Генераторы независимого возбуждения
Определение. Генераторами независимого возбуждения называются генераторы постоянного тока, обмотка возбуждения которых питается постоянным током от постороннего источника электрической энергии (сеть постоянного тока, выпрямитель, аккумулятор и др.) или у которых магнитный поток создается постоянными магнитами.
Схема генератора. Схема генератора независимого возбуждения изображена на рис. 1.16. Якорь генератора приводится во вращение от приводного двигателя ПД.
Цепь якоря электрически не соединена с цепью возбуждения, поэтому ток нагрузки I и ток якоря Iя – это один и тот же ток (I = Iя). Цепь возбуждения питается от постороннего источника постоянного тока. В нее включают регулировочный реостат R p , предназначенный для регулирования тока возбуждения
Характеристика холостого хода (рис. 1.17). Характеристика снимается при плавном увеличении тока возбуждения, а затем при его плавном уменьшении при n = nном = const . Вторая ветвь характеристики идет несколько выше первой и при токе Iв = 0 в машине есть некоторая ЭДС E0 , называемая остаточной. Вид характеристики холостого хода объясняется тем, что при n = const E = C
При коротком замыкании ток в якоре Iк примерно в 10 раз больше номинального (он ограничивается только сопротивлением цепи якоря 1к = Е / RЯ) и если быстро не отключить генератор, то его коллектор и обмотка выйдут из строя.
Регулировочная характеристика. Регулировочная характеристика Iв = f(I) при U = const и n = nном = const изображена на рис. 1.19 (кривая 1). Для поддержания постоянства напряжения на выводах якоря в цепь возбуждения включен регулировочный реостат с сопротивлением
Характеристики генераторов независимого возбуждения
Характеристика холостого хода. Определяет зависимость напряжения U0 от тока возбуждения при Iа=0 и n=const. Для снятия этой характеристики собирается схема, показанная на рис. 1. Выключатель «Р» отключен, генератор разгоняется до номинальной частоты вращения, снятие характеристики начинают с Iв=0. При этом, ввиду наличия магнитного потока остаточного намагничивания, в проводниках обмотки якоря индуктируется ЭДС Е
При увеличении тока в обмотке возбуждения от нуля до максимального значения, напряжение генератора возрастает по кривой 1.
Обычно ток возбуждения увеличивают до тех пор, пока напряжение на зажимах генератора не достигнет значения (1,1…1,25) Uн. Затем ток возбуждения уменьшают до нуля, изменяют его направление на обратное и вновь увеличивают до I
Следует отметить, что при снятии характеристики холостого хода изменять ток возбуждения нужно только в одном направлении, чтобы точки принадлежали одной ветви.
Анализ характеристики холостого хода показывает, что начальная часть кривой представляет собой практически прямую линию, так как при малых токах Iвпочти вся МДС идет на преодоление магнитного сопротивления воздушного зазора. По мере увеличения тока Iви возрастания потока Ф сталь магнитопровода насыщается и зависимость U0= f(Iв) становится нелинейной.
Точка, соответствующая напряжению U
Рис.3 — Нагрузочные характеристики генератора независимого возбуждения
Нагрузочные характеристики. Определяют зависимости напряжения от тока возбуждения при Iа=const и n=const. Схема для снятия этих характеристик та же, что и для снятия характеристики холостого хода, но в этом случае к генератору подключена нагрузка и по цепи якоря проводит постоянный по величине ток, а напряжение генератора меньше ЭДС вследствие 2-х причин — падения напряжения в цепи якоря
Внешняя характеристика. Определяет зависимость напряжения генератора U от тока нагрузки I, т.е. U=f(I) при n=const и Iв=const, что при независимом возбуждении равносильно условию r
Внешняя характеристика генератора снимается по схеме рис. 4.
Сначала доводят скорость генератора до номинальной частоты вращения, и возбудив генератор, нагружают его до номинальной нагрузки. При этом устанавливают такой ток возбуждения Iв=Iвн, чтобы при токе нагрузки I=Iн напряжение на генераторе было равно номинальному Uн. Затем постепенно уменьшают нагрузку до нуля и снимают показания приборов. По мере уменьшения нагрузки напряжение на генераторе будет возрастать по двум причинам — из-за уменьшения падения напряжения в цепи обмотки якоря Iа?r и уменьшения размагничивающего действия реакции якоря. При переходе к холостому ходу (I=0) напряжение возрастает на величину DU
ГОСТ регламентирует величину изменения напряжения генератора (у генераторов независимого возбуждения
DUн =(5…10)% ).При коротком замыкании генератора, т.е. уменьшении сопротивления нагрузки до нуля, напряжение на его зажимах падает до нуля (U=0), а ток короткого замыкания во много раз превосходит номинальный Iкз=(6…15)Iн. Поэтому режим короткого замыкания для генераторов независимого возбуждения является очень опасным, особенно для коллектора и щеточного аппарата из-за возможности возникновения сильного искрения или кругового огня.
Регулировочная характеристика. Определяет зависимость тока возбуждения Iв от тока нагрузки I, т.е. Iв=f(I) при n=const и U=const (рис. 6).
Рис. 6 — Регулировочная характеристика генератора
Регулировочная характеристика показывает, как надо изменять ток возбуждения, чтобы при изменении нагрузки напряжение на генераторе оставалось неизменным по величине.
С увеличением нагрузки ток возбуждения необходимо увеличивать чтобы скомпенсировать увеличение падения напряжения на обмотке якоря Ia?r и размагничивающее действие реакции якоря. При переходе от холостого хода к номинальной нагрузке увеличение тока возбуждения составляет (10…15)%.
Характеристика короткого замыкания. Определяет зависимость тока цепи якоря I от тока возбуждения I=f(Iв) при U=0 и n=const Для снятия этой характеристики зажимы генератора замыкают накоротко, разгоняют генератор до номинальной частоты вращения и увеличивая ток возбуждения от нуля доводят ток якоря до Iкз=(1,25..1,5)Iн.
Рис. 7 — Характеристика короткого замыкания.
По полученным данным строят характеристику короткого замыкания (рис.7). Эта характеристика носит вспомогательный характер и при испытании генератора обычно не снимается.
Генератор независимого возбуждения — Знаешь как
Схема генератора дана на рис. 8-21. К обмотке возбуждения подводится ток возбуждения Iв от независимого источника энергии. Для регулирования этого тока служит реостат rш, имеющий добавочный контакт. При установке движка реостата на этот контакт обмотка возбуждения замыкается накоротко. При отсутствии этого контакта запасенная в магнитном поле энергия при размыкании цепи возбуждения будет вызывать электрическую дугу между последним контактом и движком реостата. В результате контакты оплавляются. Кроме того, при большой индуктивности обмотки возбуждения возникающая при разрыве ее э. д. с. самоиндукции настолько велика, что может вызвать пробой межвитковой изоляции обмотки и может быть опасна для обслуживающего персонала.
К зажимам якоря присоединяются вольтметр и амперметр, измеряющие напряжен кие U и ток I = Iя, проходящий по нагрузке r. Предполагается, что генератор приводится во вращение первичным двигателем, не показанным на рис. 8-21.
Характеристика холостого хода это зависимость а. д. с. холостого хода E0 = U0 от тока возбуждения Iвпри постоянной скорости вращения и при токе нагрузки I = 0. т. е.
Рис. 8-21. Схема соединения генератора независимого возбуждения.
E0 = f(Iв)
при п = const и I = 0.
Так как Е0 = Ф, то в другом масштабе она является магнитной характеристикой машины. Она снимается для проверки теоретических расчетов магнитной цепи машины.
Для ее получения вращают якорь генератора с постоянной скоростью п = пн при разомкнутых зажимах якоря. Включив рубильник цепи возбуждения, увеличивают постепенно ток возбуждения Iв до тех пор, пока напряжение генератора U0 достигнет величины (1,1—1,2) Uн . Записав значения Iв и U0 уменьшают постепенно ток возбуждения, продолжая измерять и записывать величины Iв и U0. По намученным данным строят график, показанный на рис. 8-22. Как видно, при разомкнутой цепи возбуждения, когда Iв = 0, напряжение U0 — (2—2,5)% Uн. Оно называется остаточной э.д. с. Еост. Точка, соответствующая номинальному напряжению Uн обычно лежит на колене кривой — при токе Iвх, называемом током возбуждения, при холостом ходе и номинальном напряжении.
Внешняя характеристика генератора — это зависимость величины напряжения генератора от изменения нагрузки, т. е тока внешней цепи при неизменных скорости вращения и токе возбуждения:
при Iв = const и п = const.
