривая. Это связано с тем, что в генераторах постоянного тока обмотка возбуждения включена последовательно с якорем и нагрузкой. Следовательно, здесь ток нагрузки аналогичен току возбуждения (т.е. I L = I f ). Кривые OC и OD представляют внутреннюю и внешнюю характеристики соответственно. В генераторе постоянного тока напряжение на клеммах увеличивается с током нагрузки. Это связано с тем, что с увеличением тока нагрузки увеличивается и ток возбуждения. Однако за пределами определенного предела напряжение на клеммах начинает уменьшаться с увеличением нагрузки.Это связано с чрезмерным размагничивающим эффектом реакции якоря.

Характеристики комбинированного генератора постоянного тока

На приведенном выше рисунке показаны внешние характеристики составных генераторов постоянного тока. Если ампер-витки последовательных обмоток отрегулированы так, что увеличение тока нагрузки вызывает увеличение напряжения на клеммах, то генератор вызывает перекомпенсацию. Внешняя характеристика перекомпонованного генератора показана кривой AB на рисунке выше.
Если ампер-витки последовательных обмоток регулируются таким образом, чтобы напряжение на клеммах оставалось постоянным даже при увеличении тока нагрузки, то генератор называется плоско-составным.Внешняя характеристика плоского составного генератора показана кривой AC.
Если последовательная обмотка имеет меньшее количество витков, чем требуется для плоской компаундированной обмотки, тогда генератор называется недостаточно компаундированным. Внешние характеристики недокомплектованного генератора показаны кривой AD.

Характеристики генераторов постоянного тока

Эта кривая показывает соотношение между генерируемой ЭДС. на нагрузке (E) и токе якоря (Ia). Электронная почтам.ф. E меньше E0 из-за размагничивающего эффекта реакции якоря. Следовательно, эта кривая будет лежать ниже характеристики разомкнутой цепи (O.C.C.). Внутренняя характеристика интересна, прежде всего, дизайнеру. Это не может быть получено непосредственно экспериментальным путем. Причина в том, что вольтметр не может считывать ЭДС. генерируется под нагрузкой из-за падения напряжения на сопротивлении якоря. Внутренняя характеристика может быть получена из внешней характеристики, если сопротивление обмотки известно, поскольку эффект реакции якоря включен в обе характеристики.

Эта кривая показывает соотношение между напряжением на клеммах (V) и током нагрузки (IL). Напряжение на клеммах V будет меньше E из-за падения напряжения в цепи якоря. Следовательно, эта кривая будет лежать ниже внутренней характеристики. Эта характеристика очень важна для определения пригодности генератора для данной цели. Его можно получить путем одновременного измерения напряжения на клеммах и тока нагрузки (с помощью вольтметра и амперметра) нагруженного генератора.

На рис. (3.7) (ii) показаны характеристики генератора с последовательной обмоткой. Поскольку существует только один ток (тот, который протекает через всю машину), ток нагрузки совпадает с током возбуждения.

Кривая 1 показывает характеристику холостого хода (O.C.C.) последовательного генератора. Это

можно получить экспериментально, отключив обмотку возбуждения от

автомат и возбуждая его от отдельного постоянного тока источник, как обсуждалось ранее.

(ii) Внутренняя характеристика

Кривая 2 показывает общую или внутреннюю характеристику последовательного генератора. Он дает соотношение между сгенерированной э.д.с. E. по нагрузке и току якоря. Из-за реакции якоря поток в машине будет меньше, чем поток без нагрузки. Следовательно, e.m.f. E, генерируемый в условиях нагрузки, будет меньше, чем ЭДС. E0 генерируется без нагрузки. Следовательно, внутренняя характеристическая кривая лежит ниже O.C.C. изгиб; разница между ними отражает эффект реакции якоря [см. рис. 3.7 (ii)].

(iii) Внешняя характеристика

Кривая 3 показывает внешнюю характеристику последовательного генератора. Это дает

соотношение между напряжением на клеммах и током нагрузки IL:

V = E - Ia (Ra + Rse)

Следовательно, внешняя характеристика будет лежать ниже внутренней характеристики

.

кривая на величину, равную омическому падению [т.е., Ia (Ra + Rse)] в машине, как показано на рис. (3.7) (ii). Внутренние и внешние характеристики

а постоянного тока последовательные генераторы могут быть построены друг относительно друга, как показано на фиг. ниже.

Предположим, нам дана внутренняя характеристика генератора. Пусть линия OC представляет сопротивление всей машины, т.е. Ra + Rse. Если ток нагрузки - OB, сбросьте

.

AB = падение сопротивления в машине = OB (Ra + Rse)

Теперь поднимите перпендикуляр из точки B и отметьте точку b на этой прямой так, чтобы ab = AB.Тогда точка b будет лежать на внешней характеристике генератора.

