Машины постоянного тока

Размещено на http://www.allbest.ru/

Машины постоянного тока

Принцип действия и устройство машин постоянного тока

Рис. 10.2

На рис. 10.1 представлена схема машины постоянного тока, а на рис. 10.2 она изображена в осевом направлении. Неподвижная часть машины состоит из станины (рис. 10.3), на которой укреплены основные (главные) полюсы для возбуждения основного магнитного потока и дополнительные - для улучшения коммутации. На основных полюсах размещена обмотка возбуждения, на дополнительных - обмотка, которая соединяется последовательно с якорем. Станина (ярмо) и основные полюсы являются частью магнитной цепи основного потока. В целом неподвижная часть называется индуктором. Вращающаяся часть машины называется якорем. Он состоит из зубчатого сердечника, обмотки и коллектора. Сердечник якоря набирается из листов электротехнической стали (рис. 10.4 а), изолированных друг от друга. В пазы сердечника уложена обмотка якоря (рис. 10.4 б). Коллектор представляет собой полый цилиндр из медных пластин 1 (рис. 10.4 в), которые присоединены к выводам 2 секций обмотки. Пластины изолированы друг от друга и от вала машин. Для отвода тока от коллектора служат щетки 1 (рис. 10.4 г), прижимаемые к коллектору пружиной 2. Щеткодержатели крепятся к щеточной траверсе (отверстие 3), с помощью которой можно изменять положение щеток относительно полюсов. Вал якоря опирается на подшипники, помещенные в подшипниковые щиты, обеспечивающие совпадение осей якоря и станины. В проводниках вращающегося якоря индуктируется ЭДС

,

направление которой определяется по правилу правой руки.

Рис. 10.4

Мгновенное значение ЭДС пропорционально магнитной индукции, изменение которой на полюсном делении показано на рис. 10.5. Среднее значение ЭДС за половину периода

Рис. 10.5

где - среднее значение магнитной индукции в воздушном зазоре; - магнитный поток одного полюса; - скорость вращения; - полюсное деление. ЭДС каждой секции имеет свой знак и ее частота

,

где - число пар полюсов; - частота вращения якоря.

Несмотря на то, что ток в обмотке якоря переменный, во внешней цепи полярность ЭДС и направление тока неизменны, что обеспечивается коллектором, представляющим собой механический выпрямитель.

ЭДС якоря равна ЭДС одной параллельной ветви, поэтому если обмотка имеет проводников, то ее ЭДС

,

где - число параллельных ветвей.

Учитывая, что

где - диаметр якоря.

Получаем

(10.1) , (10.2)

где сЕ - постоянная машины, равная

При угловой частоте можно записать

, (10.4)

где . (10.5)

ЭДС якоря определена в предположении, что шаг обмотки равен полюсному делению и щетки установлены на геометрической оси, называемой геометрической нейтралью, т.е. в середине между полюсами. В режиме генератора направления ЭДС и тока совпадают, а напряжение на зажимах якоря

 (10.6)

где - ток якоря; - сопротивление обмотки якоря.

На проводники обмотки якоря с током со стороны магнитного поля действуют силы

(10.7)

где - ток в проводнике, равный току в одной параллельной ветви.

Среднее значение этой силы за время прохождения проводника через зону одного полюса

Электромагнитный момент, создаваемый проводниками

.

,

(10.8)

где СМ- постоянная машины, равная . (10.9)

Конструктивный коэффициент момента (10.9) связан с конструктивным коэффициентом ЭДС (10.3) соотношением



или с учетом (10.5) .

Из рис. 10.2 а видно, что в режиме генератора электромагнитный момент действует против направления вращения якоря и является тормозящим.

В режиме двигателя коллектор преобразует потребляемый из внешней цепи постоянный ток в переменный ток в обмотке якоря. Направление ЭДС в двигателе такое же, как в генераторе (рис. 10.2 б), но в двигателе она направлена против тока якоря и поэтому называется электродвижущей силой самоиндукции. Приложенное к якорю двигателя напряжение

(10.10)

Из сравнения (10.6) и (10.10) видно, что в генераторе , а в двигателе .

