Устройства генератора параллельного возбуждения

Генераторы параллельного возбуждения. Условия самовозбуждения генератора. В генераторах с самовозбуждением, а к ним относится и генератор параллельного

Устройства генератора параллельного возбуждения

Генераторы параллельного возбуждения. Условия самовозбуждения генератора.

Генераторы параллельного возбуждения.

Условия самовозбуждения генератора.

В генераторах с самовозбуждением, а к ним относится и генератор параллельного возбуждения, обмотки возбуждения получают питание непосредственно от якоря самого генератора, при этом посторонний источник питания им не требуется.

Самовозбуждение генератора возможно при выполнении трех условий:

1) наличие потока остаточного намагничивания полюсов Фост;

2) согласное направление магнитного потока остаточного намагничивания и магнитного потока, создаваемого обмоткой возбуждения генератора;

3) сопротивление цепи возбуждения rв должно быть ниже некоторого критического значения, а частота вращения должна быть не ниже номинального значения.

В электрической машине практически всегда существует небольшой, порядка (2…5)% от номинального, поток остаточного намагничивания. Если в генераторе такой поток отсутствует, то необходимо его намагнитить, пропустив ток по обмотке возбуждения от постороннего источника.

Если привести якорь генератора во вращение с частотой, равной номинальной, то под действием потока остаточного намагничивания в обмотке якоря возникает небольшая ЭДС Eостеост равная (2…5)% от Uн.

Под действием этой ЭДС по цепи возбуждения потечет ток, который создает добавочный поток намагничивания Фдоб. Ток, создающий Фдоб, равен

где rв=rрв+rшо; rрв — сопротивление регулировочного реостата; rшо — сопротивление параллельной обмотки возбуждения; rа — сопротивление цепи якоря.

В зависимости от направления тока Iв в обмотке возбуждения поток Фдоб может быть направлен либо встречно относительно Фоcт, либо согласно с ним. При встречном направлении Фост и Фдоб процесс самовозбуждения идти не будет, т.к. не выполняется второе условие. В этом случае необходимо поменять направление тока Iв , переключив концы питания обмотки возбуждения. Если потоки направлены согласно, то развивается процесс самовозбуждения, который можно представить в виде следующий логической схемы

При выполнении двух первых условий процесс самовозбуждения будет развиваться до определенного предела. Этот предел зависит от сопротивления цепи возбуждения rв, вида ее вольт-амперной характеристики и вида характеристики холостого хода. На рисунке-1., представлены характеристики холостого хода (1) при частоте вращения генератора n1, и (2) при частоте вращения n2 >n1, и вольтамперные характеристики цепи возбуждения генератора (3-6) при различных углах a.

Рисунок-1 – Условия самовозбуждения генератора параллельного возбуждения

Определим предел, до которого идет процесс самовозбуждения. При этом считаем, что генератор работает на холостом ходу, т.е. I=0.

При самовозбуждении Iв?const и следовательно уравнение ЭДС может быть написано в двух вариантах следующим образом

где Uв — напряжения возбуждения, равные изменяющемуся напряжению U на генераторе; Iв — ток возбуждения; rв — сопротивление цепи возбуждения ; Lв — индуктивность цепи возбуждения.

Так как rв=const, то напряжение Iвrв изменяется прямо пропорционально току Iв. Графически эта зависимость выражается прямой (3) (рисунок — 1), выходящей из начала координат под углом a, причем

следовательно, каждому значению r в соответствует определенная характеристика цепи возбуждения, выходящая из начала координат под углом, определяемым формулой.

При работе генератора на холостом ходу ток Iв мал, поэтому можно считать, что Iara?0, тогда из уравнения равновесия ЭДС следует, что U=Ea и зависимость изменения напряжения на зажимах генератора определяется характеристикой холостого хода (кривая I). Отрезки ординат между кривой 1 и линией 3 дают разность

и служат мерой интенсивности происходящего процесса самовозбуждения, т.е. скорости изменения тока возбуждения. Очевидно, что этот процесс окончится тогда, когда разность

станет равной нулю, т.е. установившееся значение тока Iв определяется точкой А пересечения характеристик 1 и 3.