На рис. (3.9) (ii) показаны характеристики шунтирующего генератора . Ток якоря Ia разделяется на две части; небольшая часть Ish протекает через шунтирующую обмотку возбуждения, в то время как большая часть IL идет на внешнюю нагрузку.


O.C.C. шунтирующий генератор аналогичен по форме последовательному генератору, как показано на рис.(3.9) (ii). Линия OA представляет сопротивление цепи шунтирующего поля. Когда генератор работает с нормальной скоростью, он будет повышать напряжение OM. На холостом ходу напряжение на клеммах генератора будет постоянным (= OM), представленное горизонтальной пунктирной линией MC.

(ii) Внутренняя характеристика

Когда генератор нагружен, поток на полюс уменьшается из-за реакции якоря. E, генерируемое под нагрузкой, меньше ЭДС. генерируется без нагрузки.В результате внутренняя характеристика (E / Ia) немного падает, как показано на рис. (3.9) (ii).

(iii) Внешняя характеристика

Кривая 2 показывает внешнюю характеристику шунтирующего генератора . Это дает

соотношение между напряжением на клеммах V и током нагрузки IL.

V = E -Ia Ra = E - (IL + Ish) Ra

Следовательно, внешняя характеристика будет лежать ниже внутренней характеристики

.

кривой на величину, равную падению в цепи якоря [т.е.е., (IL + Ish) Ra], как показано на фиг. (3.9) (ii).

Примечание: По внешней характеристике видно, что на клемме

изменяется

напряжение от холостого хода до полной нагрузки невелико. Напряжение на клеммах всегда может быть

поддерживается постоянной за счет автоматической регулировки полевого реостата R.

Характеристики серийного генератора постоянного тока

Привет, читатель, добро пожаловать в новый пост. В этом посте мы подробно рассмотрим характеристики серийного генератора постоянного тока серии . Генератор - это электрическое устройство, используемое для преобразования механической энергии в электрическую. Такой генератор, который вырабатывает мощность переменного тока, называется генератором переменного тока. Он имеет еще два подтипа: синхронный генератор и индукционный генератор. Генератор, преобразующий механическую энергию в мощность постоянного тока, называется генератором постоянного тока.

Основной принцип любого генератора основан на законе электромагнитной индукции Фарадея. В этом посте мы обсудим серийный генератор постоянного тока и связанные с ним параметры.Итак, давайте начнем с обзора "Характеристики генератора постоянного тока с последовательной обмоткой".

Знакомство с серийным генератором постоянного тока

  • Последовательный генератор постоянного тока имеет такую ​​конфигурацию обмоток возбуждения и якоря, что обе соединены последовательно.
  • Ток в обмотках якоря больше, чем в обмотках шунтирующего поля, в то время как в последовательной комбинации в проводе используется меньшее количество витков, а диаметр провода, используемого последовательно, больше, чем у провода, используемого в шунтирующих обмотках.
  • Так как MMF имеет это уравнение F = NI, аналогичное значение MMF может быть сгенерировано посредством меньшего числа витков, чем большой ток, создаваемый множеством витков с меньшим током.
  • Поскольку через него проходит ток полной нагрузки, сопротивление в последовательных обмотках становится меньше. Эквивалентную схему последовательного генератора постоянного тока можно увидеть здесь.

  • В этой схеме ток возбуждения тока якоря и линейный ток имеют одинаковые значения.После применения КВЛ в этой схеме имеем.

VT = EA-IA (RA + RS)

Характеристики клемм
серийного генератора
  • Кривая намагничивания последовательного генератора постоянного тока аналогична кривой намагничивания других типов генераторов.
  • Поскольку к генератору не подключена нагрузка, поэтому ток возбуждения также не существует, поэтому Vt уменьшается до такого меньшего значения, определяемого остаточным магнитным потоком в генераторе.
  • С увеличением загружаемого файла также увеличивается ток, поэтому внутреннее генерируемое напряжение увеличивается.
  • IA (RA + RS) также увеличивается, но при начальном приращении в EA становится очень быстро, а затем увеличивается приращение потерь IA (iRA + Rs), поэтому увеличивается VT.
  • После этого генератор насыщается и внутреннее генерируемое напряжение становится постоянным. В этом состоянии потери сопротивления являются доминирующим фактором, и VT уменьшается.
  • Категорию характеристик можно посмотреть здесь.

  • Несомненно, что этот генератор будет источником постоянного напряжения.Регулировка напряжения - отрицательное число.
  • Последовательный генератор, используемый в некоторых приложениях для таких случаев, когда может быть показана крутая кривая напряжения машины.
  • Применяется для дуговой сварки. Серийные генераторы, используемые при дуговой сварке, созданы для получения высокой реакции якоря, которая обеспечивает такие характеристики клемм, как показано здесь.