Электромагнитный момент в режиме двигателя является вращающим.

Таким образом, машина постоянного тока может работать как в режиме генератора, так и в режиме двигателя. Такое свойство машин постоянного тока называется обратимостью. Переход из одного режима в другой осуществляется изменением направления тока в обмотке якоря.

Реакция якоря

Под реакцией якоря понимают явление воздействия магнитного поля, создаваемого током якоря, на магнитное поле главных полюсов. Картина магнитного поля при холостом ходе изображена на рис. 10.6 а. Оно симметрично относительно оси полюсов. При нагрузке машины обмотка якоря



Рис. 10.6

создает собственное магнитное поле, показанное на рис. 10.6 б при отсутствии тока возбуждения. Ось поля якоря направлена по оси щеток 1-1. Из рис. 10.6 можно убедиться, что в режиме генератора полярность якоря предшествует по ходу вращения полярности главных полюсов , а в режиме двигателя - наоборот.

Взаимодействие полей якоря и индуктора образует результирующее поле, характер которого показан на рис. 10.7.

Рис. 10.7

При установке щеток на геометрической нейтрали 1-1 поле якоря направлено поперек оси полюсов и реакция якоря называется поперечной. Как видно из рис. 10.7 а, поперечная реакция якоря ослабляет поле под одним краем полюса и усиливает его под другим, вследствие чего ось 2-2 результирующего поля поворачивается в генераторе на некоторый угол в направлении вращения якоря, а в двигателе - в обратную сторону. Новое положение линии 2-2, соответствующее переходу магнитной индукции на поверхности якоря через нулевое значение, называется линией физической нейтрали. При сдвиге щеток с геометрической нейтрали на некоторый угол (рис. 10.8 а) ось поля якоря также смещается на этот угол, и по отношению к главным полюсам реакцию якоря можно представить двумя составляющими: поперечной и продольной. Токи в проводниках якоря в секторах а-б и г-в (рис. 10.8 б) создают поле поперечной реакции якоря, а токи в секторах а-г и б-в (рис. 10.8 в) - поле продольной реакции якоря.

Рис. 10.8

Показанные на рис. 10.8 а полярности полюсов и направления токов якоря соответствуют вращению якоря по часовой стрелке в режиме генератора, а против часовой стрелки - в режиме двигателя.

Таким образом, при смещении щеток генератора с геометрической нейтрали в направлении вращения и щеток двигателя против направления вращения возникает размагничивающая продольная реакция якоря. Результирующий магнитный поток уменьшается. При смещении щеток в обратном направлении возникает намагничивающая продольная реакция якоря, вызывающая увеличение результирующего потока.

Влияние поперечной реакции якоря на результирующий магнитный поток можно было бы считать нейтральным, так как ослабление поля под одним краем полюса и усиление под другим краем компенсируются. Однако это справедливо лишь для ненасыщенного состояния магнитопровода полюсов. С учетом насыщения поперечная реакция якоря всегда вызывает некоторое уменьшение магнитного потока полюсов, т.е. действует размагничивающим образом.

Для уменьшения влияния реакции якоря на работу машины применяют дополнительные полюсы. Ее размещают по геометрической нейтрали между главными полюсами. Их обмотка включается последовательно в цепь якоря и создает встречную МДС по отношению к обмотке якоря.

Эффективным средством борьбы с искажением поля является применение компенсационной обмотки. Ее размещают в пазах полюсных наконечников и включают последовательно с обмоткой якоря. Магнитное поле компенсационной обмотки направлено навстречу магнитному полю якоря. Влияние поперечной реакции якоря в пределах полюсного наконечника устраняется. Компенсационная обмотка применяется в машинах средней и большой мощности.