Если увеличить rв, то вольтамперная характеристика пойдет круче и примет положение 4. Процесс самовозбуждения в этом случае замедляется и заканчивается в точке А1 при меньшем напряжении на генераторе. При дальнейшем увеличении rв получим прямую 5, каса­тельную к начальной части характеристики холостого хода. Значение rв, соответствующее прямой 5, называется критическим (rвкр). При сопротивлении цепи обмотки возбуждения, равной и большей rвкр (кривая 6) генератор практически не возбуждается.

Если изменять частоту вращения генератора, то вид характеристики холостого хода меняется (кривая 2), следовательно, величина критического сопротивления rвкр зависит также от частоты вращения генератора. Большей частоте вращения генератора соответствует большее значение критического сопротивления rвкр.

Генераторы параллельного возбуждения

Определение. Генераторами параллельного возбуждения называют генераторы, обмотка возбуждения которых питается от ЭДС обмотки якоря и подключена к выводам якоря машины параллельно цепи нагрузки.

Схема генератора параллельного возбуждения. Схема изображена на рис. 1.20. Ток якоря IЯ = I + IВ у щеток разветвляется на ток нагрузкиI и ток возбуждения IВ . Обычно ток возбуждения невелик и составляет (0,01-0,05) IЯ.НОМ . Последовательно с обмоткой возбуждения включается реостат RP для регулирования возбуждения. Реостат позволяет изменять ток возбуждения и, следовательно, напряжение генератора.

Характеристика холостого хода генератора с самовозбуждением всегда снимается при независимом возбуждении (обмотка возбуждения отключается от якоря и запитывается от постороннего источника) и поэтому аналогична характеристике холостого хода генератора с независимым возбуждением.

Самовозбуждение генератора. Так как обмотка возбуждения подключена к выводам якоря, то важное значение имеет процесс первоначального возникновения ЭДС, называемый процессом самовозбуждения.

Рассмотрим процесс самовозбуждения при отключенной нагрузке генератора, т.е. при холостом ходе.

Магнитная цепь машины имеет небольшой остаточный магнитный поток (примерно 2-3% номинального). При вращении якоря в поле остаточного потока в нем наводится небольшая ЭДС, вызывающая некоторый ток в обмотке возбуждения. При соответствующем направлении он увеличивает остаточный магнитный поток, ЭДС в якоре возрастает и процесс развивается лавинообразно до тех пор, пока не будет ограничен насыщением магнитной цепи.

Однако процесс самовозбуждения может развиваться только при определенных условиях, называемых условиями самовозбуждения. Выясним эти условия. Уравнение второго закона Кирхгофа для цепи возбуждения имеет вид: Е + еL= (Rв + Rя)iв, где еL = – d (Liв) /dt – ЭДС самоиндукции цепи возбуждения, возникающая при нарастании тока возбуждения;

L – суммарная индуктивность обмоток возбуждения и якоря; Rв — сумма сопротивлений обмотки возбуждения и регулировочного реостата.

Так как Rя « Rв, то уравнение принимает вид:

Eя=Rв iв +

Покажем на графике характеристику холостого хода Е = f (Iв) и характеристику цепи возбуждения – прямую Uв = Rв Iв

(рис. 1.21). Отрезок аб, равный Е – Rв Iв = d (Liв) /dt, пропорционален ЭДС самоиндукции цепи возбуждения. Из графика следует, что в точке в пересечения характеристик d (Liв) /dt = 0 рост тока возбуждения прекращается Uв = E и процесс самовозбуждения заканчивается. Положение точки в, называемой рабочейточкой, зависит от сопротивления цепи возбуждения Rв » tgα. Чем оно больше, тем прямая Uв = f (Iв) идет круче и рабочая точка перемещается влево. При некотором сопротивлении цепи возбуждения Rв, кр = tg αкр, называемом критическим, напряжение на выводах генератора близко к остаточной ЭДС Ео и генератор не возбуждается.

Из сказанного вытекают условия, при которых генератор должен возбуждаться:

Ø наличие остаточной намагниченности;

Ø совпадение по направлению остаточного магнитного поля и поля, создаваемого обмоткой возбуждения (несовпадение полей может быть при неправильном подключении выводов обмотки возбуждения или при несоответствующем направлении вращения якоря);

Ø сопротивление цепи возбуждения должно быть меньше критического;

Ø скорость вращения якоря должна быть выше критической скорости.