  • Обратите внимание, что когда сварочные электроды соединяются друг с другом перед началом сварки, большой ток будет перемещаться.
  • Когда оператор отделяет сварочные электроды, напряжение генератора резко возрастает, а значение тока остается постоянным.
  • Напряжение обеспечивает поддержание сварочной дуги в воздухе между электродами.

Это подробный пост о серийном генераторе постоянного тока. Я старался изо всех сил объяснить каждый параметр, связанный с этим генератором. Если у вас есть дополнительные вопросы, задавайте их в комментариях. Спасибо за прочтение.Хорошего дня.

Автор: Генри
http://www.theengineeringknowledge.com

Я профессиональный инженер и закончил известный инженерный университет, а также имею опыт работы инженером в различных известных отраслях. Я также пишу технический контент, мое хобби - изучать новые вещи и делиться ими с миром. Через эту платформу я также делюсь своими профессиональными и техническими знаниями со студентами инженерных специальностей.

сообщение навигации

ECE 494 - Лаборатория 4: Рабочие характеристики генераторов постоянного тока


Цели

  • Для получения характеристик намагничивания без нагрузки.
  • Для получения внешних характеристик шунтирующих и составных генераторов постоянного тока.

Оборудование

  • Три цифровых мультиметра, набор банановых кабелей в оболочке и измеритель качества электроэнергии со склада.
  • Один тахометр со склада.
  • Тележка с регулируемой загрузкой HMRL.
  • Мотор-генераторная установка, установленная на стенде.
  • Настольный многодиапазонный источник питания постоянного тока (PSW 250-4.5)
  • Одна трехфазная переменная переменная переменная.

Список литературы

  • Винсент Дель Торо, Основные электрические машины, стр. 303-320, Прентис-Холл, 1990.
  • А. Фитцджеральд, К. Кингсли-младший и С. Уманс, Электрические машины, Глава 1, Приложение B, 7-е издание, McGraw-Hill, 2013.
  • Туран Генен, Электрические машины с MATLAB , стр. 313-316, 2-е издание, CRC Press, Бока-Ратон, Флорида, 2012 г.

Фон

Генератор постоянного тока, схема которого показана на рисунке 4.1, представляет собой электрическую машину, преобразующую механическую энергию первичный двигатель (например, двигатель постоянного тока, асинхронный двигатель переменного тока или турбина) в прямую электрическую энергию. Генератор, показанный на рисунке 4.1, является самовоспитание. Он использует напряжение E a , генерируемое машиной, чтобы установить ток возбуждения If, который, в свою очередь, вызывает к потоку магнитного поля Φ. Когда обмотка якоря вращается в этом магнитном поле, чтобы сократить магнитный поток, напряжение E a индуцируется в якоре.Это напряжение обычно называют электродвижущей силой якоря или ЭДС. Индуцированная ЭДС пропорционален скорости резки флюса и равен

(4,1)

где

Φ = поток в паутине
n = скорость якоря в об / мин
Z = общее количество проводников якоря
p = количество полюсов
a = количество параллельных путей

Магнитное поле, необходимое для работы генератора, может создаваться (а) постоянными магнитами, (б) электромагнитами. получают свой возбуждающий ток от внешнего источника, и (c) электромагниты возбуждаются от тока полученные от самого генератора (как показано на рисунке 4.1). Использование постоянных магнитов ограничено очень маленькие генераторы. Электромагнитные возбуждения, перечисленные в пунктах (b) и (c) выше, вызывают генераторы обладающие несколько другими типами характеристик.

В случае составного генератора последовательное и шунтирующее поля могут быть соединены так, чтобы помогать друг другу, то есть потоки, установленные каждым из них, будут складываться.

Увеличение общего потока приведет к увеличению ЭДС. Такое соединение известно как кумулятивное .Если, однако шунт и последовательная обмотка соединены таким образом, что поток, создаваемый одной, противодействует другой, а затем наведенная ЭДС будет меньше. Этот тип подключения называется дифференциалом .


Характеристики намагничивания

Типичная кривая намагничивания для шунтирующего генератора постоянного тока показана на рисунке 4.2a. Генерируемое напряжение E a относится к обмотке возбуждения ток I f .Этот генератор генерирует напряжение E a даже при отсутствии ток I f . Малое напряжение при нулевом возбуждении возникает из-за остаточного магнетизма в материале полюса. Таким образом, шунтирующий генератор с самовозбуждением возбуждение при условии, что на мгновение приложено внешнее напряжение правильной полярности к обмотке возбуждения для создания остаточного магнитного поля во время включения генератора сервис впервые.

Кривая намагничивания очень круто поднимается, пока магнитная цепь ненасыщена. Как магнитный контур насыщает, кривая сглаживается. Есть критическое поле сопротивление R c , что позволяет использовать самовозбуждающийся шунтирующий генератор быть увлекательным. Чтобы нарастить напряжение в генераторе, полное сопротивление поля должно быть меньше критического сопротивления.

