Генератор параллельного возбуждения

L. Принцип самовозбуждения генератора постоянного тока осно­ван на том, что магнитная система машины, будучи намагничен­ной, сохраняет длительное время небольшой магнитный поток остаточного магнетизма сердечников полюсов и станины Фocт (порядка 2—3 % от полного, потока). При вращении якоря поток Фост индуцирует в якорной обмотке ЭДС Еoст, под действием кото-

Рис. 28.5. Принципиальная схема (а) и характеристика х. х. (б) генератора параллельного возбуждения

рой в обмотке возбуждения возникает небольшой ток Iв.ocт. Если МДС обмотки возбуждения Iв.остωв имеет такое же направление, как и поток, то она увеличивает поток главных полюсов. Это, в свою очередь, вызывает увеличение ЭДС генератора, отчего ток возбуждения вновь увеличится. Так будет продолжаться до тех пор, пока напряжение генератора не будет уравновешено падением напряжения в цепи возбуждения, т.е.Iвrв==U0

На рис. 28.5, а показана схема включения генератора парал­лельного возбуждения, на рис. 28.5, б — характеристика х.х. генератора (кривая 1) и зависимость падения напряжения от тока возбуждения Iвrв = f(Iв) (прямая 2) С-Точка пересечения А соответствует окончанию процесса самовозбуждения, так как именно в ней Uo = Iвrв

Угол наклона прямой QA к оси абсцисс определяется из треугольника ОАВ:

(28.10)

где mi — масштаб тока (по оси абсцисс), А/мм; ти — масштаб напряжения (по оси ординат), В/мм.

Из (28.10) следует, что угол наклона прямой Iвrв = f(IB) к оси абсцисс прямо пропорционален сопротивлению цепи возбужде­ния. Однако при некотором значении сопротивления реостата грг сопротивление гв достигает значения, при котором зависи­мость Iвrв — f(I в) становится касательной к прямолинейной части характеристики х.х. (прямая 3). В этих условиях генератор не самовозбуждается. Сопротивление цепи возбуждения, при кото­рой прекращается самовозбуждение генератора, называют кри­тическим сопротивлением (rв.кpит).

Рис. 28.6. Характерситика самовозбуждения

Следует отметить, что самовозбуждение генератора возможно лишь при частоте вра­щения, превышающей критическую nкр. Это условие вытекает из характеристики самовоз­буждения генератора (рис. 28.6), представ­ляющей собой зависимость напряжения генератора в режиме х. х. от частоты вращения при неизменном сопротивлении цепи возбуж­дения, т.е. U0 — f(n) при rв = const.

Анализ характеристики самовозбуждения тика показывает, что при n<nкр увеличение час­

тоты вращения якоря генератора сопровождается незначительным увеличением напряжения, так как процесса самовозбуждениялет и появление напряжения на выходе генератора обусловлено ^ишь остаточным намагничиванием магнитной цепи генератора. Про­цесс самовозбуждения начинается при n>nкр. В этом случае увеличение частоты вращения сопровождается резким ростом нап­ряжения Uо. Однако при частоте вращения, близкой к номиналь­ной, рост напряжения несколько замедляется, что объясняется магнитным насыщением генератора. Критическая частота враще­ния зависит от сопротивления цепи возбуждения и с ростом послед­него увеличивается..

Таким образом, самовозбуждение генераторов постоянного тока возможно при соблюдении следующих условий: а) магнит­ная система машины должна обладать остаточным магнетиз­мом; б) присоединение обмотки возбуждения должно быть таким, чтобы МДС обмотки совпадала по направлению с потоком оста­точного магнетизма Фост; в) сопротивление цепи возбуждения должно быть меньше критического; г) частота вращения якоря должна быть больше критической.

Так как генератор параллельного возбуждения самовозбуж­дается лишь в одном направлении, то и характеристика х.х'. этого генератора может быть снята только для одного квадранта осей координат.

Нагрузочная и регулировочная характеристики генератора параллельного возбуждения практически не отличаются от соот­ветствующих характеристик генератора независимоговозбуждения

.

Рис. 28.7. Внешняя характеристика генератора параллельного возбужде­ния

Внешняя характеристика генератора параллельного возбуждения 1 (рис. 28.7) менее жесткая, чем у генератора независи­мого возбуждения. Объясняется это тем, что в генераторе парал­лельного возбуждения помимо причин, вызывающих уменьшение напряжения в генераторе независимого возбуждения (реакция якоря и падение напряжения в цепи якоря), действует еще и третья причина — уменьшение тока возбуждения, вызванное снижением напряжения от действия первых двух причин. Этим же объясняется и то, что при постепенном уменьшении сопро­тивления нагрузки rн ток увеличивается лишь до критического значения Iкр, а затем при дальнейшем уменьшении сопротивле­ния нагрузки ток начинает уменьшаться. Наконец, ток на­грузки при коротком замыка­нии Iк<Iкр. Дело в том, что с увеличением тока усиливается размагничивание генератора (усиление реакции якоря и уменьшение тока возбуждения), машина переходит в нена­сыщенное состояние, при котором даже небольшое умень­шение сопротивления нагрузки вызывает резкое уменьшение ЭДС машины (см. рис. 28.5, б). Так как ток определяется на­пряжением на выводах генератора U и сопротивлением нагрузки rн, т. е. I— U/rн, то при токах нагрузки I<Iкр, когда напряжение генератора уменьшается медленнее, чем убывает сопротивление нагрузки, происходит рост тока нагрузки. После того как I=Iкр, дальнейшее уменьшение rн сопровождается уменьшением тока нагрузки, так как в этом случае напряжение U убывает быстрее, чем уменьшается сопротивление нагрузки rн.

Таким образом, короткое замыкание, вызванное постепенным уменьшением сопротивления нагрузки, не опасно для генератора параллельного возбуждения. Но при внезапном к.з. магнитная система генератора не успевает размагнититься и ток Iк дости­гает опасных для машины значений

Iк = (8-12)Iном. (кривая 2). При таком резком возрастании тока нагрузки на валу генератора возникает значительный тормозящий момент [см. (25.24)], а на коллекторе появляется сильное искрение, переходящее в круго­вой огонь. Поэтому необходимо защищать генератор от пере­грузки и к.з. посредством плавких предохранителей или же при­менением релейной защиты.

Генераторы параллельного возбуждения широко применяют в установках постоянного тока, так как отсутствие возбудителя выгодно отличает эти генераторы от генераторов независимого возбуждения. Номинальное изменение напряжения генерато­ра параллельного возбуждения [см. (28.9)] составляет 10— 30%.

Date: 2015-09-05; view: 559; Нарушение авторских прав