Внешняя характеристика. Внешняя характеристика генератора параллельного возбуждения U = f (I) при Rв = const и n = nном = const (рис. 1.18, кривые 2 и 2а) отличается от внешней характеристики генератора независимого возбуждения более резким снижением напряжения при увеличении нагрузки. Это объясняется следующим образом: уменьшение напряжения по тем же причинам, что и у генератора независимого возбуждения, приводит к уменьшению тока возбуждения, дополнительному уменьшению ЭДС генератора. При номинальной нагрузке снижение напряжения относительно напряжения холостого хода составляет 10-18%.

Читайте также  Щетки генератора лада гранта 2012

Регулировочная характеристика. Регулировочная характеристика генератора Iв = f (I) при U = Uном = const и n = nном = const аналогична регулировочной характеристике генератора независимого возбуждения (рис. 1.19, кривая 2), но идет несколько круче, что объясняется более значительным уменьшением напряжения генератора.

Генератор параллельного возбуждения и его характеристики

В генераторе параллельного возбуждения, который иногда назы­вают шунтовым, обмотка возбуждения включена параллельно обмотке якоря (рис. 33, а).

При вращении якоря генератора магнитный поток остаточного магнетизма индуктирует в его обмотке небольшую э. д. с, а так как к якорю подключена обмотка возбуждения полюсов, то в ней появ­ляется незначительный ток, обусловленный этой э. д. с. Ток возбу­ждения вызывает увеличение магнитного потока полюсов, что, в свою очередь, приводит к увеличению э. д. с. и т. д.

Величина установившегося напряжения холостого хода зависит от величины сопротивления цепи возбуждения, а также от степени насыщения магнитной системы машины.

Основные условия самовозбуждения генератора постоянной тока параллельного возбуждения таковы:

а)Наличие в стали полюсов остаточного магнетизма.Отсутствие остаточного магнетизма редко наблюдается в машинах постоянного тока. Для восстановления остаточного магнетизма об­мотку возбуждения па короткое время нужно подключить к источнику постоянного тока.

б)Правильное (согласное) соединение обмотки возбуждения иобмотки якоря, чтобы магнитный поток, создаваемый обмоткой возбуждения, совпадал по направлению с маг­нитным потоком остаточного магнетизма.Если обмотки возбуждения и якоря включены так, что магнитные потоки полюсов и остаточного магнетизма направлены встречно, то происходит размагничивание полюсов, препятствующее возбужде­нию машины. Для возбуждения машины нужно изменить направление вращения якоря или переключить концы обмотки возбуждения.

в)Выведение регулировоч­ного реостата из цепи возбуждения.Когда реостат в цепи обмотки возбуждения не выведен, по обмотке возбуждения протекает очень малый ток, недостаточный для самовоз­буждения.

г)Отключение нагрузки у генера­торов параллельного возбуждения. Если нагрузка не отключена, то ток в обмотке возбуждения недо­статочен для самовозбуждения.

Рис. 33. Генератор параллельного возбуждения: а) схема; б) внешняя характеристика

Характеристики холостого хода(U = f(Iв) при Iнг. = и n= const)и регулировочная(IВ =f(Iнг) при п =const и U = const) для генератора параллельного возбуждения снимаются таким же образом, как и для генератора независимого возбуждения; их вид и назначение те же. Характеристика короткого замыкания(1к = f(Iв) при п = const и U = 0) в этом случае подобна той же характеристике генератора независимого возбуждения; снять ее можно только по схеме независимого возбуждения, так как у короткозамкнутого генератора параллельного возбуждения не будет тока возбуждения.

Внешняя характеристика генератора параллельного возбуждения значительно отличается от аналогичной характеристики генератора независимого возбуждения. Эту характеристику снимают по схеме, приведенной на рисунке 33, а.

Для сравнения на рисунке 33, б приведены внешние характеристики генератора независимого возбуждения (1) и параллельного возбуждения (2).

По мере увеличения нагрузки напряжение генератора независи­мого возбуждения постепенно понижается вследствие падения напря­жения на сопротивлении обмотки якоря и размагничивающего дей­ствия реакции якоря. Ток возбуждения в генераторе независимого возбуждения при снятии внешней характеристики не изменяется, постоянна по величине и э. д. с. генератора.

У генератора параллельного возбуждения ток возбуждения Iв зависит отнапряжения машины , а так как напряжение машины Uс увеличением нагрузки уменьшается, то снижается и вели­чина тока возбуждения, что приводит к большему изменению напря­жения по сравнению с генератором независимого возбуждения. С уве­личением нагрузки происходит размагничивание генератора, и поэ­тому в генераторе параллельного возбуждения ток нагрузки возра­стает только до определенного, критического значения токаIкр, превышающего номинальный ток в 2—2,5 раза.