Критическое сопротивление R c , для номинальной скорости машины, можно определить по кривой намагничивания.Для этого проводится касательная линия к кривая намагничивания, начиная с начала координат. Наклон касательной представляет собой критический сопротивление поля R c .


Наблюдаемые характеристики шунтирующего генератора

Напряжение, индуцируемое в якоре шунтирующего генератора, возникает из-за того, что провода якоря разрезают магнитное поле. поле, создаваемое током поля. Индуцированное напряжение E a , и, следовательно, клемма напряжение V t , было бы постоянным, если бы на них не влияли другие факторы.Но арматура Ток I a влияет на напряжение на клеммах V t двумя способами. Ток якоря искажает магнитное поле, уменьшая напряжение на клеммах V t . Этот эффект называется реакция арматуры. В дополнение к вышесказанному существует омическое падение напряжения I a R a , произведение тока якоря I на , проходящего через сопротивление якоря R на .

График зависимости напряжения на зажимах V t от тока нагрузки I L называется «Внешняя характеристика», как показано на рисунке 4.2b. Его можно напрямую измерить, наблюдая за напряжение на зажимах В t для разных токов нагрузки I L . Как видно из На рисунке 4.1 ток нагрузки I L и ток якоря I a отличаются на ток поля I f , который также можно измерить.

Сопротивление якоря R a является измеряемой величиной. Как следствие омическая падение напряжения I a R a , которое является прямой линией, может быть добавлено к внешнему характеристика для расчета внутренней генерируемой ЭДС машины, которая показана на графике как внутренняя характеристика на рисунке 4.2b. Падение напряжения внутренней характеристики как нагрузки ток I L (и, следовательно, ток якоря I a ) увеличивается из-за реакции якоря.


Характеристики намагничивания

Процедура


  1. Запишите данные с паспортной таблички генератора постоянного тока.
  2. Подключите цепь, как показано на рисунке 4.3. Примечание: поле катушки и реостат, которые должны быть подключены к источнику питания постоянного тока, доступ через панель скамейки.Это шунтирующая обмотка двигателя генератора постоянного тока. Большой Реостат на панели рядом с дисплеем шунтирующей цепи жестко подключен к шунтирующей цепи последовательно с катушкой шунта возбуждения. Установите этот реостат на минимальное сопротивление (против часовой стрелки).
  3. Подсоедините источник питания переменного тока от настольной панели к вариатору и подключите его выход к цепи.
  4. Включите вариак и настройте его выходное напряжение на 208 В между фазами перед запуском асинхронного двигателя (IM)
  5. Включите настольный источник питания постоянного тока и нажмите кнопку настройки, чтобы настроить выходное напряжение на 240 В и ток (I F ) на 0.000 А с помощью ручек.
  6. Нажмите кнопку пуска на панели стенда, чтобы запустить генератор на номинальной скорости (1730 об / мин) без нагрузки.
  7. Нажмите кнопку выхода источника питания постоянного тока, чтобы подключить источник постоянного тока 240 В к шунту возбуждения двигателя постоянного тока для генерации тока возбуждения I f .
  8. Запишите генерируемое напряжение (V t ), когда I f равно нулю.
  9. Медленно поверните ручку тока источника питания по часовой стрелке (CW), чтобы отрегулировать ток возбуждения I f (шкала 300 мА, постоянный ток) только в восходящем направлении и в 20 мА. с приращениями, затем запишите сгенерированное напряжение V t (DC).Если показание превышает желаемое значение, не поворачивайте ручку источника питания обратно, поскольку генератор постоянного тока будет следовать другому шаблону петли гистерезиса, просто запишите значения IF и Vt в этот момент. Повторяйте до тех пор, пока генерируемое напряжение составляет (почти) 220 вольт. (Расчетное значение составляет 240 вольт.) Примечание. Максимальный ток возбуждения составляет около 240 мА.
  10. После достижения максимального генерируемого напряжения уменьшите ток возбуждения I f таким же образом. с шагом 20 мА уменьшается до тех пор, пока не будет достигнут 0 мА.На каждом I f измерьте и запишите напряжение V t . Примечание: Опять же, если показание опускается ниже желаемого значения, не поворачивайте ручку тока источника питания обратно вверх, просто запишите значения I f и V t в этот момент.
  11. Нажмите кнопку останова на панели стенда и отключите питание цепи постоянным и переменным током.

Отчет

  1. Постройте кривые между генерируемым напряжением V a и током возбуждения I f для восходящего и нисходящие токи.
  2. Получите среднюю кривую намагничивания, используя приведенную выше кривую.
  3. Вычислить значение критического сопротивления R c .
  4. Покажите данные с паспортной таблички генератора постоянного тока.