Эта характеристика показана на рис. 8-23.
Рис. 8-22. Характеристика холостого хода генератора. Рис. 8-23. Внешняя характеристика генератора с независимым возбуждением.
Якорь генератора приводят во вращение со скоростью п = пн и возбуждают до напряжения U ≈ (1,1—1,2) Uн. После этого замыкают рубильник внешней цепи и уменьшают сопротивление нагрузки г, регулируя ток возбуждения так, чтобы при I = IH установилось номинальное напряжение UH. Это будет первая точка характеристики. Затем, увеличивая сопротивление г при неизменных токе возбуждения и скорости вращения, разгружают генератор до холостого хода. Записывая значения U и I, строят характеристику.
При разгрузке э. д. с. и напряжение генератора возрастают вследствие уменьшения размагничивающего действия реакции якоря и уменьшения падения напряжения в обмотке якоря Irя, так как U = Е — Irя. Характеристика (рис, 8-23) построена в процентах, где за 100% приняты номинальные значения UH и IH
Каждый тип генератора характеризуется величиной называемой процентным изменением напряжения. Для генераторов с независимым возбуждением ∆U% = 5 — 10%. Такое колебание напряжения при изменении нагрузки не приемлемо для большинства потребителей и возникает необходимость поддержания его постоянным.
Регулировочная характеристика показывает, как надо регулировать ток возбуждения Iв, чтобы при изменении тока I напряжение U оставалось неизменным, т. е.
Рис. 8-24. Регулировочная характеристика генератора с независимым возбуждением.
Iв = f(I)
при U = const и n = const. Установив U = UH, при I = Iн разгружают генератор до холостого хода, уменьшая ток возбуждения Iв так, чтобы напряжение оставалось неизменным. Записывая токи I и Iв, строят регулировочную характеристику (рис. 8-24).
Статья на тему Генератор независимого возбуждения
Генератор независимого возбуждения и его характеристики — Студопедия
У генератора независимого возбуждения обмотка возбуждения В получает питание от постороннего источника тока — аккумулятора А (рис. 27). Ток возбуждения Iв, проходя по обмотке возбуждения, создает в полюсах магнитный поток Ф, пронизывающий обмотку якоря. При вращении якоря первичным двигателем в обмотке якоря индуктируется э. д. с. Ея, величина которой, зависит от магнитного потока и скорости вращения якоря.
Если к зажимам генератора подключить нагрузку, то в цепях якоря и нагрузки потечет ток нагрузки Iнг.
Графическое выражение зависимостей между различными величинами электрических машин называют характеристиками.Они могут быть получены опытным или расчетным путем.
Характеристика холостого ходаотображает зависимость напряжения на зажимах генератора от тока возбуждения при постоянной скорости вращения и токе нагрузки, равном нулю.
Математически эту характеристику можно записать так:
Рис. 1. Принципиальная схема
Генератора независимого возбуждения
U = f(Iв) при Iнг. = 0 и n= const.
Схема для снятия некоторых характеристик генератора независимого возбуждения, приведена на рисунке 28.
Для изменения величины э. д. с. генератора в цепь обмотки возбуждения введен регулировочный реостат Rр.Рубильник цепи нагрузки Р отключен. Силу тока возбуждения измеряет амперметр А, а напряжение на зажимах генератора -вольтметр V. Амперметр А1включенный в цепь нагрузки, в данном опыте не нужен, так как ток нагрузки равен нулю, но он необходим для снятия других характеристик.
Рис. 2. Схема снятия характеристик холостого хода, внешней и регулировочной генератора независимого возбуждения
В обмотке возбуждения, к которой подключен аккумулятор, возникает ток Iв, а вольтметр показывает некоторое значение э. д. с. При увеличении тока возбуждения э. д. с. на зажимах генератора повышается: сначала в прямой зависимости, а затем по мере насыщения магнитной системы машины это увеличение будет все меньшим (рис. 29).
Увеличим ток возбуждения до значения, при котором э. д. с. генератора возрастет примерно до значения 1,25 Uн, а затем, уменьшая ток возбуждения до нуля, запишем показанияамперметра А и вольтметра V. С уменьшением тока возбуждения напряжение на зажимах генератора снижается, однако, когда ток возбуждения упадет до нуля, э. д. с. генератора не будет равна нулю, так как в полюсах есть поток остаточного магнетизма.
Величина э. д. с. от остаточного магнетизма составляет 1—3% номинального напряжения машины.
Рис.3. Характеристика холостогохода генератора независимого возбуждения
Точка N, соответствующая номинальному значению напряжения генератора, лежит на перегибе кривой характеристики холостого хода. Начальная часть кривой ONсоответствует области неустойчивых напряжений (незначительное изменение тока возбуждения приводит к значительному изменению напряжения), на пологой части кривой, в зоне насыщения, ограничиваются возможности регулирования напряжения (для небольшого изменения напряжения требуется значительное изменение тока возбуждения).
Характеристика холостого хода дает представление о степени насыщения стали машины. По этой характеристике можно также определить, на какое поминальное напряжение изготовлена машина. Для этого измеряют длину отрезка MNи получают в масштабе значение э. д. с, которое приближенно равно номинальному напряжению машины.
Внешняя характеристика выражает зависимость напряжения на зажимах генератора от тока нагрузки при постоянных значениях скорости вращения и сопротивления цепи возбуждения, т. е.
U =f(Iнг)прип= const иrв=const.
В генераторе с независимым возбуждением ток возбуждения будет неизменным: Iв= const.
Внешнюю характеристику снимают при понижении и повышении напряжения.
В первом случаев режиме холостого хода устанавливают на зажимах генератора номинальное напряжениеи, не трогая регулировочный реостат Rр(см. рис. 28), нагружают генератор до номинального значения тока, записывая при этом показания амперметра А1 и вольтметра V. Амперметр А цепи возбуждения в данном опыте не нужен. Поскольку с увеличением нагрузки возрастает ток якоря Iя,,что сопровождается повышением падения напряжения 1яRя цепи якоря, и вследствие размагничивающего действия реакции якоря (при сдвиге щеток с геометрической нейтрали), напряжение машины уменьшается (рис. 30, а).
Если пренебречь размагничивающим действием реакции якоря, то уравнение напряжения генератора можно записать в таком виде:
U = E-1яRя.
Изменение напряжения ΔU определяют в процентах от номинального
,
где ΔU% составляет (5-10%) Uн.Еслибы продолжать нагружать генератор далее и затемзамкнутьего зажимы накоротко, чего делать нельзя, то можно было бы получить продолжение внешней характеристики. Точке пересечения кривой с осью абсцисс соответствовало бы значение тока короткого замыкания Iк, которое может быть в несколькодесятковразбольшеноминального. Обмотку якоря защищают от токов короткогозамыкания, устанавливая в цепи нагрузки плавкие предохранители или
автоматы.
Рис. 4 Внешние характеристики генератора н.в. при понижении и повышении напряжения.
Во втором случаеустанавливают поминальное напряжение на зажимах генератора при поминальном токе нагрузки и затем, не изменяя скорости вращения и сопротивления регулировочного реостата, уменьшают ток нагрузки до нуля, записывая показания приборов. Вследствие того, что с уменьшением тока нагрузки падение напряжения в цепи якоря уменьшается, соответственно возрастает и напряжение на зажимах генератора до значения Uo(рис. 30, б). Тогда
.
Регулировочная характеристика отражает зависимость тока возбуждения от тока нагрузки при постоянных значениях скорости вращения и напряжения на зажимах генератора, т.е.
IВ =f(Iнг)прип = const иU = const.
Регулировочная характеристика показывает, как нужно изменять ток возбуждения, чтобы при изменении нагрузки поддерживать напряжение постоянным.
Регулировочную характеристику снимают по схеме, показанной на рисунке 28, причем используют все включенные приборы.
Так как U= Е -IяRя, а с увеличением тока якоря 1Явозрастает падение напряжения IяRя, то для того, чтобы напряжение Uоставалось неизменным, нужно одновременно с увеличением тока якоря повышать э. д. с, увеличивая ток возбуждения 1я(рис. 31).
Рис. 5. Регулировочная характеристикагенератора н.в.
Характеристикой короткого замыкания выражают зависимость тока короткого замыкания от тока возбуждения при постоянном значении скорости вращения и напряжении, равном нулю, т. е.
1к = f(Iв) при п = const и U = 0.
