Меню

Чему равно напряжение генератора с независимым возбуждением при холостом ходе



Чему равно напряжение генератора с независимым возбуждением при холостом ходе

Схема генератора этого типа дана на рис. 303. Ток возбуждения, подаваемый от постороннего источника напряжения в обмотку возбуждения полюсов, не зависит от условий работы самого генератора. Реостат в цепи возбуждения позволяет менять величину тока возбуждения, что приводит к изменению магнитного потока машины, а это в свою очередь ведет к изменению э.д.с. и напряжения генератора. Этот реостат часто называют регулировочным. (Реостат имеет третий добавочный контакт, позволяющий при выключении обмотки возбуждения замыкать ее накоротко. Этим предохраняются последние контакты реостата от обгорания, так как при выключении цепи, содержащей большую индуктивность, быстро исчезающий ток вызывает э.д.с. самоиндукции, поддерживающую дугу между рычагом и последним контактом реостата.)

Рис. 303. Схема генератора с независимым возбуждением
Рис. 303. Схема генератора с независимым возбуждением

Обмотка возбуждения состоит из большого числа витков медной изолированной проволоки. При постоянной скорости вращения якоря и отсутствии нагрузки генератора (холостом ходе) э.д.с. машины зависит только от тока возбуждения. Изменяя сопротивление цепи возбуждения регулировочным реостатом, замечая показания амперметра в цепи возбуждения и вольтметра, подключенного к щеткам генератора, устанавливаем зависимость между э.д.с. генератора при холостом ходе машины и током возбуждения. Эта зависимость представляется кривой, называемой характеристикой холостого хода (рис. 304).

Рис. 304. Характеристика холостого хода генератора с независимым возбуждением
Рис. 304. Характеристика холостого хода генератора с независимым возбуждением

При первом намагничивании генератора и при отсутствии тока возбуждения (Iв = 0) вольтметр машины покажет нуль при любой скорости вращения якоря. Увеличение тока возбуждения будет сопровождаться вначале пропорциональным увеличением э.д.с. генератора.

Соответствующая часть характеристики холостого хода будет прямолинейной. Но дальнейшее увеличение тока возбуждения вызовет магнитное насыщение машины, отчего кривая будет иметь изгиб. Если теперь уменьшать ток возбуждения генератора, то можно заметить, что при тех же самых значениях тока возбуждения э.д.с. генератора будет иметь большие значения, чем при намагничивании, и кривая размагничивания пройдет несколько выше, чем кривая намагничивания. Это объясняется явлением гистерезиса. При уменьшении тока возбуждения до нуля генератор за счет остаточного магнетизма будет иметь некоторую э.д.с. Чем дальше за перегибом характеристики лежит точка, соответствующая э.д.с. генератора при нормальной работе, тем меньше, изменяется э.д.с. машины в зависимости от тока возбуждения. Возможность регулировки напряжения в случае работы машины за перегибом характеристики невелика. Наоборот, если генератор будет работать на прямолинейной части характеристики, то небольшие изменения тока возбуждения вызовут значительные изменения э.д.с. генератора.

Одним из основных требований, предъявляемых к генератору, является постоянство напряжения при различных нагрузках.

Напряжение генератора с независимым возбуждением изменяется с нагрузкой от двух причин:

1. Вследствие падения напряжения в обмотке якоря (и переходном контакте щеток).

Э.д.с. генератора (Е) отличается от напряжения на щетках (U) на величину падения напряжения в обмотке якоря Iяrя:

Если, например, э.д.с. генератора равна 120 в, а сопротивление обмотки якоря равно 0,01 ом, то при токе генератора 50 а напряжение машины будет

Из этих примеров видно, что с увеличением нагрузки генератора напряжение его уменьшается. Чтобы уменьшить падение напряжения в сопротивлении rя, обмотку якоря машин постоянного тока изготовляют из медной проволоки и стержней большого сечения. Сопротивление обмотки якоря получается в этом случае очень малым, порядка десятых, сотых и даже тысячных долей ома у более мощных генераторов.

При холостой работе генератора Iя = 0, поэтому

2. Второй причиной уменьшения напряжения у генератора с независимым возбуждением при увеличении его нагрузки является действие реакции якоря, приводящее к уменьшению магнитного потока и э.д.с. машины.

Если постепенно нагружать генератор, отмечая по показаниям амперметра, включенного в цепь якоря, величину тока нагрузки, оставляя неизменным скорость вращения генератора и ток возбуждения, то можно получить зависимость напряжения на зажимах машины от тока нагрузки. Эта зависимость называется внешней характеристикой. На рис. 305 показана внешняя характеристика генератора с независимым возбуждением. По горизонтальной оси отложен ток нагрузки, по вертикальной оси — напряжение генератора. У генераторов с независимым возбуждением при номинальной нагрузке, постоянной скорости и постоянном токе возбуждения понижение напряжения может составлять 5-8% от номинального. Для поддержания напряжения генератора постоянным изменяют ток возбуждения при помощи регулировочного реостата.