Характеристики шунтирующего генератора

Процедура

  1. Завершите схему, как показано на рисунке 4.4. Переведите реостат шунтирующего поля на панели стенда на максимальное сопротивление (CW)
  2. Включите трехфазный вариатор и нажмите кнопку пуска на панели стенда, чтобы запустить генератор без нагрузки и с номинальной скоростью (1730 об / мин).Примечание: если измеренное напряжение V t составляет всего 6 или 7 вольт, просто поменяйте местами подключение шунтирующей обмотки индукционного двигателя (IM) (L 1 , L 2 , L 3 ). Ожидаемое напряжение, генерируемое без нагрузки, должно составлять около 220 вольт.
  3. Используйте два ряда тележки последовательно и определите настройки переключателя как минимум для 8 различных сопротивление от 150 до 35 Ом. Каждый банк рассчитан на 120 В, поэтому настройки переключателей на двух банки должны быть похожи.
  4. Подключите нагрузочную стойку к шунтирующему генератору постоянного тока. Начиная с наибольшего сопротивления (наименьшая мощность рассеивание) и уменьшая сопротивление оттуда, гарантируя, что следующий шаг не превысит номинальная мощность тележки, запишите ток возбуждения, если (в диапазоне 300 мА, постоянный ток), генерируемое напряжение В t (постоянный ток), частота вращения генератора N и ток нагрузки I L (как минимум в диапазоне 10 А постоянного тока) для значений сопротивления определено выше.
  5. Нажмите кнопку останова на панели стола и выключите трехфазный вариак.
  6. Измерьте сопротивление обмотки якоря Ra в конце эксперимента, вставив щупы. через разъем якоря генератора постоянного тока, при этом все остальные провода отключены.

Отчет

  1. Постройте внешнюю кривую зависимости напряжения на клеммах V t от тока нагрузки I L .
  2. На том же графике изобразите линию падения напряжения I a R a в зависимости от тока нагрузки I L .
  3. Получите внутреннюю кривую, используя кривые выше.
  4. Постройте внутреннюю кривую на том же графике, что и в 1. и 2.

Характеристики генератора соединений

Процедура

  1. Подключите схему, как показано на рисунке 4.5.
  2. Включите трехфазный переменный ток и нажмите кнопку пуска на панели стенда, чтобы запустить генератор без нагрузки и с номинальной скоростью. Поменяйте местами шунтирующее поле асинхронного двигателя, если генерируемое напряжение существенно ниже номинального напряжения около 210 вольт.
  3. Подключите нагрузочную стойку к цепи и с тем же номиналом нагрузочного резистора, который используется в характеристике шунтирующего генератора, измерьте скорость генератора N, напряжение на клеммах В t (постоянный ток), ток нагрузки I L (шкала 10 А, постоянный ток) и ток возбуждения I f (Шкала 300 мА, постоянный ток).Следуйте той же процедуре, что и для характеристики шунтирующего генератора, следя за тем, чтобы вы не превышали номинальную мощность. рассеивание грузовой стойки. Обязательно используйте более высокую шкалу тока цифрового мультиметра на стенде для измерения тока нагрузки (I L ).
  4. Остановите установленную на стенде генераторную установку двигатель постоянного тока и выключите вариатор.
  5. Поменяйте местами последовательное полевое соединение и повторите предыдущие шаги.

Отчет

Из приведенных выше данных постройте внешние характеристики для составного генератора.

Вопросы для обсуждения

  1. Получите кривую среднего намагничивания при 125% номинальной скорости.
  2. Объясните, почему полное сопротивление цепи возбуждения должно быть меньше критического сопротивления в шунтирующем генераторе постоянного тока.
  3. Объясните, почему внутренняя характеристика шунтирующего генератора не является плоской кривой.

Характеристики генераторов постоянного тока

Характеристики генераторов постоянного тока

Магнитное поле в д.c. Генератор обычно производится с помощью электромагнитных сетей, а не постоянных магнитов. Генераторы обычно классифицируют по способам возбуждения поля. Исходя из этого, d.c. генераторы делятся на следующие два класса:

(i) с раздельным возбуждением постоянного тока. генераторы

(ii) с самовозбуждением постоянного тока. генераторы

Поведение постоянного тока генератор на нагрузке зависит от принятого метода возбуждения поля.

Есть две характеристики:

1.Магнитные характеристики (без нагрузки или разомкнутой цепи)

Эта кривая показывает соотношение между генерируемой ЭДС. без нагрузки (E0) и ток возбуждения (If) при постоянной скорости. Это также известно как магнитная характеристика или кривая насыщения без нагрузки. Его форма практически одинакова для всех генераторов, как по отдельности, так и с самовозбуждением. Данные для O.C.C. Кривая получены экспериментально при работе генератора без нагрузки и постоянной скорости и регистрации изменения напряжения на клеммах при изменении тока возбуждения.

