Генератори паралельного збудження

1. Самозбудження генератора паралельного збудження самозбудження генератора паралельного збудження...
2. Характеристика короткого замикання
3. зовнішня характеристика
4. Регулювальна і навантажувальна характеристика

Самозбудження генератора паралельного збудження

Наша взаимовыгодная связь https://banwar.org/

самозбудження генератора паралельного збудження відбувається при дотриманні наступних умов: 1) наявності залишкового магнітного потоку полюсів; 2) правильного підключення кінців обмотки збудження або правильного напрямку обертання. Крім того, опір ланцюга збудження R в при даній швидкості обертання n повинно бути нижче деякого критичного значення або швидкість обертання при даному R в повинна бути вище деякого критичного значення.

Для самозбудження досить, щоб залишковий потік становив 2 - 3% від номінального. Остаточний потік такого значення практично завжди є в уже працювала машині. Знову виготовлену машину або машину, яка з яких-небудь причин розмагнітилася, необхідно намагнітити, пропускаючи через обмотку збудження струм від стороннього джерела.

При дотриманні необхідних умов процес самозбудження протікає в такий спосіб. Невелика електрорушійна сила (е. д. с.), індукована в якорі залишковим магнітним потоком, викликає в обмотці збудження малий струм i в. Цей струм викликає збільшення потоку полюсів, а отже, збільшення е. д. з., яка обумовлює подальше збільшення i в, і так далі. Такий лавиноподібний процес самозбудження триває до тих пір, поки напруга генератора не досягне сталого значення.

Якщо підключення кінців обмотки збудження або напрямок обертання неправильні, то виникає струм i в зворотного напрямку, що викликає ослаблення залишкового потоку і зменшення е. д. з., внаслідок чого самозбудження неможливо. Тоді необхідно переключити кінці обмотки збудження або змінити напрямок обертання. У дотриманні цих умов можна переконатися, стежачи за допомогою вольтметра з малим межею вимірювання за напругою якоря при замиканні і розмиканні ланцюга збудження.

Полярність затискачів генератора при самозбудженні визначається полярністю залишкового потоку. Якщо при заданому напрямку обертання полярність генератора необхідно змінити, то слід перемагнитилось машину шляхом подачі струму в обмотку збудження від стороннього джерела.

Малюнок 1. Самозбудження генератора паралельного збудження при різних опорах ланцюга збудження (а) і при різних швидкостях обертання (б)

Розглянемо докладніше процес самозбудження при холостому ході.
На малюнку 1, а крива 1 являє собою характеристику холостого ходу (х. Х. Х.), А пряма 2 - так звану характеристику ланцюга збудження або залежність U в = R в × i в, де R в = const - опір ланцюга збудження , включаючи опір регулювального реостата.

В процесі самозбудження i в ≠ const і напруга на кінцях ланцюга збудження

де L в - індуктивність ланцюга збудження.

Напруга якоря при холостому ході (I = 0)

U а = E а - i в × R а

зображується на малюнку 1, а кривої 1. Так як струм i в малий, то практично U а = E а.

Але в генераторі паралельного збудження (дивіться малюнок 1, б, в статті " Загальні відомості про генераторах постійного струму ") U а = U ст. Тому різниця ординат кривої 1 і прямий 2 на малюнку 1, а складає d (L в i в) / dt і характеризує швидкість і напрямок зміни i в. Якщо пряма 2 проходить нижче кривої 1, то

i в зростає і машина самовозбуждается до напруги, відповідного на малюнку 1, а точці перетину кривої 1 і прямий 2, в якій

і зростання i в тому припиняється.

З розгляду малюнка 1, а слід, що наростання i в і, отже, U а спочатку відбувається повільно, потім прискорюється і до кінця процесу знову сповільнюється. Розпочатий процес самозбудження припиняється або обмежується в точці а 'внаслідок криволінійності х. х. х. При відсутності насичення U а теоретично зросла б до U а = ∞.

Взагалі будь-які процеси самозбудження - електричні, і інші, які спостерігаються в різних пристроях, - обмежуються тільки нелінійністю характеристик системи.

