Электротехника и электроника. - Немцов М.В.
Скачать (прямая ссылка):
Магнитное поле дополнительных полюсов компенсирует также магнитное поле реакции якоря на геометрической нейтрали (см. рис. 9.15), что также способствует улучшению условий коммутации. В машинах малой мощности дополнительные полюсы часто отсутствуют, и для улучшения коммутации применяется сдвиг щеток с геометрической нейтрали на физическую нейтраль (см. рис. 9.15).
В отличие от рассмотренной идеализированной модели коммутации щетки перекрывают одновременно ряд пластин коллектора, коммутируя несколько секций обмотки.
9.8. Генератор с независимым возбуждением
В генераторе с независимым возбуждением цепи возбуждения и якоря электрически разделены (рис. 9.19). Изменение тока возбуждения реостатом Rp изменяет магнитный поток главных полюсов и пропорционально ЭДС якоря (9.5)
Ея = сЕФп,
где п — частота вращения якоря.
Характеристика холостого хода Ф(/в) или ЕЯХ(1В) определяет свойства магнитной цепи генератора при разомкнутой цепи якоря, т. е. токе In = 0 и постоянной номинальной частоте его вращения и = «„ом- На рис. 9.20 приведена типовая характеристика холостого хода генератора при увеличении, а затем уменьшении тока возбуждения. На восходящей ветви характеристики значения ЭДС
234
Еях и магнитного потока Ф при отсутствии тока возбуждения 1В=0 не равны нулю. Это объясняется остаточной магнитной индукцией в массивной станине генератора. Несовпадение восходящей и нисходящей ветвей характеристики холостого хода объясняется магнитным гистерезисом (см. рис. 3.10). Остаточная намагниченность на нисходящей ветви характеристики неустойчива и под действием механических вибраций и других факторов уменьшается до значений, соответствующих начальным условиям. Уменьшение изменений потока Ф и ЭДС Е„ х при значениях тока возбуждения /„> /вном объясняется насыщением магнитной цепи. Ее рассчитывают так, чтобы на усредненной характеристике холостого хода, отмеченной на рис. 9.20 штриховой линией, номинальному значению тока возбуждения /в = /„ ный магнитный поток Ф = Фн сыщенного состояния магнитной цепи.
Внешняя характеристика (рис. 9.21) определяет свойства генератора, к выводам которого подключен приемник с сопротивлением нагрузки RH, при номинальных значениях тока возбуждения 'в = Лном и частоты вращения якоря п = «ном
U= Ея - RxIf1,
где R11 — сопротивление цепи якоря.
'BHOM соответствовал номинальном на границе насыщенного и нена-
п = «ноМ; 4 = °
^Я.Х.нОМ
1,0
0,8 0,6 0,4 0,2
о
/г //S
У/
/У /У
/'/ /у
/У
и
0»5 1 I1J /?.HOM
Рис. 9.20
0 ^LHOM
Рис. 9.21
235
Нелинейность характеристики ?/(/„) объясняется уменьшением магнитного потока главных полюсов машины при увеличении нагрузки вследствие увеличения реакции якоря (см. рис. 9.15).
Максимальное относительное изменение напряжения генератора с независимым возбуждением при изменениях его нагрузки в пределах 0 < /я < /„ нон
AU = U*~U"OM 100% = ^""ном ~^ном 100% (9.8)
^HOM ^HOM
имеет значение 5—10%.
Чтобы внешняя характеристика генератора не зависела от тока нагрузки, необходимо регулировать ток возбуждения.
Регулировочной характеристикой генератора называется зависимость /„(/„) при номинальных значениях частоты вращения п—«ном и напряжения между его выводами U = UHOM (рис. 9.22). При токе якоря /„ > /я.ном ток возбуждения генератора быстро увеличивается вследствие насыщения его магнитной цепи.
Основное достоинство генераторов с независимым возбуждением — возможность регулировать напряжение между его выводами в широких пределах.
Основной недостаток — необходимость в дополнительном источнике энергии для цепи возбуждения.
/в U— UHOMj п — WHOM
----г
j о
! к?
^я.ном
Рис. 9.22
9.9. Генератор с параллельным возбуждением
В генераторе с параллельным возбуждением цепи возбуждения и якоря соединены параллельно (рис. 9.23). Обмотка возбуждения wnaD содержит большое число витков и выполняется проводом малого сечения.
При пуске генератора для создания магнитного потока главных полюсов применяется способ самовозбуждения. Сущность его заключается в следующем. В магнитной цепи генератора за счет массивной станины сохраняется остаточная намагниченность и, соответственно, остаточный магнитный поток главных полюсов (до 3 % номинального значения). При вращении якоря генератора первичным двигателем остаточный магнитный поток индуцирует в его обмотке небольшую ЭДС Ея. Под действием ЭДС увеличивается ток обмотки возбуждения и ее МДС. Если направления действия МДС и остаточного магнитного потока совпадают, что достигается соответствующим включением обмотки возбуждения в цепь, то магнитный поток главных полюсов увеличивается, ин-
236
дуцируя большее значение ЭДС якоря. Увеличение ЭДС Ея вызывает дельнейшее увеличение тока возбуждения и т.д. Процесс самовозбуждения ограничивается насыщением магнитной цепи генератора и в режиме холостого хода, т.е. при разомкнутой цепи нагрузки определяется условием
E^x = (R0 +R» +R1,)!», (9.9)
где RB, R11 и Rp — сопротивления обмотки возбуждения цепи якоря и регулировочного реостата; Еях — ЭДС якоря в режиме холостого хода.