Читайте также:  Что используют при малом напряжении

Рис. 305. Внешняя характеристика генератора с независимым возбуждением
Рис. 305. Внешняя характеристика генератора с независимым возбуждением

Как видно из рис. 303, в цепь якоря генератора включены плавкие предохранители, которые защищают обмотку якоря, если короткое замыкание происходит во внешней сети. Изменение направления вращения генератора с независимым возбуждением приводит к изменению полярности щеток.

Источник

Генератор постоянного тока независимого возбуждения

ads

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.

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

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 U= 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. U = 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 U= 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 аbстреугольник реактивный (характе­ристический).

Так, при работе генератора в режиме х.х. при токе возбужде­ния IВ1 = IВ.ном напряжение на выводах U = de ; с подключением нагрузки (при неизменном токе возбуждения) напряжение генера­тора снизится до значения Uном = ae . Таким образом, отрезок dа выражает значение напряжения ΔU = U — 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

Читайте также:  Двунаправленный преобразователь напряжения что это

Источник

Генератор независимого возбуждения и его характеристики

date image2018-01-21
views image2589

facebook icon vkontakte icon twitter icon odnoklasniki icon

У генератора независимого возбуждения обмотка возбуждения В получает питание от постороннего источника тока — аккумулятора А (рис. 27). Ток возбуждения Iв, проходя по обмотке возбуждения, создает в полюсах магнитный поток Ф, пронизывающий обмотку якоря. При вращении якоря первичным двигателем в обмотке якоря индуктируется э. д. с. Ея, величина которой, зависит от магнитного потока и скорости вращения якоря.

Если к зажимам генератора подключить нагрузку, то в цепях якоря и нагрузки потечет ток нагрузки Iнг.

Графическое выражение зависимостей между различными вели­чинами электрических машин называют характеристиками.Они могут быть получены опытным или расчетным путем.

Характеристика холостого ходаотображает зависимость напря­жения на зажимах генератора от тока возбуждения при постоянной скорости вращения и токе нагрузки, равном нулю.

Математически эту характеристику можно записать так:

Рис. 1. Принципиальная схема

Генератора независимого возбуждения

U = f(Iв) при Iнг. = и n= const.

Схема для снятия некоторых характеристик генератора незави­симого возбуждения, приведена на рисунке 28.

Для изменения величины э. д. с. генератора в цепь обмотки воз­буждения введен регулировочный реостат Rр.Рубильник цепи на­грузки Р отключен. Силу тока возбуждения измеряет амперметр А, а напряжение на зажимах генератора -вольтметр V. Амперметр А1включенный в цепь нагрузки, в данном опыте не нужен, так как ток нагрузки равен нулю, но он необходим для снятия других характери­стик.

Рис. 2. Схема снятия характеристик холостого хода, внешней и регулировочной генератора независимого возбуждения

В обмотке возбуждения, к которой подключен аккумулятор, возникает ток Iв, а вольтметр показывает некоторое зна­чение э. д. с. При увеличении тока воз­буждения э. д. с. на зажимах генератора повышается: сначала в прямой зависимо­сти, а затем по мере насыщения магнитной системы машины это увеличение будет все меньшим (рис. 29).

Увеличим ток возбуждения до значения, при котором э. д. с. генератора возрастет примерно до значения 1,25 Uн, а затем, уменьшая ток возбуждения до нуля, запишем показанияамперметра А и вольтметра V. С уменьше­нием тока возбуждения напряжение на зажимах генератора снижает­ся, однако, когда ток возбуждения упадет до нуля, э. д. с. генератора не будет равна нулю, так как в полюсах есть поток остаточного магнетизма.

Величина э. д. с. от остаточного магнетизма состав­ляет 1—3% номинального напряжения машины.

Рис.3. Характеристика холостогохода генератора независимого возбуждения

Точка N, соответствующая номинальному значению напряжения генератора, лежит на перегибе кривой характеристики холостого хода. Начальная часть кривой ONсоответствует области неустой­чивых напряжений (незначительное изменение тока возбуждения приводит к значительному изменению напряжения), на пологой части кривой, в зоне насыщения, ограничиваются возможности регулиро­вания напряжения (для небольшого изменения напряжения требуется значительное изменение тока возбуждения).

Характеристика холостого хода дает представление о степени на­сыщения стали машины. По этой характеристике можно также опре­делить, на какое поминальное напряжение изготовлена машина. Для этого измеряют длину отрезка MNи получают в масштабе значение э. д. с, которое приближенно равно номинальному напря­жению машины.

Внешняя характеристика выражает зависимость напряжения на зажимах генератора от тока нагрузки при постоянных значениях скорости вращения и сопротивления цепи возбуждения, т. е.

U =f(Iнг)прип= const иrв=const.

Читайте также:  Что такое шаговое напряжение определение меры защиты

В генераторе с независимым возбуждением ток возбуждения будет неизменным: Iв= const.

Внешнюю характеристику снимают при понижении и повышении напряжения.

В первом случаев режиме холостого хода устанавливают на зажимах генератора номинальное напряжениеи, не трогая регулировочный реостат Rр(см. рис. 28), нагружают генератор до номинального значения тока, записывая при этом показания амперметра А1 и вольтметра V. Амперметр А цепи возбуждения в данном опыте не нужен. Поскольку с увеличением нагрузки возрастает ток якоря Iя,,что сопровождается повышением па­дения напряжения 1яRя цепи яко­ря, и вследствие размагничивающего действия реакции якоря (при сдвиге щеток с геометрической нейтрали), напряжение машины уменьшается (рис. 30, а).

Если пренебречь размагничиваю­щим действием реакции якоря, то уравнение напряжения генератора можно записать в таком виде:

Изменение напряжения ΔU опре­деляют в процентах от номинального

где ΔU% составляет (5-10%) Uн.Еслибы продолжать нагружать генератор далее и затемзамкнутьего зажимы накоротко, чего делать нельзя, то можно было бы полу­чить продолжение внешней характеристики. Точке пересечения кри­вой с осью абсцисс соответствовало бы значение тока короткого за­мыкания Iк, которое может быть в несколькодесятковразбольшеноминального. Обмотку якоря защищают от токов короткогозамыкания, устанавливая в цепи нагрузки плавкие предохранители или
автоматы.

Рис. 4 Внешние характеристики генератора н.в. при понижении и повышении напряжения.

Во втором случаеустанавливают поминальное напряжение на за­жимах генератора при поминальном токе нагрузки и затем, не изме­няя скорости вращения и сопротивления регулировочного реостата, уменьшают ток нагрузки до нуля, записывая показания приборов. Вследствие того, что с уменьшением тока нагрузки падение напря­жения в цепи якоря уменьшается, соответственно возрастает и напря­жение на зажимах генератора до значе­ния Uo(рис. 30, б). Тогда

Регулировочная характеристика отражает зависимость тока возбуждения от тока нагрузки при постоянных значениях скорости вращения и напряжения на зажимах генератора, т.е.

IВ =f(Iнг)прип = const иU = const.

Регулировочная характеристика показывает, как нужно изменять ток возбуждения, чтобы при изменении нагрузки поддерживать напряжение постоянным.

Регулировочную характе­ристику снимают по схеме, показанной на рисунке 28, причем используют все вклю­ченные приборы.

Так как U= Е -IяRя, а с увеличением тока яко­ря 1Явозрастает падение на­пряжения IяRя, то для того, чтобы напряжение Uостава­лось неизменным, нужно одновременно с увеличением тока якоря повышать э. д. с, увели­чивая ток возбуждения 1я(рис. 31).

Рис. 5. Регулировочная характеристикагенератора н.в.

Характеристикой короткого замыкания выражают зависимость тока короткого замыкания от тока возбуждения при постоянном зна­чении скорости вращения и напряжении, равном нулю, т. е.

1к = f(Iв) при п = const и U = 0.

При снятии характеристики короткого замыкания величина тока короткого замыкания не должна превышать номинального зна­чения. Для этого в цепь возбуждения, кроме регулировочного рео­стата, включают дополнительное сопротивлениеRдоб, чтобы значи­тельно уменьшить ток возбуждения Iв (рис. 32, а). Обмотку якоря замыкают накоротко через амперметр А.

Поскольку ток возбуждения 1Ви соответственно магнитный поток Ф при снятии характеристики очень малы, то сталь машины не насы­щена, в результате чего характеристика короткого замыкания пред­ставляет собой прямую линию (рис. 32, б).

Рис. 6. Опыт короткого замыкания генератора н.в. а) схема; б) характеристика

При помощи характеристики короткого замыкания можнопри­ближенно определить значение тока короткого замыкания, который протекает в генераторе в тот момент, когда замыкание происходит при номинальном режиме работы. Для этого откладывают (точка N) значение тока возбуждения 1Вн, соответствующее номинальному ре­жиму работы генератора, затем продолжают линию характеристики до пересечения ее с перпендикуляром, восстановленным в точке N. Отрезок NMпредставляет собой в масштабе приближенновеличину тока короткого замыкания в номинальном режиме работы генера­тора.

Источник