При снятии характеристики короткого замыкания величина тока короткого замыкания не должна превышать номинального значения. Для этого в цепь возбуждения, кроме регулировочного реостата, включают дополнительное сопротивлениеRдоб, чтобы значительно уменьшить ток возбуждения Iв (рис. 32, а). Обмотку якоря замыкают накоротко через амперметр А.
Поскольку ток возбуждения 1Ви соответственно магнитный поток Ф при снятии характеристики очень малы, то сталь машины не насыщена, в результате чего характеристика короткого замыкания представляет собой прямую линию (рис. 32, б).
Рис. 6. Опыт короткого замыкания генератора н.в. а) схема; б) характеристика
При помощи характеристики короткого замыкания можноприближенно определить значение тока короткого замыкания, который протекает в генераторе в тот момент, когда замыкание происходит при номинальном режиме работы. Для этого откладывают (точка N) значение тока возбуждения 1Вн, соответствующее номинальному режиму работы генератора, затем продолжают линию характеристики до пересечения ее с перпендикуляром, восстановленным в точке N. Отрезок NMпредставляет собой в масштабе приближенновеличину тока короткого замыкания в номинальном режиме работы генератора.
Способы возбуждения генераторов постоянного тока
Электромагнитный момент машины
где
то электромагнитный момент машины определится следующим выражением:
Величины а, р и N постоянны для данной машины, поэтому выражение представляет собой некоторый постоянный для данной машины коэффициент и электромагнитный момент равен:
т. е. электромагнитный момент машины пропорционален произведению тока в якоре на магнитный поток полюсов.
§ 111. СПОСОБЫ ВОЗБУЖДЕНИЯ ГЕНЕРАТОРОВ ПОСТОЯННОГО ТОКА
Генераторы постоянного тока могут быть выполнены с магнитным и электромагнитным возбуждением. Для создания магнитногопотока в генераторах первого типа используют постоянные магниты,
а в генераторах второго типа — электромагниты. Постоянные, магниты применяют лишь в машинах очень малых мощностей. Таким образом, электромагнитное возбуждение является наиболее широко используемым способом для создания магнитного потока. При этом способе возбуждения магнитный поток создается током, протекающим по обмотке возбуждения.
В зависимости от способа питания обмотки возбуждения генераторы постоянного тока могут быть с независимым возбуждением и с самовозбуждением.
При независимом возбуждении (рис. 143, а) обмотка возбуждения включается в сеть вспомогательного источника энергии постоянного тока. Для регулирования тока возбуждения Iв в цепи обмотки включено сопротивление rр. При таком возбуждении ток Iв не зависит от тока в якоре Iя.
Недостатком генераторов независимого возбуждения является потребность в дополнительном источнике энергии. Несмотря на то что этот источник обычно имеет малую мощность (несколько процентов мощности генераторов), необходимость в нем является большим неудобством, поэтому генераторы независимого возбуждения находят очень ограниченное применение только в машинах высоких напряжений, у которых питание обмотки возбуждения от цепи якоря недопустимо по конструктивным соображениям.
Генераторы с самовозбуждением в зависимости от включения обмотки возбуждения могут быть параллельного (рис. 143, б), последовательного (рис. 143, в) и смешанного (рис. 143, г) возбуждения.
У генераторов параллельного возбуждения ток мал (несколько процентов номинального тока якоря), и обмотка возбуждения имеет большое число витков. При последовательном возбуждении ток возбуждения равен току якоря и обмотка возбуждения имеет малое число витков.
При смешанном возбуждении на полюсах генератора помещаются две обмотки возбуждения — параллельная и последовательная.
Процесс самовозбуждения генераторов постоянного тока протекает одинаково при любой схеме возбуждения. Так, например, в генераторах параллельного возбуждения, получивших наиболее широкое применение, процесс самовозбуждения протекает следующим образом.
Какой-либо первичный двигатель вращает якорь генератора, магнитная цепь (ярмо и сердечники полюсов) которого имеет небольшой остаточный магнитный поток Ф0. Этим магнитным потоком в обмотке вращающегося якоря индуктируется э. д. с. Е0, составляющая несколько процентов номинального напряжения машины.
Под действием э. д. с. Е0 в замкнутой цепи, состоящей из якоря и обмотки возбуждения, протекает ток Iв. Намагничивающая сила обмотки возбуждения Iвw (w— число витков) направлена согласно с потоком остаточного магнетизма, увеличивая магнитный поток машины Ф, что вызывает увеличение как э. д. с. в обмотке якоря Е, так и тока в обмотке возбуждения Iв. Увеличение последнего вызывает дальнейшее увеличение Ф, что в свою очередь увеличивает Е и Iв.
Из-за насыщения стали магнитной цепи машины самовозбуждение происходит не беспредельно, а до какого-то определенного напряжения, зависящего от скорости вращения якоря машины и сопротивления в цепи обмотки возбуждения. При насыщении стали Магнитной цепи увеличение магнитного потока замедляется и процесс самовозбуждения заканчивается. Увеличение сопротивления в цепи обмотки возбуждения уменьшает как ток в ней, так и магнитный поток, возбуждаемый этим током. Поэтому уменьшается э. д. с. и напряжение, до которого возбуждается генератор.
Изменение скорости вращения якоря генератора вызывает изменение э. д. с, которая пропорциональна скорости, вследствие чего Изменяется и напряжение, до которого возбуждается генератор.
Самовозбуждение генератора будет происходить лишь при определенных условиях, которые сводятся к следующим:
1. >Наличие потока остаточного магнетизма. При отсутствия этого потока не будет создаваться э. д. с. Е0, под действием котором в обмотке возбуждения начинает протекать ток, так что возбуждение генератора будет невозможным. Если машина размагничена и не имеет остаточного намагничивания, то по обмотке возбуждения надо пропустить постоянный ток от какого-либо постороннего источника электрической энергии. После отключения обмотки возбуждения машина будет иметь вновь остаточный магнитный поток.
2. Обмотка возбуждения должна быть включена согласно с потоком остаточного магнетизма, т. е. так, чтобы намагничивающая сила этой обмотки увеличивала поток остаточного магнетизма.
При встречном включении обмотки возбуждения ее намагничивающая сила будет уменьшать остаточный магнитный поток и при длительной работе может полностью размагнитить машину. Если обмотка возбуждения оказалась включенной встречно, то необходимо изменить направление тока в ней, т. е. поменять местами провода, подходящие к зажимам этой обмотки.
3. Сопротивление цепи обмотки возбуждения должно быть чрезмерно большим, при очень большом сопротивлении цепи возбуждения самовозбуждение генератора невозможно.
4. Сопротивление внешней нагрузки должно быть велико, так как при малом сопротивлении ток возбуждения будет также мал и самовозбуждения не произойдет.
§ 112. ХАРАКТЕРИСТИКИ ГЕНЕРАТОРОВ ПОСТОЯННОГО ТОКА
Характеристики генератора определяют его рабочие свойства и представляют зависимость между основными величинами, которыми являются э. д. с. в обмотке якоря Е, напряжение на его зажимах и, ток в якоре Iя, ток возбуждения Iв и скорость вращения якоря п.
Характеристики представляют собой зависимости между двумя из указанных основных величин при неизменных остальных. Эти зависимости имеют различный вид для генераторов разных типов.
Снятие всех характеристик машины производится при постоянной скорости вращения якоря, так как при изменении скорости значительно изменяются все характеристики генератора.
Характеристика холостого хода генератора представляет собой зависимость между э. д. с. в якоре и током возбуждения, снятую при отсутствии нагрузки и постоянном числе оборотов.
Для генераторов независимого возбуждения при отсутствий; нагрузки (холостой ход) ток в якоре равен нулю. Так как э. д.с, индуктированная в обмотке якоря, равна Е = СпФ, то при постоянной скорости вращения э. д. с. окажется прямо пропорциональной магнитному потоку. Поэтому в измененном масштабе характеристика холостого хода представляет магнитную характеристику машины.