Якщо R в збільшити, то замість прямої 2 отримаємо пряму 3 (рисунок 1, а). Процес самозбудження при цьому сповільнюється і напруга машини, визначається точкою а '', буде менше. При подальшому збільшення R в отримаємо пряму 4, дотичну до кривої 1. При цьому машина буде перебувати на грані самозбудження: при невеликих змінах n або R в (наприклад, внаслідок нагрівання) машина може розвивати невелика напруга або втрачати його. Значення R в, відповідне прямий 4, називається критичним опором ланцюга збудження (R в.кр). При R в> R в.кр (пряма 5) самозбудження неможливо і напруга машини визначається залишковим потоком.

Зі сказаного випливає, що генератор паралельного збудження може працювати тільки при наявності певного насичення магнітного кола. За допомогою зміни R в можна регулювати U до значення U = U хв., Що відповідає початку коліна кривої х. х. х. В машинах звичайного виконання U хв. = (0,65 - 0,75) U н.

Е. д. С. E а ~ n, і для різних значень n 1> n 2> n 3 отримаємо х. х. х., зображені на малюнку 1, б кривими 1, 2, 3. З цього малюнка видно, що при невеликому значенні R в в разі кривої 1 є стійке самозбудження, при кривої 2 машина знаходиться на межі самозбудження і при кривої 3 самозбудження неможливо. Тому для кожного даного значення R в існує таке значення швидкості обертання n = n кр. (крива 2 на малюнку 1, б), нижче якого самозбудження неможливо. Таке значення n = n кр. називається критичною швидкістю обертання.

У деяких випадках потрібно, щоб U генератора паралельного збудження можна було регулювати в широких межах, наприклад U н: U хв. = 5: 1 або навіть U: U хв. = 10: 1 (збудники синхронних машин). Тоді крива х. х. х. повинна викривлятися вже в своїй початковій частині. З цією метою в необхідних випадках в магнітному колі виконують ділянки з ослабленим перетином (магнітні містки насичення) у вигляді прорізів в листах сердечників полюсів (рисунок 2, а), виступів у верхній частині цих листів (рисунок 2, б) і тому подібних. У таких містках відбувається концентрація магнітного потоку, і їх насичення настає вже при малих потоках.

Характеристика холостого ходу

Характеристика холостого ходу U = f (i в) при I = 0 і n = const при паралельному збудженні може бути знята тільки в одному квадраті (рисунок 3) шляхом регулювання i в за допомогою регулювального реостата в ланцюзі збудження (дивіться малюнок 1, б, у статті " Загальні відомості про генераторах постійного струму "). Так як струм i в малий, то U ≈ E а, і характер кривої х. Х. Х. У генератора з паралельним збудженням буде таким же, як і у генератора з незалежним збудженням.

Характеристика короткого замикання

характеристика короткого замикання I = f (i в) при U = 0 і n = const для генератора паралельного збудження може бути знята тільки при харчуванні обмотки збудження від стороннього джерела, як і для генератора незалежного збудження , Так як при самозбудженні при U = 0 струм ланцюга збудження також дорівнює нулю i в = 0.

зовнішня характеристика

Зовнішня характеристика U = f (I) генератора паралельного збудження знімається при R в = const і n = const, тобто без регулювання в ланцюзі збудження, при природних умовах роботи. Внаслідок цього до двох причин падіння напруги , Зазначеним для генератора незалежного збудження (дивіться статтю " Генератори незалежного збудження "), Додається третя - зменшення i в при зменшенні U. В результаті зовнішня характеристика генератора паралельного збудження (рисунок 4, крива 1) падає крутіше, ніж у генератора незалежного збудження (крива 2). Тому номінальне зміна напруги (дивіться визначення в статті" Генератори незалежного збудження ") У генератора паралельного збудження більше і становить дельта U н% = 10 - 20%.

Характерною особливістю зовнішньої характеристики генератора паралельного збудження є те, що при деякому максимальному значенні струму I = I макс. (точка а на малюнку 4) вона робить петлю і приходить в точку б на осі абцісс, яка відповідає сталому току короткого замикання. Струм I к.уст. відносно малий і визначається залишковим потоком, так як в даному випадку U = 0, і тому i в = 0. Такий хід характеристики пояснюється наступним. При збільшенні струму I напруга U падає спочатку повільно, а потім швидше, так як зі зменшенням U і i в падає потік Ф δ, магнітна ланцюг стає менш насиченою і малі зменшення i в викликатимуть дедалі більші зменшення Ф δ і U (дивіться малюнок 3 ). Точка а на малюнку 4 відповідає переходу кривої х. х .х. з нижньої частини коліна на прямолінійний, ненасичений ділянку. При цьому, починаючи з точки а (малюнок 4), подальше зменшення опору навантаження R нг., Підключеної до затискачів машини не тільки не викликає збільшення I, а навпаки, відбувається зменшення I, так як U падає швидше R нг ..

Робота машини на гілки аб характеристики кілька нестійка і є схильність мимовільного зміни I. Струм I к.уст. в деяких випадках може бути більше I н.

Побудова зовнішньої характеристики генератора паралельного збудження за допомогою х. х. х. і характеристичного трикутника показано на малюнку 5, де 1 - крива х. х. х .; 2 - характеристика ланцюга збудження U в = R в × i в при заданому R в = const і 3 - побудована крива зовнішньої характеристики.

При I = 0 значення U визначається перетином кривої 1 і прямий 2. Для отримання значення U при I = I н розмістимо характеристичний трикутник для номінального струму так, щоб його вершини а і в розташувалися на кривій 1 і прямий 2. Тоді точка в визначить шукане значення U, що можна довести за допомогою подібних же міркувань, викладених у статті " Генератори незалежного збудження ", В разі побудови зовнішньої характеристики генератора незалежного збудження. Для інших значень струму між 1 і 2 можна провести похилі відрізки прямих, паралельні ав, які представляють собою гіпотенузи нових характеристичних трикутників. Нижні точки цих відрізків в ', в' 'і т. Д . визначають U при токах

Перенісши всі ці точки в лівий квадрант діаграми малюнка 5 і з'єднавши їх плавною кривою, одержимо шукану характеристику 3. З урахуванням нелінійної залежності катета аб трикутника від I досвідчена залежність U = f (I) має характер, показаний на малюнку 5 зліва штриховий лінією.

Хоча сталий струм короткого замикання генератора паралельного збудження невеликий, раптове коротке замикання на затискачах цього генератора практично настільки ж небезпечно, як і у генератора незалежного збудження. Пояснюється це тим, що внаслідок великої індуктивності обмотки збудження і индуктирование вихрових струмів в масивних частинах магнітної ланцюга зменшення магнітного потоку полюсів відбувається повільно. Тому швидко наростаючий струм якоря досягає значень I к = (5 - 15) I н.

Регулювальна і навантажувальна характеристика

Регулювальна характеристика i в = f (I) при U = const і n = const і навантажувальна характеристика U = f (i в) при I = const і n = const знімаються так само, як і у генератора незалежного збудження. Так як i в і R а × i в малі, то падіння напруги від i в в ланцюзі якоря практично не впливає на напругу на затискачах генератора. Тому зазначені характеристики виходять практично такими ж, як і у генератора незалежного збудження. Побудова цих характеристик за допомогою х. х. х. і характеристичного трикутника також проводиться аналогічним чином.

На закінчення можна відзначити, що характеристики і властивості генераторів незалежного і паралельного збудження мало відрізняються один від одного. Єдина помітна відмінність полягає в деякому розходженні зовнішніх характеристик в межах від I = 0 до I = I н. Більш сильна розбіжність цих характеристик при I набагато більше I н не має значення, оскільки в таких режимах машини в умовах експлуатації, як правило, не працюють.

Джерело: Вольдек А. І., "Електричні машини. Підручник для технічних навчальних закладів" - 3-е видання, перероблене - Ленінград: Енергія, 1978 - 832с.