Классификация генераторов постоянного тока по способу возбуждения.

(Различаются генераторы независимого возбуждения и генераторы с самовозбуждением.

Генераторы независимого возбуждения делятся на генераторы с электромагнитным возбуждением (рис. 9-1, а), в которых обмотка возбуждения ОВ питается постоянным током от постороннего источника (аккумуляторная батарея, вспомогательный генератор или возбудитель постоянного тока, выпрямитель переменного тока), и на магнитоэлектрические генераторы с полюсами в виде постоянных магнитов. Генераторы последнего типа изготовляются только на малые мощности. В данной главе рассматриваются генераторы с электромагнитным возбуждением.

В генераторах с самовозбуждением обмотки возбуждения питаются электрической энергией, вырабатываемой в самом генераторе.

Во всех генераторах с электромагнитным возбуждением на возбуждение расходуется 0,3—5% номинальной мощности машины. Первая цифра относится к самым мощным машинам, а вторая — к машинам мощностью около 1 кет.

Генераторы с самовозбуждением в зависимости от способа включения обмоток возбуждения делятся на 1) генераторы параллельного возбуждения, или шунтовые (рис. 9-1, б), 2) генераторы последовательного возбуждения, или сериесные (рис. 9-1, в), и 3) генераторы смешанного возбуждения, или компаундные (рис. 9-1, г).

Генераторы смешанного возбуждения имеют две обмотки возбуждения, расположенные на общих главных полюсах: параллельную и последовательную. Если эти обмотки создают н. с. одинакового направления, то их включение называется согласным; в противном случае соединение обмоток возбуждения называется встречным. Обычно применяется согласное включение обмоток возбуждения, причем основная часть н. с. возбуждения (65—80%) создается параллельной обмоткой возбуждения.

Рис. 9-1. Схемы генераторов и двигателей независимого (а), параллельного (б), последовательного (в) и смешанного (г) возбуждения (сплошные стрелки — направления токов в режиме генератора, штриховые стрелки — в режиме двигателя)

На рис. 9-1, г конец параллельной обмотки возбуждения (от реостата возбуждения) приключен за последовательной обмоткой возбуждения («длинный шунт»), однако этот конец может быть присоединен и непосредственно к якорю («короткий шунт»). Существенной разницы в этих вариантах соединения нет, так как падение напряжения в последовательной обмотке составляет только 0,2—1,0% от U_u и ток i_B мал. Обычно применяется соединение, изображенное на рис. 9-1, г-

В генераторе параллельного возбуждения ток возбуждения составляет 1—5% от номинального тока якоря /_он или тока на-^гР>зки /_н = l_aa — i_B. В генераторах последовательного возбуждения эти токи равны друг другу; t_B = 1_а = I и падение напряжения

на обмотке возбуждения при номинальной нагрузке составляет 1—5% от [/„. Обмотки возбуждения у генераторов параллельного возбуждения имеют большое число витков малого сечения, а у генераторов последовательного возбуждения — относительно малое количество витков большого сечения.

В цепях обмоток параллельного возбуждения, а часто также в цепи обмотки независимого возбуждения для регулирования тока возбуждения включают реостаты R_{v в} (рис. 9-1, а, б и г).

Крупные машины постоянного тока работают с независимым возбуждением. Машины малой и средней мощности большей частью имеют параллельное или смешанное возбуждение. Машины с последовательным возбуждением менее распространены.

Энергетическая диаграмма генератора независимого возбуждения представлена на рис. 9-2. Получаемая от первичного двигателя механическая мощность Р₁ за вычетом потерь механических р_мх, магнитных р_мг и добавочных р_я преобразуется в якоре в электромагнитную мощность Р_Эш. Мощность Р_Эш частично тратится на электрические

Рис. 9-2. Энергетическая диаграм- потери р_ъл№ в цепи якоря (в обмотках якоря, добавочных полюсов и в компенсационной и в переходном сопротивлении щеточного контакта), а остальная часть этой мощности представляет собой полезную мощность Р_%, отдаваемую потребителям. Потери на возбуждение р_в в генераторе независимого возбуждения покрываются за счет постороннего источника тока.

На основании изложенного для генератора независимого возбуждения имеем уравнение мощностей

Рис. 9-2. Энергетическая диаграмма генератора независимого возбуждения

Аналогичные энергетические диаграммы можно построить и для других типов генераторов.

Уравнение вращающих моментов. Если все члены уравнения (9-2) разделить на угловую скорость вращения

Q = 2лп,

то получим уравнение вращающих моментов для установившегося режима работы:

— вращающий момент, соответствующий потерям на трение (М_тр) и магнитным добавочным потеря-м (М_с. _д), которые покрываются за счет механической мощности.

В неустановившемся режиме, когда скорость вращения изменяется, возникает также так называемый динамический момент вращения

где J — момент инерции вращающихся частей генератора. Динамический момент соответствует изменению кинетической энергии вращающихся масс. При увеличении скорости вращения момент ■^дин > 0 и, как и момент М_о + М_Эш, является тормозящим. В данном случае кинетическая энергия вращающихся масс увеличивается за счет работы первичного двигателя. Если момент М_тн < О, он действует в направлении вращения и является движущим, поддерживая вращение за счет уменьшения кинетической энергии вращающихся масс.

Таким образом, в общем случае, при п ф const,

— полное сопротивление якоря.

Вследствие непостоянства переходного сопротивления щеток уравнение (9-14) является несколько приближенным, но погрешность незначительна. Для угольных и графитных щеток берется 2Д£/_Щ = 2в и для металлографитных щеток 2Д£/_Щ = 0,6 б. В режиме генератора всегда U < Е_а.

Установка щеток на нейтраль. Обычно щетки устанавливаются по геометрической нейтрали, и ниже при рассмотрении работы генераторов и двигателей имеется в виду именно этот случай, если не оговорено другое положение щеток.

Установка щеток на нейтраль производится индуктивным способом — путем включения и выключения постоянного тока в обмотке возбуждения неподвижной машины и наблюдения за показаниями вольтметра или гальванометра, присоединенного к щеткам. Щеточная траверса устанавливае1ся и закрепляется в положении, при котором показание прибора при выключении тока равно нулю или минимально. Лучше иметь прибор с нулем посре-

дине шкалы. Ток- в обмотке возбуждения не должен превышать примерно 10% от номинального во избежание индуктирования больших э. д. с. самоиндукции, способных повредить изоляцию обмотки возбуждения.

Можно также установить щетки в таком положении, когда при лолостом ходе у генератора напряжение максимально или у двигателя скорость вращения минимальна. Однако этот способ является более грубым.

Дата добавления: 2015-07-18