Коммутация в машинах постоянного тока

При вращении якоря секции обмотки переходят из одной ветви в другую, причем во время такого перехода секция замыкается накоротко щеткой и в ней происходит изменение направления тока от значения до значения . Совокупность явлений, связанных с переходом секций из одной параллельной ветви в другую, называется коммутацией. Секция 2 простой петлевой обмотки изображена в начальный момент коммутации (рис. 10.9 а), в процессе коммутации (рис. 10.9 б) и после коммутации (рис. 10.9 в). В коммутируемой секции наводятся ЭДС самоиндукции и ЭДС вращения .

Рассмотрим основные закономерности процесса коммутации с учетом некоторых допущений.

Если сумма ЭДС в коммутируемой секции равна нулю (), а сопротивление контура коммутации секции равно сопротивлениям щеточного контакта между коллекторными пластинами и щеткой, которые обратно пропорциональны контактным площадям, в секции протекает только основной ток коммутации и отсутствует добавочный ток.

Рис. 10.9

Зависимость тока от времени линейна (рис. 10.10, прямая 1)

Рис. 10.10

, (10.11)

где - период коммутации.

Такая коммутация называется прямолинейной и характеризуется неизменной плотностью тока под всей щеткой.

При добавочный ток коммутации суммируется с основным током и коммутация будет замедленной (рис. 10.10, кривая 2). Изменение тока в начале коммутации происходит медленно и ускоряется к концу. Плотность тока под сбегающим краем щетки становится больше, чем под набегающим, и в конце коммутации появляется искрение. При добавочный ток коммутации имеет обратный знак и коммутация становится ускоренной (рис. 10.10, кривая 3), когда искрение может появиться под набегающим краем щетки.

Основным способом улучшения коммутации является создание коммутирующего потока с помощью дополнительных полюсов, которые устанавливают между главными полюсами. Их МДС должна быть направлена против МДС поперечной реакции якоря, чтобы скомпенсировать ее и создать коммутирующее поле для компенсации ЭДС самоиндукции. Так как МДС реакции якоря и ЭДС самоиндукции пропорциональны току якоря, то и МДС дополнительных полюсов должна быть пропорциональна току якоря. Поэтому обмотку дополнительных полюсов соединяют последовательно с якорем, а сами полюсы выполняют ненасыщенными. Полярность дополнительных полюсов должна совпадать с полярностью главных полюсов по направлению вращения якоря в режиме двигателя и предшествовать им - в режиме генератора.

Для улучшения коммутации устраняют механические причины искрения, увеличивают сопротивление цепи коммутации, уменьшают реактивную ЭДС и др.

Способы и схемы возбуждения машин постоянного тока

Машины постоянного тока выполняют с независимым, параллельным, последовательным и смешанным возбуждением.

Обмотка возбуждения генератора с независимым возбуждением (рис. 10.11 а) получает питание от независимого источника. Мощность возбуждения составляет 0,3…5 % номинальной мощности машины.

а) б) в)г)

У генератора с параллельным возбуждением (рис. 10.11 б) обмотка возбуждения включается на напряжение самого генератора. Ток якоря равен сумме токов нагрузки и тока возбуждения

Рис. 10.11

. (10.12)

Такие генераторы изготовляют на малые и средние мощности. Обмотка возбуждения генератора с последовательным возбуждением (рис. 10.11 в) включена в цепь якоря и поэтому токи возбуждения и нагрузки равны: . Такие генераторы почти не применяют.

Генератор со смешанным возбуждением (рис. 10.11 г) имеет две обмотки возбуждения - параллельную и последовательную. Если они создают МДС одинакового направления, то их соединение называют согласным, противоположного - встречным. Основная часть МДС создается параллельной обмоткой возбуждения.

Схемы возбуждения двигателей такие же, как генераторов. Отличие в том, что обмотки возбуждения в схемах с параллельным, последовательным и смешанным возбуждением получают питание от того же источника, что и двигатель. Поэтому при параллельном и смешанном возбуждении ток якоря меньше тока нагрузки на ток возбуждения

.