При достижении критического тока напряжение машины сразу понижается до нуля, ав обмотке якоря протекает незначительный по величине ток короткого замыкания, обусловленный э. д. с. остаточ­ного магнетизма.

Напряжение генератора параллельного возбуждения вначале изменяется незначительно, так как, пока сталь полюсов еще насыщена, влияние размагничивания машины сказывается мало. По мереувеличения тока нагрузки происходит уменьшение напряжения идальнейшее размагничивание машины, что приводит к более резкому понижению напряжения, а при достижении критического тока к бы­строму исчезновению («сбрасыванию») напряжения и нагрузки.

Ток короткого замыкания не опасен для генератора параллель­ного возбуждения, но критический ток может вызвать круговой огонь на коллекторе.

Генераторы параллельного возбуждения широкое приме­няются в сельскохозяйственных машинах (машинные возбудители синхронных гене­раторов, на автомобилях, тракторах и в зарядных агрегатах).

Устройства генератора параллельного возбуждения

§ 130. Генератор с параллельным возбуждением

На рис. 306 дана схема генератора с параллельным возбуждением. Обмотка возбуждения полюсов включена параллельно обмотке якоря. Во время работы генератора ток, проходящий по обмотке якоря Iя, от положительной щетки растекается по двум параллельным ветвям: внешней сети и обмотке возбуждения. Ток сети I и ток возбуждения Iв, притекая к отрицательной щетке, в сумме своей равны току якоря. Поэтому можно написать


Рис. 306. Схема генератора с параллельным возбуждением

Полезная мощность генератора характеризуется величиной тока, отдаваемого генератором в сеть. Поэтому ток возбуждения должен быть по возможности малым. Обычно ток возбуждения у генераторов с параллельным возбуждением составляет лишь 2,5% от номинального тока якоря. Для создания необходимой намагничивающей силы обмотка возбуждения изготовляется из большого числа витков тонкой медной изолированной проволоки.

Если при холостом ходе генератора менять ток возбуждения регулировочным реостатом, то при постоянной скорости якоря э.д.с. генератора будет также меняться. Зависимость между э.д.с. и током возбуждения машины, как известно, называется характеристикой холостого хода. У генератора с параллельным возбуждением эта характеристика аналогична характеристике холостого хода генератора с независимым возбуждением.

При нагрузке генератора с параллельным возбуждением напряжение его меняется в зависимости от тока нагрузки. У генератора с параллельным возбуждением напряжение с нагрузкой меняется от трех причин:

вследствие падения напряжения в обмотке якоря и переходном контакте щеток;

вследствие уменьшения магнитного потока, вызванного действием реакции якоря;

под действием первых двух причин напряжение генератора (или напряжение на щетках якоря) с нагрузкой уменьшается. Ток возбуждения при постоянном сопротивлении цепи возбуждения пропорционален напряжению на щетках якоря. Поэтому с уменьшением напряжения на якоре ток возбуждения также уменьшится, что приведет к уменьшению магнитного потока полюсов, а это в свою очередь вызовет дополнительное уменьшение э.д.с. и напряжения на зажимах генератора.

Этого не было у генератора с независимым возбуждением, так как обмотка возбуждения машины питалась от независимого (отдельного) источника постоянного напряжения.

Если при постоянной скорости вращения якоря и неизменном сопротивлении цепи возбуждения менять сопротивление внешней сети, то ток сети будет также меняться. Отмечая величину тока сети по амперметру, включенному в цепь якоря, и определяя напряжения генератора по вольтметру, включенному на зажимы машины, можно установить зависимость между током нагрузки и напряжением генератора. Эта зависимость, как известно, называется внешней характеристикой. Внешняя характеристика генератора с параллельным возбуждением дана на рис. 307. Характеристика показывает, что с увеличением нагрузки напряжение генератора уменьшается. В пределах нормальной работы уменьшение напряжения с нагрузкой у генераторов этого типа бывает невелико (сплошная часть характеристики). У генераторов с дополнительными полюсами оно составляет 8-15% при номинальной нагрузке. При работе генератора снижение напряжения с увеличением нагрузки устраняют путем изменения сопротивления цепи возбуждения с помощью регулировочного реостата.


Рис. 307. Внешняя характеристика генератора с параллельным возбуждением

Иногда случается, что впервые включаемый генератор с параллельным возбуждением не дает напряжения. Это может произойти потому, что сердечники полюсов не имеют остаточного магнетизма или обладают им, но неправильное соединение обмотки возбуждения привело к тому, что ток в обмотке создал магнитный поток возбуждения, направленный против потока остаточного магнетизма, и произошло размагничивание полюсов. В этом случае концы обмотки возбуждения нужно отсоединить и подключить их на некоторое время к источнику постоянного напряжения (например, к аккумуляторной батарее). Этого будет достаточно для приобретения полюсами остаточного магнетизма, и генератор будет создавать небольшую э.д.с. при работе с отключенной обмоткой полюсов.

Читайте также  Флор генератор для 3д макс 2019

Если генератор включают впервые и нет уверенности в правильном присоединении обмотки возбуждения, то, пустив его в ход, касаются концами обмотки возбуждения якорных выводов на щитке (соблюдая правила техники безопасности) и наблюдают за показаниями вольтметра генератора. Если показания вольтметра увеличиваются, то это означает, что обмотка возбуждения соединена правильно. Если же показания вольтметра уменьшаются, то нужно поменять местами концы обмотки возбуждения. После установления правильности включения обмотки возбуждения генератор останавливают и прочно закрепляют концы обмотки возбуждения на его щитке. Изменение направления вращения генератора с параллельным возбуждением влечет за собой изменение направления индуктированной э.д.с. в обмотке якоря, перемену полярности щеток и изменение направления тока в обмотке возбуждения, а это приводит к размагничиванию полюсов. Поэтому на генераторах с параллельным возбуждением указывают направление вращения якоря.

Устройства генератора параллельного возбуждения

ПАРАЛЛЕЛЬНАЯ РАБОТА ГЕНЕРАТОРОВ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Под параллельной работой понимается работа нескольких генераторов на общую нагрузку (рис. 20). Необходимость в параллельной работе возникает при переменном характере нагрузки, когда она меняется в течение суток или времен года, а также для повышения надежности элек­троснабжения потребителей.

Если выбрать генератор исходя из максимально возможной нагрузки, то в часы снижения нагрузки генератор будет работать недогруженным. КПД генератора при небольших нагрузках гораздо ниже оптимального, поэтому работа генератора при нагрузках, значительно меньших номинальной, неэкономична.

В этом случае целесообразно установить несколько генераторов и в зависимости от нагрузки включить то или иное их количество на параллельную работу. При этом можно обеспечить работу каждого генератора с нагрузкой, близкой к номинальной, с высоким КПД.

Установка одного генератора имеет еще и тот недостаток, что при выходе его из строя полностью прекращается питание нагрузки. Этот недостаток отсутствует при параллельном включении нескольких генераторов. Иногда к параллельной работе генераторов прибегают и в том случае, когда мощность нагрузки превышает предельную мощность генераторов.

При изучении параллельной работы генераторов рассмотрим: 1) условия включения генератора на параллельную работу; 2) перевод нагрузки с одного генератора на другой; 3) распределение нагрузки между работающими генераторами. Исследуем эти вопросы на примере параллельной работы двух генераторов независимого возбуждения.

Включение генератора на параллельную работу. Предположим, что первый генератор подключен к шинам и нагружен током I1. Напряжение на шинах равно U. Включение на параллельную работу второго генератора должно быть произведено так, чтобы не нарушался режим работы сети, т.е. чтобы при включении генератора не возникали в ней большие толчки тока и напряжения. Для осуществления этого необходимо выполнить два условия:

1) ЭДС Е2 подключаемого генератора должна быть равна напряжению сети U. При этом согласно (4) ток в якоре генератора после его включения в сеть будет равен

I2 = (E2U)/Ra2 = 0.

Достигнуть равенства E2 =U можно, изменив ток возбуждения Iв2 у подключаемого генератора. Контроль этого условия производится поочередным измерением напряжения в сети и на выводах генератора;

2) полярность подключаемого генератора должна соответствовать полярности сети. Это означает, что к выводу сети, имеющему, например, полярность « + », должен быть подключен вывод генератора той же полярности. Аналогично должны подключаться выводы с полярностью «-». При невыполнении этого условия в контуре, образованном якорями генераторов, их ЭДС будут суммироваться и возникнет ток

равный току короткого замыкания на выводах машины. Напряжение на шинах при этом U=0. Ток Iк может вызвать повреждение генераторов.

Проверку соответствия полярности можно произвести двумя способами:

1) с помощью вольтметра магнитоэлектрической системы. Направление отклонения стрелки этого прибора зависит от полярности подведенного к нему напряжения. Если измерить вольтметром напряжение в сети, а затем на соответствующих выводах генератора, то отклонение стрелки прибора в одну и ту же сторону будет свидетельствовать, что полярности одинаковые;

2) подключением вольтметра к выводам одного ножа рубильника QS (рис. 21). Другой нож этого рубильника должен быть замкнут. При соответствии полярностей генератора и сети показание вельтметра равно нулю, а при несоответствии — 2U. При несоответствии полярностей следует поменять между собой выводы генератора или сети, подходящие к рубильнику.

Перевод нагрузки с одного генератора на другой. Если выполнены условия включения генератора на параллельную работу, то у подключенного генератора ток равен нулю. Теперь требуется часть нагрузки с первого генератора перевести на второй — подключенный. При этом необходимо сохранить напряжение на шинах неизменным (U = const). Токи нагрузки генераторов равны

Для того чтобы произвести перераспределение токов при U = const, необходимо изменить ЭДС Е1 и Е2 путем воздействия на цепи возбуждения генераторов. Для увеличения нагрузки генератора его ток возбуждения следует повышать, а для уменьшения нагрузки — снижать. В нашем случае для перевода части нагрузки с первого генератора на второй необходимо Iв1 снижать, а Iв2 повышать. Перераспределение нагрузки можно было бы осуществить путем воздействия только на ток возбуждения одного из генераторов, но в этом случае напряжение на шинах не будет оставаться постоянным. Если в процессе работы из-за спада нагрузки потребуется один из генераторов отключить, то для этого предварительно следует его ток нагрузки перераспределить между другими работающими генераторами и только тогда, когда он станет равным нулю, произвести отключение. При переводе нагрузки следует иметь в виду, что из-за малых сопротивлений цепи якоря генераторов небольшие изменения токов возбуждения (а следовательно, и ЭДС) могут вызвать значительные изменения токов нагрузки. Поэтому при переводе нагрузки токи воз­буждения следует регулировать плавно, контролируя изменение токов в цепях якорей.

Пример. Генератор мощностью 75 кВт включен на параллельную работу с сетью при Uном = 230 В. Номинальный ток генератора Iном = 326 А, Ra = 0,0025 Ом. Определить ток в цепи якоря генератора, если его ЭДС увеличить на 4 % по сравнению с Uном:

I = (EUном)/Ra = 230 (1,04-1)/0,0025 = 368 A,

т.е. ток будет равен 1,13 Iном.

Распределение нагрузки между параллельно работающими генераторами. Если в процессе работы нагрузка сети будет изменяться, то при отсутствии регулировки токов возбуждения параллельно работающих генераторов распределение нагрузки между ними будет происходить в общем случае непропорционально их номинальным мощностям. На распределение нагрузки между параллельно работающими генераторами существенное влияние оказывают их внешние характеристики. Предположим, что два генератора одинаковой мощности включены на параллельную работу при холостом ходе. Примем, что их внешние характеристики (кривые 1 и 2 на рис. 22), снятые отдельно для каждого из генераторов, неодинаковы.

Если подключить нагрузку, то напряжение упадет до некоторого значения U, общего для обоих генераторов, так как они включены параллельно. При этом напряжении токи генераторов, как видно из рис. 22, неодинаковы (I1 Сильное увеличение нагрузки первого генератора повлечет за собой уменьшение частоты вращения сочлененного с ним первичного двигателя, вследствие чего процесс пойдет в обратном направлении: первый генератор будет разгружаться, а второй, наоборот, нагружаться. Таким образом может возникнуть колебательный процесс переброски нагрузочного тока с одного генератора на другой.

Чтобы исключить появление колебательного процесса, в схему включения генераторов на параллельную работу добавляют уравнительный провод ab (рис. 24), которым объединяют точки соединения последовательных обмоток возбуждения с обмотками якоря.

При наличии уравнительного провода последовательные обмотки возбуждения генераторов оказываются включенными параллельно друг другу, поэтому при увеличении тока якоря одного из генераторов ток будет распределяться между последователь­ными обмотками обратно пропорционально их сопротивлениям. При этом увеличиваются ЭДС и ток как одного, так и другого генератора и колебательного процесса происходить не будет.

Читайте также  Электрические генераторы для электрических газовых котлов

Генераторы с параллельным возбуждением

В генераторе с параллельным возбуждением обмотка возбуждения присоединена через регулировочный реостат параллельно обмотке якоря. Для нормальной работы потребителей электроэнергии необходимо поддерживать постоянство напряжения на зажимах генератора, несмотря на изменение общей нагрузки. Это осуществляется посредством регулирования тока возбуждения.

Реостаты возбуждения имеют, как правило, холостые контакты, при помощи которых можно осуществить короткое замыкание обмотки возбуждения «на себя». Это необходимо при отключении обмотки возбуждения. Если выключить обмотку возбуждения путём разрыва её цепи, то исчезающее магнитное поле создаст очень большую ЭДС самоиндукции, способную пробить изоляцию обмотки и вывести генератор из строя. При коротком замыкании обмотки возбуждения при её отключении энергия исчезающего магнитного поля переходит в тепло, не причиняя вреда обмотке возбуждения, так как ЭДС самоиндукции не превысит номинального напряжения на зажимах генератора.

Генератор постоянного тока с параллельным возбуждением сам питает свою обмотку возбуждения и не нуждается в постороннем источнике электрической энергии. Самовозбуждение генератора возможно только при наличии остаточного магнетизма в сердечниках электромагнитов, поэтому они изготавливаются из литой стали и после прекращения работы генератора сохраняется остаточный магнетизм. Так как обмотка возбуждения подключена к его зажимам, то в ней при вращении якоря в его обмотке потоком остаточного магнетизма индуктируется ЭДС , и по обмотке возбуждения начинает протекать ток. Если обмотка возбуждения включена правильно, так, что её магнитный поток направлен «попутно» с магнитным потоком остаточного магнетизма, то суммарный магнитный поток возрастает, увеличивая ЭДС , магнитный поток и ток возбуждения . Машина самовозбуждается и начинает устойчиво работать с , , зависящими от величины сопротивления цепи возбуждения.

Однако процесс нарастания электродвижущей силы генератора (процесс самовозбуждения генератора) не прогрессирует, то есть ЭДС генератора не возрастает неограниченно. Всякий раз рост индуктированной ЭДС генератора ограничен тем или иным пределом. Для этого необходимо рассмотреть характеристику холостого хода генератора.

Характеристика холостого хода генератора постоянного тока с параллельным возбуждением Характеристика холостого хода генератора с параллельным возбуждением

На рисунке приведена характеристика холостого хода генератора с параллельным возбуждением, то есть кривая зависимости напряжения на зажимах от тока возбуждения при постоянном числе оборотов якоря и при постоянном сопротивлении цепи возбуждения .

Одновременно показан график зависимости падения напряжения в цепи возбуждения генератора от тока возбуждения . Эта зависимость линейна, так как , где — полное постоянное сопротивление обмотки возбуждения и реостата возбуждения.

При малых величинах тока возбуждения электродвижущая сила больше падения напряжения в обмотке возбуждения: .

В этом случае генератор питает током свою обмотку возбуждения. Происходит нормальный процесс самовозбуждения, то есть с ростом тока возбуждения растут электродвижущая сила и напряжение на обмотке возбуждения, что в свою очередь влечёт за собой увеличение тока возбуждения . Однако быстрота роста электродвижущей силы и напряжения различна. По мере увеличения тока возбуждения скорость роста ЭДС спадает, а скорость роста напряжения не менятся. При некоторой величине тока возбуждения напряжение становится равным электродвижущей силе :

. При токе возбуждения, равном графики электродвижущей силы и напряжения пересекаются. При дальнейшем росте тока возбуждения графики теоретически должны разойтись, однако в этом случае ЭДС должна стать меньше напряжения , что невозможно, так как напряжение является частью электродвижущей силы и не может быть больше её.

Значение тока возбуждения — это предельная величина его при постоянном числе оборотов и при постоянстве сопротивления цепи возбуждения . Для режима холостого хода генератора: , где — суммарная индуктивность обмоток возбуждения и якоря.

Угол наклона прямой, выражающей зависимость напряжения на зажмах генератора от тока возбуждения зависит от сопротивления цепи возбуждения и, следовательно, от сопротивления шунтового реостата, имеюшегося в цепи возбуждения. Чем больше это сопротивление, тем круче поднимается прямая зависимости от и тем при меньшем токе возбуждения произойдёт пересечение графиков зависимости и от тока возбуждения .

Процесс самовозбуждения генератора с параллельным возбуждением длится до тех пор, пока ток возбуждения не достигнет некоторой предельной величины при заданных нормальных оборотах якоря генератора и электродвижущая сила не станет равной своему номинальному значению.

Если обмотка возбуждения генератора подключена неправильно к якорной обмотке, то генератор не возбудится, так как ток возбуждения создаёт магнитный поток, направленный навстречу остаточному магнитному потоку и машина размагнитится.

Затем нужно будет отключить от генератора обмотку возбуждения, правильно подключить её к источнику постоянного тока (аккумулятору), намагнитить и правильно собрать электрическую схему генератора.

Внешняя характеристика генератора постоянного тока с параллельным возбуждением

Внешняя характеристика: При холостом ходе генератора напряжение на его зажимах максимально . Затем с ростом нагрузки генератора напряжение на его зажимах начинает падать, несколько быстрее, чем у генератора с независимым возбуждением. Это объясняется тем, что напряжение уменьшается не только в результате возрастающего влияния реакции якоря и падения напряжения в якорной обмотке, но и за счёт того, что с уменьшением напряжения на зажимах генератора уменьшается его ток возбуждения и в соответствии с этим снижается ЭДС.

Если происходит уменьшение электрического сопротивления потребителя то, следовательно, происходит увеличение нагрузки . Однако если сопротивление нагрузки станет критически мало, ток генератора достигнет своего критического значения, при котором начнётся резкое снижение напряжения. Как правило, критический ток генератора примерно в 2—2,5 раза больше номинального. В режиме короткого замыкания сопротивление становится равным нулю, ток генератора становится равным току короткого замыкания. Режим короткого замыкания генератору с параллельным возбуждением большой опасности не причиняет, так как при этом резко снижается ЭДС до остаточного значения . Однако переход через режим критического тока сопровождается сильным искрением под щётками коллектора из-за черезмерной перегрузки генератора и поэтому нежелателен.

Регулировочная характеристика генератора постоянного тока с параллельным возбуждением

Регулировочной характеристикой генератора с параллельным возбуждением называется зависимость тока возбуждения от нагрузки генератора (тока якоря) при постоянном напряжении и постоянных оборотах . У генераторов последовательного возбуждения ток возбуждения равен току якоря . Поэтому при холостом ходе, когда , наводится остаточная ЭДС .

Регулировочная характеристика генератора с параллельным возбуждением имеет почти такой же вид, как и для генератора с независимым возбуждением. Эта кривая сначала почти прямолинейна, но затем загибается вверх, вследствие влияния насыщения магнитопровода машины. Однако при одинаковой нагрузке ток в якорной обмотке генератора с параллельным возбуждением больше, чем ток в якорной обмотке генератора с независимым возбуждением, на величину тока возбуждения . Поэтому в генераторе с параллельным возбуждением при всех прочих одинаковых условиях падение напряжения в якорной обмотке генератора и реакция якоря больше, что требует большего тока возбуждения. Регулировочная характеристика поднимается круче, чем у генератора с независимым возбуждением.

Генераторы с параллельным возбуждением не боятся коротких замыканий. При коротком замыкании ток во внешней цепи резко увеличивается, следовательно, возрастает ток в якорной обмотке генератора. В результате резко увеличивается падение напряжения в якорной обмотке, в свою очередь снижается напряжение на зажимах генератора, снижается ток возбуждения, снижается ЭДС генератора и ток в якорной обмотке. Все эти процессы протекают настолько быстро, что кратковременный ток короткого замыкания не успевает прогреть провода якорной обмотки.

Посторонний источник электрической энергии, питающий постоянным током обмотку возбуждения генераторам с параллельным возбуждением не нужен.

Генераторы постоянного тока с параллельным возбуждением применяются в технике связи для питания радиоустановок, для питания зарядных агрегатов, в передвижных сварочных аппаратах.

Яков Кузнецов/ автор статьи

Приветствую! Я являюсь руководителем данного проекта и занимаюсь его наполнением. Здесь я стараюсь собирать и публиковать максимально полный и интересный контент на темы связанные ремонтом автомобилей и подбором для них запасных частей. Уверен вы найдете для себя немало полезной информации. С уважением, Яков Кузнецов.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
NEVINKA-INFO.RU
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: