Б22 (Шпоры к экзамену по элтеху (теория))

1. Внешние характеристики генераторов постоянного тока с независимым, параллельным и смешанным возбуждением. Степень постоянства напряжения при увеличении тока нагрузки, возможность плавного регулирования этого напряжения и изменения его полярности.

Внешняя характеристика генератора постоянного тока пред­ставляет зависимость напряжения на зажимах генератора от тока нагрузки U(I) при n = const. Аналитически эта характерис­тика описывается уравнением электрического состояния E=U+Rя*Iя. Внешние характеристики генераторов зависят от способа их возбуждения.

Генератор независимого возбуждения

Реостат возбуждения в этом случае включают по схе­ме потенциометра с выводом средней точки, чтобы изменять не только значение, но и направление тока возбуждения и тем самым изменять направление ЭДС якоря и полярность напря­жения на его зажимах.Внешнюю характеристику этого генератора снимают при Iв.ном=const.Она представляет (рис. 2.15) слегка наклонную прямую. Из уравнения для цепи якоря U = E-RяI следует, что напряжение нерегулируемого генератора (Е = const) с увеличением тока нагрузки снижается из-за падения напряжения в обмотке якоря. Снижение напряжения от XX U_Х = Е до номи­нального Uном составляет 6-12% U_х. При КЗ во внешней цепи якоря ток превышает номинальный в десятки раз: U = 0,1_К = = е/Rя = 10 – 20I_НОМ. Такой ток опасен для коллектора, щеток и обмотки. Электрическую машину защищают от токов КЗ быстродействующими реле и контакторами.

Перегрузка током I = (2-2,5) I_НОМ допускается лишь кратковременно (несколько секунд), когда нагрев машины не успе­вает достичь опасного состояния, а искрение неинтенсивно.

Если устанавливать различные постоянные значения I_В например Iв <Iв.ном, то значения ЭДС Е будут разные. При этом получают семейство внешних характеристик для разных токов возбуждения. Из рис. 2.15 видно, что в генераторе независимо­го возбуждения можно плавно регулировать током возбужде­ния напряжение от нуля до номинального. Постоянство напря­жения генератора постоянного тока можно поддерживать так­же регулированием тока возбуждения. Это делается с помощью автоматических регуляторов.

Генератор параллельного возбуждения

Внешняя характеристика генератора параллельного возбуж­дения U(I) при R_B = const и п = const (кривая 2 на рис. 2.17) проходит ниже, чем при независимом возбуждении (прямая 1). Это объясняется тем, что с увеличением тока нагрузки I умень­шается напряжение U на зажимах генератора за счет падения напряжения в обмотке якоря. Так как обмотка возбуждения подключена к зажимам генератора, то ток возбуж­дения /_в = U/R_B также уменьшается и, следовательно, умень­шается магнитный поток полюсов Ф_п и ЭДС Е. Из уравнения для цепи якоря U = Е - Р_Я1_Я следует, что напряжение генерато­ра параллельного возбуждения с увеличением тока нагрузки снижается не только из-за падения напряжения в обмотке яко­ря (как в генераторе независимого возбуждения), но также из-за уменьшения ЭДС Е. Снижение напряжения при номи­нальной нагрузке составляет 10-20% U_x.

У генератора параллельного возбуждения при уменьшении сопротивления нагрузки ток / будет увеличиваться до опреде­ленного значения, называемого критическим /_кр = 1,5 •*• 2,5 /_ном. При дальнейшем уменьшении сопротивления нагруз­ки ток / начинает уменьшаться, так как уменьшение тока возбуждения приводит к размагничиванию генератора. При КЗ машина практически будет размагничена и установившийся ток КЗ /_ку определяется лишь действием ЭДС якоря, созда­ваемой потоком остаточного намагничивания. Вследствие того, что эта ЭДС небольшая, ток /_ку в большинстве случаев невелик и не превышает номинального значения. Однако в переходном режиме при внезапном КЗ вследствие медленного изменения магнитного потока и ЭДС ток КЗ может превысить номинальное значение в несколько раз, что может вызвать сильное искрение щеток. Поэтому эти генераторы снабжают реле, которое отключает цепь якоря как только ток якоря до­стигнет больших значений.

Генератор смешанного возбуждения

В генераторе смешанного возбуждения (рис. 2.18) путем соответствующего подбора числа витков последовательной об­мотки удается получить практически постоянное напряжение при изменениях тока нагрузки (кривая 1 на рис. 2.19). С этой целью последовательную и параллельную обмотки возбужде­ния включают согласно, при этом их магнитные потоки склады­ваются. В этом случае ЭДС от магнитного потока последова­тельной обмотки компенсирует падение напряжения в обмот­ке якоря и уменьшение ЭДС от снижения тока возбуждения. При встречном включении обмоток напряжение генератора при нагрузке резко падает (см. кривую 2 на рис. 2.19). Такая внеш­няя характеристики необходима, например, при электродуго­вой сварке для постоянства тока при колебаниях сопротивле­ния цепи вследствие изменения длины дуги

Рис. 2.15. Внешние характерис­тики генератора независимого возбуждения

Рис. 2.17. Внешняя характе­ристика генератора парал­лельного возбуждения

Рис. 2.19. Внешние характеристики генератора смешанного возбуждения