Направление токов в режиме двигателя показано на рис. 10.11 штриховыми стрелками.

Характеристики генератора независимого возбуждения

Характеристики генераторов устанавливают зависимости между основными параметрами - напряжением на выводах током возбуждения , током якоря или током нагрузки скоростью вращения n.

Характеристика холостого хода - это зависимость при и .

Если изменять ток возбуждения от максимального значения до такого же тока противоположной полярности, а затем - к исходному значению, то получим характеристику холостого хода в виде петли гистерезиса (рис. 10.12). Средняя (штриховая) этой характеристики представляет собой расчетную кривую.

Характеристика короткого замыкания - это зависимость при и . Она может быть получена при замыкании выходных зажимов цепи якоря накоротко. Так как в режиме короткого замыкания ЭДС якоря мала, то мал и поток (машина ненасыщена). В размагниченной машине характеристика короткого замыкания начинается с нуля и имеет вид прямой линии (рис. 10.13).

Внешняя характеристика генератора независимого возбуждения - это зависимость при и (рис. 10.14). При увеличении тока напряжение несколько падает вследствие падения напряжения в цепи якоря и уменьшения ЭДС из-за воздействия поперечной реакции якоря. Внешнюю характеристику рекомендуется снимать при увеличении напряжения. В этом случае сначала устанавливают номинальный режим , а затем уменьшают ток нагрузки до нуля. При этом напряжение возрастает на называемое номинальным изменением напряжения

.

Регулировочная характеристика - это зависимость при и . Она показывает, как нужно регулировать ток возбуждения, чтобы при изменении нагрузки напряжение на выходе генератора не изменялось (рис. 10.15). При переходе от холостого хода с к номинальной нагрузке увеличение тока возбуждения составляет 15 …25 %.

Характеристики генератора параллельного возбуждения

В генераторе параллельного возбуждения обмотка возбуждения подключена к выводам якоря (рис. 10.11 б). Для самовозбуждения такой машины необходимы следующие условия: 1) наличие остаточного магнитного потока полюсов; 2) правильное подключение концов обмотки возбуждения; 3) сопротивление цепи возбуждения при данной скорости вращения якоря должно быть ниже некоторого критического значения. Рассмотрим процесс самовозбуждения при холостом ходе.

На рис. 10.16 кривая 1 представляет собой характеристику холостого хода, прямая 2 - зависимость напряжения . Под действием остаточной ЭДС появляется начальный ток возбуждения, который создает дополнительный магнитный поток и дополнительную ЭДС якоря. Разность ординат кривой 1 и прямой 2 составляет

.

Если прямая 2 проходит ниже кривой 1, то

,

,

что соответствует пересечению кривой 1 и прямой 2 в точке Увеличение прекратится. Если увеличить, то вместо прямой 2 получим прямую 3, и напряжение на якоре, определяемое точкой , будет меньше. Критическим сопротивлением цепи возбуждения будет такое сопротивление, при котором характеристики цепи возбуждения 4 не имеют точки пересечения с кривой характеристики холостого хода 1. Самовозбуждение не происходит. Если МДС обмотки возбуждения встречна по отношению к остаточной, то самовозбуждение невозможно. Нужно либо поменять местами концы обмотки возбуждения, либо изменить направление вращения якоря.

Характеристика холостого хода - это зависимость при и (рис. 10.17). Характеристика короткого замыкания - это зависимость при и . Она может быть получена только при независимом возбуждении и поэтому не отличается от характеристики короткого замыкания генератора с независимым возбуждением.

Внешняя характеристика - это зависимость снимается при и . Поэтому к причинам уменьшения напряжения, указанным для генератора независимого возбуждения, прибавляется третья - уменьшение тока при уменьшении В результате внешняя характеристика падает круче и при некотором максимальном (рис. 10.18) происходит развозбуждение. Ток нагрузки уменьшается и в режиме короткого замыкания становится равным току короткого замыкания от остаточной ЭДС.