2. Внутренние и внешние характеристики

Внутренние характеристики

Эта кривая показывает соотношение между сгенерированной ЭДС. под нагрузкой (E или Eg) и током якоря (Ia). Э.д.с. E меньше E0 из-за размагничивающего эффекта реакции якоря. Следовательно, эта кривая будет лежать ниже характеристики разомкнутой цепи (O.C.C.). Внутренняя характеристика интересна, прежде всего, дизайнеру.Это не может быть получено непосредственно экспериментальным путем. Причина в том, что вольтметр не может считывать ЭДС. генерируется под нагрузкой из-за падения напряжения на сопротивлении якоря. Внутренняя характеристика может быть получена из внешней характеристики, если сопротивление обмотки известно, потому что эффект реакции якоря включен в обе характеристики

Внешние характеристики

Эта кривая показывает соотношение между напряжением на клеммах (Vt) и ток нагрузки (IL).Напряжение на клеммах VT будет меньше E из-за падения напряжения в цепи якоря it. Следовательно, эта кривая будет лежать ниже внутренней характеристики. Эта характеристика очень важна для определения пригодности генератора для данной цели. Его можно получить, создав одновременно

(i) Генераторы постоянного тока с раздельным возбуждением

A постоянного тока. генератор, обмотка полевого магнита которого питается от независимого внешнего d.c. источник (например, аккумулятор и т. д.) называется отдельно возбужденным генератором. Подключения генератора с независимым возбуждением показаны ниже. Выходное напряжение зависит от скорости вращения якоря и тока возбуждения. Чем больше скорость и ток возбуждения, тем больше генерируемая ЭДС. Можно отметить, что отдельно возбужденный постоянный ток. генераторы на практике используются редко. Постоянный ток генераторы обычно бывают самовозбуждающимися.


Ток якоря, Ia = IL

Напряжение на клеммах, Vt = Eg - IaRa

Вырабатываемая электрическая мощность = EgIa

Мощность, передаваемая на нагрузку = VIL

Магнитные характеристики (E0 по сравнению с Если)


Для проверки d обычно используется отдельное возбуждение.c. генераторы для определения их характеристик холостого хода или намагничивания. Ток возбуждения монотонно увеличивается до максимального значения, а затем таким же образом уменьшается, учитывая при этом напряжение на клеммах якоря. Ток нагрузки поддерживается нулевым. Скорость генератора поддерживается постоянной.

График, показывающий характер изменения наведенной ЭДС в зависимости от тока возбуждения, называется характеристикой разомкнутой цепи (occ), кривой намагничивания без нагрузки или характеристикой насыщения без нагрузки.

Внутренние и внешние характеристики


(ii) Генераторы постоянного тока с самовозбуждением

a) Генераторы серии постоянного тока


Ток якоря, Ia = Ise = IL Напряжение на клеммах, Vt = Eg - Ia (Ra + Rse)

Мощность, развиваемая в якоре = EgIa

Мощность, передаваемая на нагрузку = VIa или VIL

Без нагрузки и Нагрузочные характеристики


б) D.C. Шунтирующий генератор


Шунтирующий ток возбуждения, Ish = V / Rsh

Ток якоря, Ia = IL + Ish

Напряжение на клеммах, Vt = Eg - IaRa

Мощность, развиваемая в якоре = EgIa

Мощность доставлено на нагрузку = VtIL

Внутренние и внешние характеристики



c) Генератор смеси постоянного тока

В генераторе с комбинированной обмоткой есть два набора обмоток возбуждения на каждом полюсе, одна из которых соединена последовательно, а другая - параллельно якорю.Генератор с составной обмоткой может быть: Коротким шунтом, в котором только шунтирующая обмотка возбуждения параллельна обмотке якоря. Длинный шунт, в котором шунтирующая обмотка возбуждения параллельна как последовательной обмотке возбуждения, так и обмотке якоря

1. Генератор с длинным шунтом


Последовательный ток возбуждения, Ise = Ia = IL + Ish

Шунтирующий ток возбуждения, Ish = V / Rsh

Напряжение на клеммах, Vt = Eg - Ia (Ra + Rse)

Мощность, развиваемая в якоре = EgIa

Мощность, передаваемая на нагрузку = VtIL

2.Составной генератор с коротким шунтом


Последовательный ток возбуждения, Ise = IL

Шунтирующий ток возбуждения, Ish = V + IseRse / Rsh

Напряжение на клеммах, Vt = Eg - IaRa + IseRse

Мощность, развиваемая в якоре = EgIa

Мощность, передаваемая на нагрузку = VtIL

Внешние характеристики

Характеристики генератора постоянного тока с самовозбуждением

Для генератора постоянного тока с самовозбуждением производительность анализируется с помощью трех различных характеристик.Это характеристики холостого хода, внутренние и внешние характеристики.

В этом разделе вы подробно узнаете о характеристиках шунтирующего генератора постоянного тока, последовательного генератора и составного генератора. Но перед этим вы должны узнать о конструкции и работе генератора постоянного тока.

Характеристики генератора постоянного тока с шунтирующей обмоткой

Характеристики разомкнутой цепи генератора постоянного тока с шунтирующей обмоткой получены путем проведения эксперимента без нагрузки. Он аналогичен характеристикам генератора постоянного тока с независимым возбуждением.

Для получения характеристик подключите схему, как показано ниже. Поскольку это шунтирующий генератор постоянного тока, обмотка возбуждения подключается поперек проводников якоря. Для изменения тока возбуждения последовательно с обмоткой возбуждения подключают переменное сопротивление (реостат).

Для измерения тока возбуждения к цепи возбуждения подключается амперметр. К проводнику якоря подключается вольтметр для измерения наведенного напряжения.

Принципиальная схема генератора постоянного тока с шунтирующей обмоткой

Как известно, ток возбуждения варьируется от нуля до максимального значения.Напряжение якоря измеряется для разных значений тока возбуждения. После насыщения полюсов индуцированное напряжение становится постоянным. Показания нанесены на график и график, как показано ниже.

Характеристики разомкнутой цепи генератора постоянного тока с шунтирующей обмоткой

В шунтирующем генераторе постоянного тока существует остаточный магнетизм на полюсах. Из-за этого некоторая ЭДС индуцируется в генераторе даже до того, как ток возбуждения I f = 0. Она называется остаточной ЭДС и показана на приведенном выше графике как OA.Следовательно, кривая начинается немного вверх, а не от начала координат.

Критическое сопротивление и критическая скорость

Касательная OB проводится к линейной части графика от начала координат. На приведенном выше графике это показано синей цветной линией. Наклон этой касательной (ΔE g / ΔI f ) дает значение критического сопротивления.

Итак, что на самом деле означает критическое сопротивление?

Это значение сопротивления шунтирующего поля, выше которого в проводниках якоря начинает нарастать напряжение.Скорость вращения генератора во время нарастания напряжения называется критической скоростью . Он определяется как скорость, при которой сопротивление поля шунта равно критическому сопротивлению.

Для нарастания напряжения в шунтирующем генераторе он должен удовлетворять следующим условиям.

  • В полюсах должен быть некоторый остаточный магнетизм.
  • Для данного направления вращения обмотка возбуждения должна быть напрямую подключена к проводнику якоря.В противном случае напряжение упадет из-за ослабления магнитного потока.
  • В условиях холостого хода или разомкнутой цепи сопротивление шунтирующего поля должно быть меньше критического сопротивления.
  • В условиях нагрузки сопротивление шунтирующего поля должно быть больше критического сопротивления.

Аналогичным образом, следующие факторы влияют на повышение напряжения в шунтирующем генераторе.

  • Обратный остаточный магнетизм - напряжение якоря меняется на противоположное, что еще больше меняет направление тока возбуждения.
  • Обратное подключение шунтирующего поля - вызывает снижение напряжения генератора от его нормального значения.
  • Направление вращения ротора может измениться на противоположное - напряжение изменится на противоположное и, таким образом, снизится от своего первоначального значения.

Обратную полярность следует скорректировать для достижения желаемых характеристик. Это можно сделать, используя внешний источник постоянного тока для перемагничивания полюсов поля в правильном направлении. Этот процесс называется перепрошивкой поля .

Нагрузочные характеристики

Проведем нагрузочные характеристики шунтирующего генератора постоянного тока путем приложения нагрузки.На следующем рисунке (а) показано подключение схемы для определения характеристик нагрузки. График (b) ниже показывает нагрузочные характеристики самовозбуждающегося шунтирующего генератора постоянного тока. На графике показаны как внутренние, так и внешние характеристики.

(a) Принципиальная схема и (b) Нагрузочные характеристики генератора постоянного тока с шунтирующей обмоткой

Ток возбуждения изменяется без приложения нагрузки, и измеряется наведенная ЭДС. Он дает идеальные характеристики, как показано на графике в виде горизонтальной линии AB.

В практических случаях увеличение нагрузки вызывает падение напряжения на клеммах. Некоторые падения напряжения в генерируемой ЭДС E g из-за реакции якоря, поэтому характеристики также немного падают. Он называется внутренними характеристиками или суммарными характеристиками и отображается в виде кривой переменного тока.

При построении графика зависимости напряжения на клеммах от тока нагрузки кривая еще больше падает из-за сопротивления якоря. Она называется внешней характеристикой и изображается кривой AD.

Характеристики генератора постоянного тока с последовательной обмоткой

Здесь, чтобы получить характеристики разомкнутой цепи, отключите обмотку возбуждения от цепи. Для рисования характеристик, как показано ниже, на машину подается отдельное возбуждение.

Характеристики генератора постоянного тока с последовательной обмоткой

На приведенных выше характеристиках кривая AB представляет характеристики разомкнутой цепи. Это похоже на характеристики холостого хода. Это связано с тем, что в последовательном генераторе обмотка возбуждения включена последовательно с якорем и нагрузкой.Следовательно, ток нагрузки аналогичен току возбуждения, а OA представляет собой остаточную ЭДС.

Кривые OC и OD представляют внутренние и внешние характеристики соответственно. Поскольку ток нагрузки и ток возбуждения одинаковы, увеличение тока нагрузки вызывает увеличение напряжения на клеммах. За пределами определенного предела напряжение на клеммах начинает уменьшаться с увеличением нагрузки. На приведенных выше характеристиках он показан пунктирной линией. Это связано с чрезмерным размагничивающим эффектом реакции якоря.

Характеристики составного генератора постоянного тока

Составной генератор представляет собой самовозбуждающийся генератор постоянного тока, характеристики которого зависят как от шунтирующей обмотки возбуждения, так и от последовательной обмотки возбуждения. Как мы исследовали, в шунтирующем генераторе увеличение нагрузки вызывает уменьшение напряжения на клеммах. В то время как в последовательном генераторе увеличение нагрузки вызывает увеличение напряжения на клеммах.

В составном генераторе последовательный поток поля компенсирует падение потока шунтирующего поля.Это даст характеристику постоянного напряжения. На графике ниже это показано как кривая AC. Генератор с такими характеристиками называется генератором плоского состава.

Характеристики составного генератора постоянного тока

Если последовательное возбуждение поля больше, чем возбуждение шунтирующего поля, увеличение тока нагрузки приведет к увеличению напряжения на клеммах. Он представлен как кривая AB и известен как сверхсоставной генератор.

Кривая AD представляет характеристики под составного генератора.В этом случае возбуждение последовательного поля меньше, чем возбуждение шунтирующего поля. Любое увеличение тока нагрузки приведет к снижению напряжения на клеммах.

FAQs

Что подразумевается под остаточной ЭДС?

В обмотке возбуждения уже присутствует небольшой магнитный поток, называемый остаточным магнетизмом. Из-за этого некоторая ЭДС будет индуцирована в проводниках якоря еще до того, как будет приложен ток возбуждения. Эта ЭДС называется остаточной ЭДС.

Определите критическое сопротивление.

Это значение сопротивления шунтирующего поля, выше которого генератор начинает наращивать напряжение в проводниках якоря.

Характеристики генераторов постоянного тока | Регламент напряжения

Характеристики генераторов постоянного тока:

С появлением кремниевых выпрямителей важность машины постоянного тока как генератора значительно снизилась, поскольку тиристоры могут использоваться для получения энергии постоянного тока от стандартного источника переменного тока и преобразования ее в постоянный; Кроме того, можно легко изменять постоянное напряжение.Для полноты картины здесь будут кратко рассмотрены характеристики генераторов постоянного тока, которые до сих пор используются в более старых промышленных установках (в качестве мотор-генераторных установок для управления скоростью двигателей постоянного тока).

Нагрузочная характеристика генератора постоянного тока при определенной скорости - это соотношение между его напряжением на клеммах и током нагрузки (линейным током), и ее также называют внешней характеристикой. Внутренняя характеристика - это график между генерируемой ЭДС и током нагрузки.

Отдельно - Генератор постоянного тока с возбуждением

На рис. 7.29 показан генератор постоянного тока с отдельным возбуждением. Рассматриваемая здесь операция предполагает, что якорь приводится в движение с постоянной скоростью (посредством первичного двигателя), а возбуждение поля (//) регулируется для получения номинального напряжения без нагрузки, а затем поддерживается постоянным на этом значении в течение рассматриваемой операции. . Схема якоря регулируется уравнением

Несмотря на фиксированное возбуждение, E a падает с нагрузкой из-за размагничивающего эффекта реакции якоря (см.7.5). Поскольку падение напряжения вызвано эффектом магнитного насыщения, оно увеличивается с нелинейностью нагрузки. Внутренняя характеристика (E a I L ) показана пунктиром на рис. 7.30. Внешняя характеристика отличается от внутренней падением напряжения якоря / a R a , которое также показано на рис. 7.30.

Напряжение Постановление

Регулировка напряжения генератора (независимо от типа используемого возбуждения) определяется как

Шунтирующий генератор

Шунтирующий генератор постоянного тока - это самовозбуждающийся генератор.Явление роста напряжения на холостом ходу и условия, необходимые для этого, уже обсуждались в гл. 7.10. На рисунке 7.31 показан генератор с параллельным подключением. Установив сопротивление поля до определенного значения с помощью регулирующего сопротивления, можно получить желаемое напряжение холостого хода (см.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *