8. Генераторный режим работы машины (стр. 3 )

Точка внешней характеристики с определяет значение тока короткого замыкания машины при полном возбуждении. Сопротивление мало и ток в 5-15 раз превышает , который опасен для машины, так как возникает круговой огонь, большие механические усилия и моменты вращения.

Регулировочная характеристика при

определяет закон изменения тока возбуждения, для поддержания величины напряжения на зажимах машины неизменным при изменении нагрузки. По зависимости напряжения на якоре от тока в нем находят характер кривой

У генераторов с независимым возбуждением регулировочные характеристики возрастающие, что объясняется падающим характером внешних.

С увеличением тока нагрузки I ток возбуждения не-обходимо несколько увеличить, чтобы компенсировать падение напряжения и действие реакции якоря. При переходе от холостого хода с , к номинальной нагрузке увеличение тока возбуждения составляет 15-25 % (рис.8.8).

Нагрузочная характеристика показывает ту же зависимость, что и характеристика холостого хода, но при некотором токе в якоре, неизменном на протяжении опыта: при

Вследствие падения напряжения на сопротивлениях якорной обмотки и размагничивающего действия МДС обмотки якоря нагрузочные характеристики генераторов независимого возбуждения проходят ниже и правее характеристики холостого хода (рис.8.9, кривая 2).

В машине, нагруженной током I , номинальное напряжение , определенное по кривой 2 (рис.8.9), равно отрезку АВ. Тот же ток возбуждения обеспечивает на холостом ходу напряжение = AD . Разность отрезков ВА = AD - DB = - DU определяет величину напряжения машины с учетом падения на сопротивлениях якорной цепи () и размагничивающей составляющей МДС якоря СД. Если реакция якоря отсутствует, то напряжение в нагруженной машине обеспечивает ток возбуждения : созданное при этом напряжение U = AC за вычетом падения дает .

Фактически номинальное напряжение U обеспечивается только током ОА. Следовательно, отрезок LA = OA – OL – есть МДС размагничивающей реакции якоря в масштабе тока возбуждения.

Треугольник КСВ с катетами ВС = (в масштабе напряжений) и КС = (в масштабе тока возбуждения) является характеристическим треугольником. Катет КС при ненасыщенном магнитопроводе определяет продольную составляющую МДС якоря , так как в этих условиях поперечная МДС не изменяет поля в зазоре.

В насыщенном магнитопроводе по катету находят полную МДС якоря , так как в условиях насыщения поперечная МДС становится также размагничивающей.

С помощью характеристического треугольника и характеристики холостого хода можно построить нагрузочную характеристику, не проводя опыта.

8.5. Генераторы с самовозбуждением

Самовозбуждение генераторов (см. рис. 8.1, б, в,г) произойдет при выполнении следующих условий:

1. Машина имеет остаточный магнитный поток.

2. Ток в обмотке возбуждения течет в таком направлении, что создаваемый им поток DФ совпадает с остаточным потоком увеличивая результирующее поле в зазоре.

3. Сопротивление цепи возбуждения машины меньше критического.

Для самовозбуждения достаточно, чтобы остаточный поток составлял 2–3 % от номинального. Магнитный поток такого значения практически всегда имеется в уже работавшей машине. Вновь изготовленную машину или машину, которая по каким-либо причинам размагнитилась, необходимо намагнитить, пропуская через обмотку возбуждения ток от постороннего источника.

При соблюдении необходимых условий процесс самовозбуждения протекает следующим образом.

Небольшая ЭДС, индуктируемая в якоре остаточным магнитным потоком, создает в обмотке возбуждения малый ток . Ток увеличивает поток полюсов, а следовательно, и ЭДС, которая обусловливает дальнейшее увеличение и т. д. Такой лавинообразный процесс самовозбуждения продолжается до тех пор, пока напряжение генератора не достигнет установившегося значения.

Если подключение концов обмотки возбуждения или направление вращения якоря неправильны, то потечет ток обратного направления, вызывающий ослабление остаточного потока и уменьшение ЭДС до нуля, вследствие чего самовозбуждение невозможно.

Понятие о критическом сопротивлении можно получить из следующих рассуждений.

Для машины, находящейся в процессе самовозбуждения, справедливо уравнение

, (8.16)

где - напряжение на зажимах обмоток якоря и полюсов, меняющееся по характеристике холостого хода (кривая ОКА, рис. 8.10); падение напряжения на сопротивлении обмотки возбуждения, возрастающее по мере увеличения тока по прямой ОА (рис. 8.10), так как сопротивление обмотки ;

- ЭДС самоиндукции обмотки полюсов, индуктируемая

в результате нарастания тока возбуждения.

Из уравнения (8.16) ЭДС самоиндукции:

(8.I7)

и для некоторого значения тока соответствует отрезку МК. Процесс самовозбуждения будет продолжаться до тех пор, пока > 0 и закончится при .

При данных значениях и частоты вращения якоря машина будет устойчиво работать с напряжением в точке пересечения прямой с характеристикой холостого хода. Прямая наклонена к оси абсцисс под углом a, тангенс которого из треугольника ОАВ

, (8.18)

где соответственно масштабы тока и сопротивления.

С изменением сопротивления угол наклона прямой ОА меняется и при некотором сопротивлении прямая ОА становится касательной к начальной части характеристики холостого хода.

Это сопротивление и называют критическим: дальнейшее увеличение сопротивления цепи возбуждения исключает наличие общих точек прямой и кривой характеристики холостого хода, а вместе с этим и возможность самовозбуждения.