Регулировочная характеристика - это зависимость при и . Она аналогична регулировочной характеристике генератора независимого возбуждения, но проходит несколько круче из-за большего падения напряжения в якоре генератора параллельного возбуждения. Характеристики генератора смешанного возбуждения

Генератор смешанного возбуждения самовозбуждается так же, как генератор параллельного возбуждения. Их характеристики холостого хода аналогичны. Внешние и регулировочные характеристики зависят от способа соединения последовательной обмотки. При согласном соединении они являются более жесткими по сравнению с характеристиками генератора независимого возбуждения. При встречном соединении внешняя характеристика становится крутопадающей. Такое соединение применяют, например, в генераторах дуговой сварки.

Рис. 10.18

Характеристики генератора последовательного возбуждения

Рис. 10.19

В генераторах последовательного возбуждения (рис. 10.11 в) и поэтому при имеются только две независимые переменные и Такой генератор имеет внешнюю характеристику, показанную на рис. 10.19, и поэтому применяется только в специальных устройствах. Характеристики холостого хода и характеристики короткого замыкания могут быть получены только при питании обмотки возбуждения от постороннего источника, как и генератора независимого возбуждения.

Пример 10.1. Генератор параллельного возбуждения имеет номинальные параметры: = 25 кВт, = 230 В, потери в цепи возбуждения и потери в обмотке якоря = .

Характеристики холостого хода в относительных единицах заданы в таблице 10.1. ток якорь генератор возбуждение

Таблица 10.1

, о.е.	0	0,20	0,40	0,60	0,80	1,0	1,2	1,5
, о.е.	5	0,45	0,73	0,88	0,95	1,0	1,03	1,07

Определить номинальный ток якоря ; номинальный ток возбуждения ; сопротивление цепи якоря ; ЭДС якоря в номинальном режиме; сопротивление цепи возбуждения при номинальном токе возбуждения; сопротивление обмотки возбуждения , при котором ток возбуждения при выведенном реостате в цепи возбуждения составляет 1,2 сопротивление реостата в цепи возбуждения , которое нужно ввести, чтобы в обеспечить режиме холостого хода номинальное напряжение якоря.

Решение. Номинальный ток генератора



Сопротивление цепи возбуждения при номинальном токе возбуждения

Ом.

Номинальный ток возбуждения

Номинальный ток якоря

Сопротивление якоря

Ом.

ЭДС якоря в номинальном режиме

Ток возбуждения в режиме



По характеристике холостого хода находим ЭДС в режиме :

Сопротивление обмотки возбуждения в режиме при холостом ходе

Ом.

Сопротивление реостата в цепи возбуждения в режиме холостого хода при номинальном напряжении

Ом,

где ток возбуждения = 2,13 А определен при Е = 93,8 % по характеристике холостого хода.

10.9. Характеристики и режимы работы двигателей постоянного тока

10.9.1. Скоростная, механическая и рабочие характеристики

Решив уравнение (10.10) совместно с (10.2) относительно , определим скоростную характеристику двигателя

. (10.13)

Согласно (10.8)

.

Совместное решение (10.13) и (10.8) дает уравнение механической характеристики двигателя

. (10.14)

Соотношения (10.13), (10.14) и (10.8) применимы для двигателей независимого и параллельного возбуждения.

В двигателях последовательного возбуждения ток якоря одновременно является током возбуждения. Поэтому магнитный поток изменяется в широких пределах

. (10.15)

Коэффициент пропорциональности при токе до 0,8 почти постоянен, а затем несколько уменьшается.

С учетом (10.15) вместо уравнений (10.13), (10.14) и (10.8) получим

(10.16) (10.17)

. (10.18)

Из (10.16) следует, что скоростная характеристика является мягкой и близка к гиперболе. При малых токах частота вращения резко возрастает. Поэтому режим холостого хода для двигателей последовательного возбуждения недопустим. Двигатели с «мягкой» скоростной характеристикой применяют при больших изменениях нагрузки на валу. Примерами таких электроприводов являются стартерные электродвигатели для двигателей внутреннего сгорания и тяговые электродвигатели для ходовых систем кормораздатчиков, автокар и других транспортных средств. На рис.10.20 показаны механические характеристики двигателей независимого и параллельного возбуждения (кривая 1), двигателя последовательного возбуждения (кривая 2) и двигателя смешанного возбуждения при согласном включении обмоток возбуждения (кривая 3).

Рис. 10.20 Рис. 10.21

Рабочие характеристики представляют собой зависимости скорости , момента М, потребляемой мощности , тока и КПД от полезной мощности при и неизменных положениях регулирующих реостатов. Рабочие характеристики двигателя параллельного возбуждения представлены на рис. 10.21.

Так как с увеличением мощности частота вращения несколько уменьшается, то М, растут несколько быстрее . КПД двигателя сначала растет быстро, в пределах изменяется мало, а при дальнейшем увеличении начинает уменьшаться.

Рабочие характеристики двигателя последовательного возбуждения отличаются от характеристик двигателя параллельного возбуждения большим изменением магнитного потока. С ростом полезной мощности частота вращения резко уменьшается, момент М и ток увеличиваются несколько быстрее, чем в двигателе параллельного возбуждения. Характеристика в начальной части почти линейна, затем увеличение КПД замедляется и после достижения максимума КПД начинает уменьшаться.

Пример 10.2. Двигатель параллельного возбуждения имеет следующие параметры: = 14 кВт, = 220 В, = 1500 об/мин, = 86,5 %, = 4 % и мощность потерь в цепи якоря при номинальном токе составляет 50 % от суммарной мощности потерь.

Определить , токи и при номинальной нагрузке, сопротивление цепи якоря и цепи возбуждения, при изменении тока в пределах .

Решение. Номинальная угловая частота вращения и номинальный момент

н·с.

Номинальный ток, потребляемый из сети

Токи в цепи возбуждения и в цепи якоря

Сопротивление цепи якоря и цепи возбуждения

где Ом; Вт.

Характеристики определим следующим образом.

Момент двигателя по (10.8)

,

где

а через номинальный момент

.

Частота вращения по (10.12)

где .

Этот же результат можно получить, если предварительно определить угловую частоту вращения по формуле

с последующей заменой

Расчет КПД выполняется по формуле

,

где - суммарная мощность потерь в двигателе ; здесь Р - мощность на валу двигателя, , - потребляемая мощность из сети ; здесь - коэффициент нагрузки, .

Результаты расчета приведены в таблице 10.2.

Таблица 10.2

, о. е.	0,25	0,5	0,75	1,0	1,25
, А	15,45	33,84	52,23	70,63	84,0
M, Н·м	19,5	42,72	65,9	89,17	112,4
, об/мин	1592	1574	1535	1500	1476
, о. е.	0,803	0,87	0,88	0,865	0,859

Пуск двигателей постоянного тока

При пуске следует обеспечить необходимый для трогания вращающий момент и ограничить большие пусковой ток и момент, опасные для двигателя и агрегата.

Возможны три способа пуска: прямой, пуск при включении реостата в цепь якоря и пуск при пониженном напряжении цепи якоря.

При прямом пуске якорь включается на полное напряжение. Так как в первый момент якорь неподвижен, ЭДС самоиндукции отсутствует и согласно (10.10)

. (10.19)

Так как = 0,02…0,1 о.е., то пусковой ток большой . Поэтому прямой пуск применяется только для двигателей мощностью до нескольких сотен ватт, у которых относительно велико и пусковой ток ограничен.

При пуске с помощью пускового реостата (рис. 10.22 а и б) ток в якоре

,

а в начальный момент пуска, при = 0

.

Сопротивление пускового реостата выбирается таким, чтобы ограничить пусковой ток до требуемого значения. Из рис. 10.22 следует, что ток возбуждения не зависит от положения подвижного контакта П, а сопротивление в цепи якоря изменяется от наибольшего значения до нуля, ограничивая броски тока при выключении каждой предыдущей ступени пускового реостата. При этом нельзя допускать разрыва цепи параллельного возбуждения.

Рис. 10.22

Регулирование скорости вращения двигателей

Способы регулирования скорости вращения двигателей следуют из соотношений (10.13) и (10.14).

1. Регулирование скорости вращения изменением магнитного потока, т.е. током возбуждения . Согласно (10.13) с уменьшением потока скорость возрастает. Этот способ обеспечивает регулирование скорости вверх от номинальной. Верхний предел ограничивается механической прочностью и условиями коммутации.

2. Регулирование скорости вращения включением в цепь якоря регулирующего резистора .

Вместо уравнения (10.13) при этом имеем

. (10.22)

Способ обеспечивает регулирование скорости вниз от номинальной.

Недостатками способа являются значительные потери мощности и зависимость диапазона регулирования от нагрузки двигателя.

3. Регулирование скорости вращения регулированием напряжения цепи якоря. Согласно уравнениям (10.13) и (10.14) этим способом обеспечивается регулирование скорости вниз от номинальной при высоком КПД двигателя.

В двигателе последовательного возбуждения регулирование осуществляется шунтированием обмотки возбуждения с помощью активного сопротивления или изменением числа витков (с помощью отпаек). Второй и третий способы регулирования включением в цепь якоря регулируемого сопротивления и регулирования напряжения цепи якоря аналогичны приведенным выше.

Уменьшение скорости вращения двигателя последовательного возбуждения возможно шунтированием обмотки якоря активным сопротивлением. Однако такой способ очень неэкономичен из-за потерь мощности в резисторе.

10.10. Генераторы постоянного тока для систем электропитания
автомобилей и тракторов

Автотракторный генератор в отличие от генератора общепромышленного назначения работает при переменной частоте вращения с регулятором напряжения.

Характеристики холостого хода автотракторного генератора приведены на рис. 10.23. Для получения характеристики при любой произвольной частоте

вращения достаточно иметь характеристику при одной (требуемой) частоте.

Внешние характеристики генератора с параллельным возбуждением представлены на рис. 10.24. Напряжение на выходе генератора уменьшается при увеличении тока нагрузки под действием реакции якоря, уменьшения напряжения в цепи якоря и уменьшения тока возбуждения. При насыщении магнитной цепи с увеличением тока нагрузки напряжение генератора уменьшается (участок АN) в основном за счет увеличения падения напряжения в цепи якоря.

При насыщенной магнитной цепи влияние реакции якоря и уменьшение тока возбуждения более значительные. Напряжение генератора резко уменьшается и ток нагрузки достигает критического значения , а затем уменьшается до тока короткого замыкания , т.е. ЭДС зависит от остаточного магнитного потока и сопротивления цепи якоря . Этот режим не является аварийным. В случае внезапного короткого замыкания из-за инерционности цепи возбуждения бросок тока короткого замыкания может в десятки раз превысить номинальный ток нагрузки.

Рис. 10.25

Скоростные характеристики генератора при и (рис. 10.25 а) позволяют установить перегрузочную способность генератора. Несмотря на высокую перегрузочную способность, генераторы работают с ограничителем тока. Рис. 10.25 б поясняет изменение поля возбуждения для поддержания неизменным напряжения на выходе генератора при .

Конструктивные особенности автотракторных генераторов постоянного тока обусловлены только технологией массового производства и условиями эксплуатации. Генераторы мощностью до 400 Вт выполняют двухполюсными, более 400 Вт - четырехполюсными.

Размещено на Allbest.ru

...