При Iв=0 магнитная цепь машины (главным образом ярмо) имеет некоторый остаточный магнитный поток Ф0, который индуктирует в обмотке якоря э. д. с. Е0 (рис. 144, а). Эта э. д.с. составляет несколько процентов (2—5%) номинального напряжения машины. С увеличением тока в обмотке возбуждения увеличивается как магнитный поток, так и э. д. с, индуктированная в обмотке якоря. Таким образом, при постоянном постепенном увеличении Iв увеличивается и э. д.с. (кривая 1). Если после снятия восходящей ветви зависимости от точки А начать постепенно уменьшать ток возбуждения Iв, то э. д. с. также начнет уменьшаться, но за счет намагничивания стали нисходящая ветвь (кривая 2) пойдет несколько выше
Генератор смешанного возбуждения | Генераторы постоянного тока
- Подробности
- Категория: Электрические машины
Содержание материала
Страница 3 из 3
Этот генератор имеет две обмотки возбуждения: параллельную Вт и последовательную Ве (рис. 7-16). Магнитный поток, соответствующий номинальному напряжению на зажимах генератора при холостом ходе, обычно создается параллельной обмоткой возбуждения. Последовательную обмотку возбуждения рассчитывают таким образом, что ее намагничивающая сила компенсирует размагничивающее действие реакции якоря и падение напряжения в цепи якоря при номинальной нагрузке, т. е. обеспечивает автоматическую стабилизацию напряжения в этих пределах.
Рис. 7-16. Схема генератора смешанного возбуждения
А. Характеристика холостого хода. Ток в последовательной обмотке и ее намагничивающая сила при холостом ходе генератора равны нулю, поэтому характеристика холостого хода генератора смешанного возбуждения не отличается от характеристики генератора параллельного возбуждения (рис. 7-11).
Б. Нагрузочная характеристика. В зависимости от намагничивающей силы последовательной обмотки возбуждения нагрузочная характеристика может совпадать с характеристикой холостого хода или располагаться выше или ниже ее. По нагрузочной характеристике и характеристике холостого хода может быть построен характеристический треугольник, у которого сторона, параллельная оси абсцисс, определяет результирующую намагничивающую силу последовательной обмотки возбуждения и реакции якоря.
Рис. 7-17. Внешние характеристики генераторов смешанного и параллельного возбуждения
В. Внешняя характеристика. В зависимости от соотношения намагничивающей силы обмотки последовательного возбуждения, размагничивающего действия реакции якоря и падения напряжения в цепи якоря внешняя характеристика генератора смешанного возбуждения может иметь различный вид. Если намагничивающая сила обмотки последовательного возбуждения компенсирует размагничивающее действие реакции якоря и падение напряжения в цепи якоря при номинальной нагрузке, то при холостом ходе и при номинальной нагрузке напряжение на зажимах генератора будет одинаковым (линия 1 на рис. 7-17).
Если поставлено условие поддерживать постоянным напряжение на зажимах приемника, удаленного от генератора, то необходимо еще компенсировать падение напряжения в линии передачи и в этом случае обмотка последовательного возбуждения должна быть усилена, внешняя
характеристика такого генератора показана линией 2. Для сравнения линией 3 изображена внешняя характеристика генератора параллельного возбуждения.
При встречном включении обмоток параллельного и последовательного возбуждения внешняя характеристика получается падающей (линия 4). Такая характеристика иногда необходима для ограничения тока при малых сопротивлениях нагрузки.
Внешнюю характеристику можно построить по характеристике холостого хода и по характеристическому треугольнику, полученному из опыта с помощью нагрузочной характеристики или определенному по данным расчета. В последнем случае обычно известно размагничивающее действие реакции якоря и требуется определить намагничивающую силу обмотки последовательного возбуждения для заданного напряжения при нагрузке.
Рис. 7-18. Построение внешней характеристики генератора смешанного возбуждения
На рис. 7-18 построена характеристика 1 холостого хода и характеристика 2 цепи параллельного возбуждения, обеспечивающего номинальное напряжение Un при холостом ходе генератора. Обе характеристики пересекаются в точке Dy определяющей номинальный ток /в.ш.н в обмотке параллельного возбуждения. Если требуется определить намагничивающую силу обмотки последовательного возбуждения, обеспечивающую номинальное напряжение Un на зажимах генератора при номинальном токе /„ нагрузки, то строят обычный характеристический треугольник ABC с величинами сторон, соответствующими току /н. Этот треугольник располагают таким образом, чтобы вершина А находилась на характеристике 1 холостого хода и вершина С на линии номинального напряжения £/н. Тогда отрезок CD соответствует намагничивающей силе обмотки последовательного возбуждения в масштабе тока возбуждения обмотки параллельного возбуждения (с учетом которого построена характеристика холостого хода). Результирующий характеристический треугольник AFD имеет сторону FD, равную стороне ВС, соответствующую падению напряжения в цепи якоря и сторону AF = FB — АВ = DC — АВ% соответствующую результирующей намагничивающей силе обмотки последовательного возбуждения и реакции якоря. Этот треугольник может быть получен по характеристикам холостого хода и нагрузочной.
На внешней характеристике 3 можно отметить две точки с номинальным напряжением при холостом ходе и при номинальной нагрузке. Для половинной нагрузки можно построить треугольник AxFyPi со сторонами вдвое меньшими, чем у треугольника AFD и его необходимо расположить так, чтобы вершина Аг находилась на характеристике холостого хода и вершина Dx на характеристике цепи параллельного возбуждения. Положение вершины Dx определит величину напряжения Ux на зажимах генератора при половинной нагрузке и величину тока в параллельной обмотке возбуждения.
Рис. 7-19. Регулировочные характеристики генераторов смешанного возбуждения
Вследствие выпуклости характеристики холостого хода это напряжение получается больше Ua.
Г. Регулировочная характеристика. Поддержание постоянства напряжения на зажимах генератора обычно осуществляется регулированием тока в обмотке параллельного возбуждения, поэтому регулировочная характеристика представляет собой зависимость этого тока от тока нагрузки. Вид регулировочной характеристики зависит от соотношения намагничивающей силы обмотки последовательного возбуждения, размагничивающего действия реакции якоря и падения напряжения в цепи якоря. В генераторах с нормальной обмоткой последовательного возбуждения регулировочная характеристика изображается линией / на рис. 7-19. Значения тока обмотки параллельного возбуждения одинаковы для холостого хода и номинальной нагрузки. Для генератора с усиленной обмоткой последовательного возбуждения регулировочная характеристика представлена линией 2.
Д. Характеристика короткого замыкания. Так же как и для генератора параллельного возбуждения, у рассматриваемого генератора получается одна точка характеристики короткого замыкания, для которой /„ ш == 0 и ток в цепи якоря определяется остаточным магнитным потоком и намагничивающей силой обмотки последовательного возбуждения.
Генераторы смешанного возбуждения сочетают в себе свойства генераторов параллельного и последовательного возбуждения, поэтому их внешние характеристики могут быть возрастающими. За счет различного соотношения между намагничивающими силами обмоток параллельного и последовательного возбуждения могут быть получены разнообразные внешние характеристики, удовлетворяющие требованиям различных потребителей электроэнергии. В настоящее время большинство генераторов постоянного тока изготовляются со смешанным возбуждением.
Генераторы постоянного тока
Страница 1 из 3
Общие сведения о генераторах постоянного тока
Генераторы постоянного тока выполняются с независимым возбуждением или с самовозбуждением. Независимое возбуждение в большинстве случаев электромагнитное, т. е. на полюсах имеется обмотка возбуждения, по которой проходит постоянный ток от постороннего источника. В машинах малой мощности для создания основного магнитного потока могут применяться постоянные магниты и такие машины называются магнитоэлектрическими.
В генераторе с самовозбуждением ток для обмотки возбуждения поступает с якоря генератора. Возможны три варианта соединения обмотки возбуждения с обмоткой якоря: параллельное, последовательное и смешанное. В соответствии с этим различают генераторы параллельного возбуждения, последовательного возбуждения и смешанного возбуждения (в последнем случае в машине имеются две обмотки возбуждения). Возможно также комбинированное возбуждение, например, независимое с параллельным, независимое с последовательным и т. д.
А. Характеристики генераторов. Схема возбуждения генератора определяет его свойства, которые выражаются характеристиками генератора, т. е. зависимостями между основными величинами, определяющими работу машины. Наиболее важной величиной для генератора является напряжение U на зажимах, которое зависит от тока /„ возбуждения, от тока I нагрузки и от скорости вращения п якоря генератора. Для упрощения графического изображения характеристик и исследования их обычно рассматривается зависимость между двумя величинами при постоянстве остальных.
Зависимость напряжения U от тока /„ при постоянстве тока I и скорости вращения и выражается семейством нагрузочных характеристик U = / (/„). В* частном случае, когда / = О, получается характеристика Холостого хода.
Зависимость напряжения U от тока I при постоянстве тока /в и скорости вращения п выражается семейством внешних характеристик U = /(/). Согласно приведенному определению семейство внешних характеристик для генератора независимого возбуждения показывает зависимость напряжения U от тока I при нерегулируемой цепи возбуждения. Для того чтобы сохранить это же условие для генераторов с самовозбуждением, необходимо снимать внешние характеристики при неизменном сопротивлении гв цепи возбуждения.
В большинстве случаев приводные двигатели генераторов обеспечивают постоянство скорости вращения л. При необходимости учесть влияние изменения скорости вращения п на величину напряжения U можно воспользоваться уравнением (3-22).
Зависимость тока /в от тока / при постоянстве напряжения U и скорости вращения п выражается семейством регулировочных характеристик /в — / (/). При U = О получается характеристика короткого замыкания, для которой обычно оси координат меняют местами, т. е. строят зависимость I = / (/„).
Уже отмечалось большое влияние положения токораздела на результирующий магнитный поток главного полюса и напряжение, снимаемое с коллектора, поэтому при опытном исследовании генератора необходимо, чтобы щетки занимали неизменное положение на коллекторе. В машинах с добавочными полюсами щетки устанавливаются так, чтобы токораздел совпадал с геометрической нейтралью, а в машинах без добавочных полюсов токораздел смещается с геометрической нейтрали по вращению якоря в положение наилучшей коммутации и щеткодержатели закрепляются в этом положении.
Все характеристики могут быть построены по данным расчета генератора или сняты при его испытании.
Б. Номинальные величины. Режим работы машины при условиях, для которых она предназначена при изготовлении, называется номинальным. Номинальный режим работы характеризуется величинами, обозначенными на паспортном щитке машины: номинальным напряжением, номинальной мощностью, номинальным током, номинальной скоростью вращения и т. д.
Номинальной мощностью генератора постоянного тока называется полезная электрическая мощность машины, выраженная в ваттах или в киловаттах.
Прилагательное «номинальный» может относиться и к величинам, не указанным на паспортном щитке машины, но характеризующим номинальный режим работы, как-то: номинальный вращающий момент, номинальный ток возбуждения, номинальный к. п. д.
Генератор независимого возбуждения
Рис. 7-2. Схема генератора независимого возбуждения
На рис. 7-2 приведена схема включения генератора независимого возбуждения. Обмотка возбуждения В соединена с отдельным источником постоянного тока, мощность которого обычно составляет 1—3% номинальной мощности генератора.
Рис. 7-3. Характеристика холостого хода генератора независимого возбуждения
А. Характеристика холостого хода. Эта характеристика снимается при разомкнутом рубильнике Р. Опыт следует начинать с тока возбуждения /в.Макс> при котором напряжение U0 (равное э. д. с. Е2) превышает номинальное на 10—20% (рис. 7-3). После этого реостатом Л в постепенно уменьшают ток до /в = 0, при котором на зажимах генератора имеется напряжение {70ст> равное 2—3% номинального, обусловленное остаточным магнитным потоком Фост индуктора. Затем изменяют направление тока в обмотке возбуждения и реостатом Яв увеличивают его. При /„ = —/в.с машина полностью размагничена и напряжение на зажимах генератора равно нулю. Дальнейшее увеличение тока возбуждения приводит к увеличению напряжения противоположной полярности до значения Сомакс. при токе — /в.макс» Для снятия восходящей ветви 2 характеристики ток возбуждения уменьшается до нуля и затем после изменения направления увеличивается до значения 4-/в.макс* при котором восходящая и нисходящая ветви характеристики соединяются, образуя узкую гистерезисную петлю, обусловленную явлением гистерезиса в магнитной цепи индуктора. При снятии характеристики холостого хода изменение тока следует производить только в одном направлении, для того чтобы точки соответствовали одной и той же гистерезис- ной петле. Для практических целей используется линия 5, расположенная между восходящей 2 и нисходящей 1 ветвями. Положение на характеристике точки N, соответствующей номинальному напряжению, определяет степень насыщения магнитной цепи. Обычно эта точка лежит в верхней части изгиба характеристики холостого хода, так как работа на прямолинейной части не обеспечивает устойчивого напряжения, а работа на насыщенной части характеристики ограничивает возможность регулирования напряжения.
Рис. 7-4. Нагрузочная характеристика и характеристические треугольники
Б. Нагрузочная характеристика. Эта характеристика располагается ниже и правее характеристики холостого хода вследствие падения напряжения в цепи якоря и размагничивающего действия реакции якоря. На рис. 7-4 линией 1 Представлена характеристика холостого хода, на которой току возбуждения /щ соответствует э. д. с. При положении токораздела на геометрической нейтрали под влиянием тока /2 в обмотке якоря возникает поперечная реакция якоря, которая вследствие насыщения магнитной цепи оказывает размагничивающее действие, при смещении токораздела с геометрической нейтрали по вращению якоря возникает еще продольная реакция якоря. Если количество витков в катушке возбуждения (на полюсе) wH, то ток возбуждения, соответствующий общей размагничивающей реакции Fad якоря,
Результирующая намагничивающая сила, создающая основной магнитный поток в генераторе, определяется током /в<р = /В1 — 1ва и соответствующая этому току э. д. с. равна i?22. Напряжение на зажимах генератора, согласно уравнению (7-5), будет U± = Е22 /2г2. Соответствующая этому напряжению точка С лежит на нагрузочной характеристике 2, а разность Е2г — Ux определяет общее изменение напряжения при переходе от холостого хода к нагрузке /2 при токе возбуждения /В1.
Прямоугольный треугольник ABC, сторона которого АВ соответствует реакции Fa& якоря в масштабе тока возбуждения, и сторона ВС — падению напряжения /2г2 в масштабе напряжения, называется характеристическим треугольником.
При постоянной нагрузке падение напряжения /2г2 остается практически постоянным, а размагничивающее действие реакции якоря изменяется, поэтому в треугольниках ABC, АхВх и А2В2С2 стороны ВС = ВхСг = В2С2 и AXBX < АВ < А2В2.
При снятых характеристиках холостого хода и нагрузочной построение характеристического треугольника позволяет определить размагничивающее действие реакции якоря. Для этого необходимо при установленном токе возбуждения /В1 определить напряжение на зажимах генератора UA (точку С) и прибавить к нему падение напряжения в цепи якоря /2г2. Затем через точку В провести линию параллельную оси абсцисс до пересечения с характеристикой холостого хода. Полученный отрезок АВ является размагничивающей реакцией якоря в масштабе тока возбуждения.
Рис. 7-5. Внешняя характеристика генератора независимого возбуждения
В. Внешняя характеристика. При снятии внешней характеристики цепь возбуждения не регулируется, т. е. в генераторе независимого возбуждения ток /в поддерживается постоянным. Путем изменения сопротивления внешней цепи изменяется ток / нагрузки генератора. При увеличении нагрузки напряжение на зажимах генератора уменьшается под влиянием двух причин: реакции якоря и падения напряжения в цепи якоря (рис. 7-5).
По внешней характеристике определяется изменение напряжения генератора: повышение напряжения при снятии нагрузки и понижение при увеличении нагрузки. — Относительное изменение напряжения равно разности напряжения при холостом ходе и напряжения при номинальной нагрузке в долях номинального напряжения (7-9)
Относительное изменение напряжения зависит от сопротивления Цепи якоря и от влияния реакции якоря, в машинах без компенсационной обмотки ДС/jjj составляет 0,05-т-0,15.
Внешнюю характеристику можно построить по характеристике холостого хода и характеристическому треугольнику (рис. 7-6). В координатных осях U и /в строится характеристика 1 холостого хода и характеристический треугольник ABC, определенный ранее по характеристикам холостого хода и нагрузочной для номинального тока /н нагрузки. Характеристический треугольник располагается так же, как на рис. 7-4, т. е. его вертикальный катет ВС совпадает с линией установленного тока возбуждения /в1, а вершина А находится на характеристике холостого хода. Положение вершины С
определяет напряжение U на зажимах генератора при номинальной
нагрузке. Это дает возможность получить две точки внешней’ характеристики 2 в координатных осях / и V для установленного тока возбуждения: напряжение U0, соответствующее холостому ходу, и напряжение Ult соответствующее номинальной нагрузке (рис. 7-6). Промежуточные точки внешней характеристики могут быть получены в предположении, что стороны характеристического треугольника изменяются пропорционально току в цепи якоря. Для половинной нагрузки строится треугольник АХВХСХ с уменьшенными в два раза сторонами. Этот треугольник располагается таким образом, чтобы катет ВхСг совпадал с линией установленного тока возбуждения /в1, а вершина находилась на характеристике холостого хода, тогда положение вершины Сх определит величину напряжения U2 для половинной нагрузки генератора. Таким же образом может быть определено напряжение и для других значений нагрузки.
Рис. 7-6. Построение внешней характеристики генератора независимого возбуждения
Г. Регулировочная характеристика. Из внешней характеристики следует, что для поддержания постоянства напряжения на зажимах генератора при уменьшении нагрузки требуется также уменьшать ток возбуждения, а при увеличении нагрузки увеличивать ток возбуждения.
На рис. 7-7 показана регулировочная характеристика, снятая при увеличении нагрузки от нуля до номинальной. В этом случае изменение тока возбуждения определяется отношением
(7-10)
Регулировочная характеристика, так же как внешняя, может быть построена по характеристике холостого хода и характеристическому треугольнику.
Д. Характеристика короткого замыкания. Эта характеристика снимается при напряжении на зажимах генератора, равном нулю, и
строится зависимость / = / (7В), которая обычно выражается прямой линией (рис. 7-8).
Генераторы независимого возбуждения обеспечивают достаточное для практики постоянство напряжения без регулирования его при изменении нагрузки и устойчивую работу при изменении напряжения от нуля до номинального значения.
Рис. 7-8. Характеристика короткого замыкания генератора независимого возбуждения
Недостатком генераторов является необходимость источника постоянного тока для возбуждения. Однако в некоторых случаях
Рис. 7-7. Регулировочная характеристика генератора независимого возбуждения
независимость напряжения цепи возбуждения от напряжения генератора используется как для регулирования напряжения генератора в большом диапазоне, так и для возможности выполнения обмотки возбуждения.
Генераторы независимого возбуждения применяются в установках, где требуется широкий диапазон регулирования напряжения и при напряжении до 12 в и свыше 500 в, когда изготовление обмотки параллельного возбуждения затруднено.
Генератор постоянного тока — это машина, вырабатывающая электрическую энергию постоянного тока. Он состоит из двух основных частей, а именно: (1) обмотка возбуждения и (2) обмотка якоря.
Обмотка возбуждения
Предусмотрен на необходимых опорах. Эти полюса установлены на статоре и выступают внутрь по направлению к ротору. Общее количество полюсов всегда четное число. Все эти столбы идентичны по конструкции.Их сердечники сделаны из тонких пластин стали, а их обмотки — из медных проводов. Все эти полюса симметрично установлены на статоре с чередованием полярностей, то есть за «северным» полюсом следует «южный» полюс, за которым, в свою очередь, следует другой «северный» полюс и так далее. Медные обмотки всех этих полюсов соединены вместе, образуя цепь, известную как «ПОЛЕВАЯ ОБМОТКА».
Для обмотки возбуждения всегда требуется постоянный ток. Обмотка возбуждения требует относительно небольшой мощности постоянного тока для создания достаточно сильного магнитного поля.Концы полюсных сердечников имеют особую кривизну, известную как «полюсный башмак». При такой кривизне магнитный поток, создаваемый полюсами, равномерно распределяется почти по всей поверхности якоря (т. Е. Ротора), так что все проводники якоря находятся в магнитном поле полюсов.
Обмотка якоря
Ротор машины состоит из тонких круглых пластин стали. он называется сердечником арматуры. Ламинированная структура используется для уменьшения магнитных потерь, а также для удобства конструкции.Прямоугольные пуансоны вырезаются по периферии круглых пластин. Благодаря этим пуансонам на поверхности сердечника якоря образуются прорези. В эти пазы вставляются медные проводники. Они называются «проводниками арматуры». Все эти проводники соединены вместе, образуя полностью замкнутую цепь, известную как «Обмотка якоря». Это обмотка, в которой вырабатывается электричество.
Коммутатор
Является частью арматуры. Он установлен на валу.Он состоит из ряда медных сегментов. Чт
.Генератор постоянного тока 2 — Конспекты 2 — Электрическая машина 1
ГЕНЕРАТОРЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА
1 U.1 Принцип генератора
Электрический генератор — это машина, которая преобразует механическую энергию
(или мощность) в электрическую энергию (или мощность) . В нем создается индуцированная ЭДС
согласно закону электромагнитной индукции Фарадея. Этот ЭДС
вызывает протекание тока, если цепь проводника замкнута.
Следовательно, двумя основными существенными частями электрического генератора являются:
a) Магнитное поле.
b) Проводник или проводники, которые могут двигаться, чтобы разрезать поток.
Генераторы приводятся в движение источником механической энергии, который
обычно называют первичным двигателем генератора (паровая турбина, дизельный двигатель
или даже электродвигатель).
1 U.2 Генератор простого контура
На рис. (1.1) показана однооборотная прямоугольная медная катушка (AA’BB ‘), вращающаяся вокруг собственной оси
в магнитном поле, создаваемом постоянными магнитами
или электромагниты.Два конца катушки соединены с двумя скользящими кольцами
, которые изолированы друг от друга и от центрального вала. Две собирающие щетки
(угольные или медные) прижимаются к контактным кольцам. Вращающаяся катушка
может называться (якорь), а магниты — (магниты поля
).
Одним из способов создания переменного напряжения является вращение катушки с проволокой с постоянной угловой скоростью
в фиксированном магнитном поле, рис. (1.1). (контактные кольца и щетки
подключают катушку к нагрузке).Величина результирующего напряжения
пропорциональна скорости, с которой линии потока обрезаются (закон Фарадея
), и его полярность зависит от направления движения сторон катушки
через поле
Направление индуцированного ЭДС может быть предварительно определена с помощью правила
Flemings RUightU-hand (часто называемого правилом generUatorU) рис. (1.2).
FUirstU палец — FUieldU
ThumUbU — MUotionU
второй палец — EU.Um.f
Поскольку скорость режущего флюса изменяется со временем, результирующее напряжение
также будет меняться со временем. Например, в (a), поскольку стороны катушки перемещаются на
параллельно полю, силовые линии не отсекаются, и индуцированное напряжение на
в этот момент (и, следовательно, ток) равно нулю. (это определяется как положение катушки 0
°
PP
). Когда катушка вращается из положения 0
°
PP, стороны катушки
AA
⁄
PP и BB
⁄
PP пересекают силовые линии, следовательно, напряжение нарастает, достигая пика
, когда поток сокращается с максимальной скоростью в позиции 90
°
PP, как в (b).Обратите внимание на
полярность напряжения и направление тока. По мере дальнейшего вращения катушки на
напряжение уменьшается, достигая нуля в положении P 180
°
P, когда стороны катушки
снова перемещаются параллельно полю, как показано на (c). В этот момент катушка
прошла пол-оборота. Во время второй половины оборота стороны катушки
сокращают поток в направлениях, противоположных тому, что они делали в первой половине
оборота, следовательно, полярность индуцированного напряжения меняется на противоположную.Как указано в пункте (d)
, напряжение достигает пика в точке 270
°
PP, и, поскольку полярность напряжения
изменилась, изменилось и направление тока. Когда
катушка достигает положения 380
°
PP, напряжение снова равно нулю, и цикл
начинается заново. На рис. (1.1) показан один цикл результирующего сигнала. Поскольку
катушка вращается непрерывно, создаваемое напряжение будет иметь повторяющуюся, периодическую форму волны
, как вы видели на рис.(1.1). E.m.f. сгенерировано с одной стороны
петли = Blv.cosθ, а общая ЭДС. сгенерировано в контуре = 2 × Blv.cosθ (вольт),
, где
(B): плотность потока в (тесла), (l): длина в (метрах), (v): скорость проводника
, равна измеряется в метрах в секунду.
1 U.3 Конструкция генераторов постоянного тока
Детали простого генератора постоянного тока показаны на рис. (1.3). Принцип работы
генератора постоянного тока аналогичен принципу работы генератора переменного тока
, который обсуждался ранее.Вращающаяся катушка якоря проходит через
магнитное поле, которое возникает между северной и южной полярностями постоянных магнитов или электромагнитов
. При вращении катушки
электромагнитная индукция вызывает индукцию тока в катушке. Вырабатываемый ток
— это переменный ток. Однако можно преобразовать
переменного тока, индуцируемого в якорь, в форму постоянного тока
. Преобразование переменного тока в постоянный осуществляется
с помощью коммутатора.Проводники якоря генератора постоянного тока
подключены к сегментам коммутатора.
Коммутатор, показанный на рис. (1.3) имеет два сегмента, которые
изолированы друг от друга и от вала машины, на которой она
вращается. Конец каждого проводника якоря подсоединяется к каждому сегменту коммутатора
. Назначение коммутатора — реверсировать подключение катушки якоря
к цепи внешней нагрузки, в то же время, когда в катушке якоря
меняет направление на обратное.Это приводит к тому, что постоянный ток с правильной полярностью
будет постоянно подаваться на нагрузку.
Рисунок (1.2) Правило правой руки Флеминга.
Рис. (1.3) Простой чертеж основных частей генератора постоянного тока
Рис. (1.4) Формы выходных сигналов генератора постоянного тока. (A) Пульсирующий постоянный ток, создаваемый простым однокатушечным генератором. (B) Чистый постоянный ток, созданный более сложным генератором, использующим много витков провода. и много сегментов коммутатора.
٥ ٢٠١٠-٢٠١١
1 U.4.2 Волновая обмотка U
Волновая обмотка — это альтернативный способ подключения катушек ротора (якоря)
к сегментам коммутатора.На рис. (1.6) показана простая волновая обмотка
. В этой обмотке симплексной волны каждая вторая катушка ротора соединяет
обратно с сегментом коммутатора, смежным с началом первой катушки.
Следовательно, между соседними сегментами коммутатора
расположены две последовательно соединенные катушки. Кроме того, поскольку каждая пара катушек между соседними сегментами
имеет сторону под каждой поверхностью полюса, все выходное напряжение является суммой
эффектов каждого полюса, и дисбаланса напряжений быть не может.wave
обмоток, генераторы вырабатывают более высокое напряжение и малый ток на выходе,
, поскольку количество катушек, соединенных последовательно между сегментами коммутатора, позволяет создать высокое напряжение
легче, чем с коленчатыми обмотками.
a = 2 односторонние обмотки
Рис. (1.6) Машина постоянного тока с волновой обмоткой.
1 U.5 Электродвижущая сила (ЭДС) Уравнение
Индуцированное напряжение в любой данной машине зависит от трех факторов:
1. Поток φ в машине
2.Скорость ω ротора машины.
3. Константа, зависящая от конструкции станка.
Напряжение на выходе из якоря реальной машины равно количеству
проводов на один путь прохождения тока во время напряжения на каждом проводе. Напряжение
в любом отдельном проводе под лицевыми сторонами полюсов ранее было
.
ein = Blv
Где B, плотность потока, измеряется в теслах, l, длина
проводника в магнитном поле измеряется в метрах, а v, скорость
проводника, измеряется в метрах в секунду.
Таким образом, напряжение на якоре реальной машины составляет
a
ZBlv
EA
undefinedГде (Z) — общее количество проводников, а (a) — количество
путей тока. Скорость каждого проводника в роторе может быть выражена v
= rω, где r — радиус ротора, ω, угловая скорость в радианах на
секунд, поэтому
a
ZBlr EA
Это напряжение можно выразить в более удобной форме, отметив
, что поток полюса равен плотности потока под полюсом, умноженной на площадь полюса
:
φ = BAp
Ротор машины имеет форму цилиндра, поэтому его площадь составляет
A = 2 πrl
1 ед.6 типов генераторов постоянного тока
Генераторы постоянного тока классифицируются в соответствии с тем, как магнитное поле
создается в статоре машины. Таким образом, существует три основных генератора постоянного тока
классификации (1) поле постоянного магнита
(2) отдельно возбужденное поле и (3) самовозбуждающееся поле.
(1) поле постоянного магнита
Машины постоянного тока с постоянным магнитом широко используются в большом количестве
маломощных приложений. Обмотка возбуждения заменена постоянным магнитом
, что упрощает конструкцию.Главным среди них является то, что они
не требуют внешнего возбуждения и связанного с ним рассеяния мощности, чтобы
создавали магнитные поля в машине, пространство, необходимое для постоянных магнитов
, может быть меньше, чем требуется для обмотки возбуждения,
и таким образом, машина может быть меньше, а в некоторых случаях дешевле, чем их
противоположных частей с внешним возбуждением. Обратите внимание, что ротор этой машины
состоит из обычного якоря постоянного тока с сегментами коммутатора и
щеток.
Рис. (1.7) Поперечное сечение типичной машины с постоянными магнитами.
(2) Поле с раздельным возбуждением
Генераторы с раздельным возбуждением — это генераторы, полевые магниты которых
запитаны от независимого внешнего источника постоянного тока. Это
, схематически показанное на рис. (1.8).
Рис. (1.8) Упрощенное изображение отдельно стоящего генератора постоянного тока.
(b) Последовательно с обмоткой
В этом случае обмотки возбуждения соединяются последовательно с проводниками якоря
рис.(1.10). Поскольку они пропускают ток полной нагрузки, они состоят из
относительно небольшого числа витков толстого провода или лент. Такие генераторы
используются редко, за исключением специальных целей.
Рис. (1.10) Упрощенное изображение самовозбуждающегося генератора постоянного тока с последовательной обмоткой.
(c) Составная обмотка
Генератор постоянного тока со сложной обмоткой имеет два набора обмоток возбуждения. Один комплект
состоит из обмоток с низким сопротивлением и включен последовательно с цепью якоря
.Другой комплект выполнен из высокоомного провода и состоит из
, включенных параллельно цепи якоря. Генератор постоянного тока
с комбинированной обмоткой, показанный на рисунке (1.11), может быть короткошунтирующим или длинным —
. В составном генераторе шунтирующее поле сильнее, чем поле серии
. Когда последовательное поле помогает шунтирующему полю, генератор называется
кумулятивно-составным. С другой стороны, если последовательное поле противостоит шунтирующему полю
, генератор называется дифференциально составным.
Различные типы генераторов постоянного тока показаны отдельно на рис.
(1,12).
Рис. (1.11) Упрощенное изображение генератора постоянного тока с комбинированной обмоткой
ExampleU (1.2): U Шунтирующий генератор выдает 450 А при 230 В, а сопротивление
шунтирующего поля и якоря составляет 50 Ом и 0,03 Ом соответственно.
Рассчитайте сгенерированную ЭДС.
Ответы: 243,6 В
Решение: U
Пример U (1.3): U 8-полюсный шунтирующий генератор постоянного тока с 778 волновым соединением
токопроводов якоря и на 500 р.вечера. обеспечивает нагрузку с сопротивлением 12,5 Ом
при напряжении на клеммах 250 В. Сопротивление якоря составляет 0,24 Ом
, а сопротивление поля составляет 250 Ом. Найдите: (а) ток якоря, (б) наведенную ЭДС
и (в) поток на полюс.
Ответы: (а) 21 А, (б) 255,04 В, (в) 9,83 мВт
Решения:
1 U.7 Реакция якоря
Под реакцией якоря понимается влияние магнитного поля, создаваемого током якоря
на распределение магнитного потока под основными полюсами генератора
.Магнитное поле якоря имеет два эффекта:
(а) оно размагничивает или ослабляет основной поток.
(б) перекрестно намагничивает или искажает его.
Первый эффект приводит к снижению напряжения генератора, а второй — к искрообразованию
на щетках. Эти эффекты хорошо проиллюстрированы на рис. (1.13)
, на котором показано распределение потока биполярного генератора, когда в проводниках якоря отсутствует ток
.
Магнитная нейтральная ось (М.NA) можно определить как ось, вдоль которой
no (ЭДС) образуется в проводниках якоря, потому что они затем перемещаются
параллельно линиям магнитного потока, или (MNA) — ось, которая перпендикулярна
проходящему потоку. через якорь всегда проходят щетки по
(MNA).
Обычно магнитная нейтральная ось смещается в направлении движения для
генератора и противоположно направлению движения для двигателя.
Кроме того, величина сдвига зависит от величины тока ротора
и, следовательно, от нагрузки машины.
Сдвиг M.N.A ω
α Рис. (1.13)
1 Компенсирующие обмотки U.8
Используются для больших машин постоянного тока. Их функция
нейтрализует перекрестное намагничивание реакции якоря. Компенсирующие обмотки
встроены в пазы полюсных башмаков и соединены последовательно с якорем
на таком расстоянии, что ток в них
протекает в направлении, противоположном току, протекающему в проводниках якоря непосредственно
ниже с полюсными наконечниками.Элементарная схема компенсирующей обмотки
показана на рис. (1.14)
Ампер-витки компенсирующей обмотки равны и противоположны тем
за счет проводников якоря, находящихся напротив торца полюса.
B A C
Компенсирующая обмотка
Компенсирующая обмотка
Рисунок (1.14)
.Разница между генераторами переменного и постоянного тока в табличной форме
- Классы
- Класс 1-3
- Класс 4-5
- Класс 6-10
- Класс 11-12
- КОНКУРСНЫЙ ЭКЗАМЕН
- BNAT 000 NC
- 000 NC Книги
- Книги NCERT для класса 5
- Книги NCERT для класса 6
- Книги NCERT для класса 7
- Книги NCERT для класса 8
- Книги NCERT для класса 9
- Книги NCERT для класса 10
- Книги NCERT для класса 11
- Книги NCERT для класса 12
- NCERT Exemplar
- NCERT Exemplar Class 8
- NCERT Exemplar Class 9
- NCERT Exemplar Class 10
- NCERT Exemplar Class 11
- NCERT 9000 9000
- NCERT Exemplar Class
- Решения RS Aggarwal, класс 12
- Решения RS Aggarwal, класс 11
- Решения RS Aggarwal, класс 10 90 003 Решения RS Aggarwal класса 9
- Решения RS Aggarwal класса 8
- Решения RS Aggarwal класса 7
- Решения RS Aggarwal класса 6
- Решения RD Sharma
- RD Sharma Class 6 Решения
- Решения RD Sharma Решения RD Sharma Class 8
- Решения RD Sharma Class 9
- Решения RD Sharma Class 10
- Решения RD Sharma Class 11
- Решения RD Sharma Class 12
- 000 NC Книги
- PHYSICS
- Механика
- Оптика
- Термодинамика Электромагнетизм
- ХИМИЯ
- Органическая химия
- Неорганическая химия
- Периодическая таблица
- MATHS
- Теорема Пифагора 0004
- 000300030004 9000
- Простые числа
- Взаимосвязи и функции
- Последовательности и серии
- Таблицы умножения
- Детерминанты и матрицы
- Прибыль и убыток
- Полиномиальные уравнения
- Деление фракций
- BNAT 000 NC
- 000
- 000
- 000
- 000
- 000
- 000 Microology
- 000
- 000 Microology
- 000 BIOG3000
- FORMULAS
- Математические формулы
- Алгебраические формулы
- Тригонометрические формулы
- Геометрические формулы
- КАЛЬКУЛЯТОРЫ
- Математические калькуляторы
- 0003000 PBS4000
- 000300030002 Примеры калькуляторов химии Класс 6
- Образцы бумаги CBSE для класса 7
- Образцы бумаги CBSE для класса 8
- Образцы бумаги CBSE для класса 9
- Образцы бумаги CBSE для класса 10
- Образцы бумаги CBSE для класса 11
- Образцы бумаги CBSE чел для класса 12
- Классы
- CBSE Контрольный документ за предыдущий год
- CBSE Контрольный документ за предыдущий год Класс 10
- Контрольный документ за предыдущий год CBSE, класс 12
- HC Verma Solutions
- HC Verma Solutions Class 11 Physics
- Решения HC Verma, класс 12, физика
- Решения Лакмира Сингха
- Решения Лакмира Сингха, класс 9
- Решения Лакмира Сингха, класс 10
- Решения Лакмира Сингха, класс 8
- Заметки CBSE
- CBSE Notes
- Примечания CBSE класса 7
- Примечания CBSE класса 8
- Примечания CBSE класса 9
- Примечания CBSE класса 10
- Примечания CBSE класса 11
- Примечания CBSE класса 12
- Примечания к редакции
- CBSE Class
- Примечания к редакции класса 10 CBSE
- Примечания к редакции класса 11 CBSE 9000 4
- Примечания к редакции класса 12 CBSE
- Дополнительные вопросы CBSE
- Дополнительные вопросы по математике класса 8 CBSE
- Дополнительные вопросы по науке 8 класса CBSE
- Дополнительные вопросы по математике класса 9 CBSE
- Дополнительные вопросы по науке класса 9 CBSE
Дополнительные вопросы по математике для класса 10
- CBSE Class
- Дополнительные вопросы по науке, класс 10 по CBSE
- , класс 3
- , класс 4
- , класс 5
- , класс 6
- , класс 7
- , класс 8
- , класс 9 Класс 10
- Класс 11
- Класс 12
- Решения NCERT для класса 11
- Решения NCERT для класса 11 по физике
- Решения NCERT для класса 11 Химия Решения для биологии класса 11
- Решения NCERT для математики класса 11 9 0003 NCERT Solutions Class 11 Accountancy
- NCERT Solutions For Класс 12 по физике
- Решения NCERT для химии класса 12
- Решения NCERT для класса 12 по биологии
- Решения NCERT для класса 12 по математике
- Решения NCERT Класс 12 Бухгалтерия
- Решения NCERT, класс 12, бизнес-исследования
- Решения NCERT, класс 12 Экономика
- NCERT Solutions Class 12 Accountancy Part 1
- NCERT Solutions Class 12 Accountancy Part 2
- NCERT Solutions Class 12 Micro-Economics
- NCERT Solutions Class 12 Commerce
- NCERT Solutions Class 12 Macro-Economics
- Решения NCERT для математики класса 4
- Решения NCERT для класса 4 EVS
- Решения NCERT для математики класса 5
- Решения NCERT для класса 5 EVS
- Решения NCERT для математики класса 6
- Решения NCERT для науки класса 6
- Решения NCERT для социальных наук класса 6
- Решения NCERT для класса 6 Английский
- Решения NCERT для класса 7 Математика
- Решения NCERT для класса 7 Наука
- Решения NCERT для класса 7 по социальным наукам
- Решения NCERT для класса 7 Английский
- Решения NCERT для класса 8 Математика
- Решения NCERT для класса 8 Science
- Решения NCERT для социальных наук 8 класса
- Решение NCERT ns для класса 8 Английский
- Решения NCERT для социальных наук класса 9
- Решения NCERT для математики класса 9 Глава 1
- Решения NCERT для Математика класса 9 Глава 2
- Решения NCERT для математики класса 9 Глава 3
- Решения NCERT для математики класса 9 Глава 4 Решения NCERT
- для математики класса 9 Глава 5
- Решения NCERT для математики класса 9 Глава 6
- Решения NCERT для Математика класса 9 Глава 7
- Решения NCERT для математики класса 9 Глава 8 Решения NCERT
- для математики класса 9 Глава 9 Решения NCERT
- для математики класса 9 Глава 10
- Решения NCERT для математики класса 9 Глава 11
- Решения NCERT для Математика класса 9 Глава 12
- Решения NCERT для математики класса 9 Глава 13 Решения
- NCERT для математики класса 9 Глава 14
- Решения NCERT для математики класса 9 Глава 15
- Решения NCERT для науки класса 9 Глава 1
- Решения NCERT для науки класса 9 Глава 2
- Решения NCERT для класса 9 Наука Глава 3
- Решения NCERT для Науки Класса 9 Глава 4
- Решения NCERT для Науки Класса 9 Глава 5
- Решения NCERT для Науки Класса 9 Глава 6
- Решения NCERT для Науки Класса 9 Глава 7
- Решения NCERT для Класса 9 Наука Глава 8
- Решения NCERT для Науки Класса 9 Глава 9
- Решения NCERT для Науки Класса 9 Глава 10
- Решения NCERT для Науки Класса 9 Глава 12
- Решения NCERT для Науки Класса 9 Глава 11
- Решения NCERT для Класса 9 Наука Глава 13
- Решения NCERT для класса 9 Наука Глава 14
- Решения NCERT для класса 9 по науке Глава 15
- Решения NCERT для класса 10 по социальным наукам
- Решения NCERT для математики класса 10 Глава 1
- Решения NCERT для математики класса 10 Глава 2
- Решения NCERT для математики класса 10 Глава 3
- Решения NCERT для математики класса 10 Глава 4
- Решения NCERT для математики класса 10 Глава 5
- Решения NCERT для математики класса 10 Глава 6
- Решения NCERT для математики класса 10 Глава 7
- Решения NCERT для математики класса 10 Глава 8
- Решения NCERT для математики класса 10 Глава 9 Решения NCERT
- для математики класса 10 Глава 10 Решения
- NCERT для математики класса 10 Глава 11
- Решения NCERT для математики класса 10 Глава 12
- Решения NCERT для математики класса 10 Глава 13
- NCERT Sol Решения NCERT для математики класса 10 Глава 14
- Решения NCERT для математики класса 10 Глава 15
- Решения NCERT для науки класса 10 Глава 1
- Решения NCERT для науки класса 10 Глава 2
- Решения NCERT для науки класса 10, глава 3
- Решения NCERT для науки класса 10, глава 4
- Решения NCERT для науки класса 10, глава 5
- Решения NCERT для науки класса 10, глава 6
- Решения NCERT для науки класса 10, глава 7
- Решения NCERT для науки 10 класса, глава 8
- Решения NCERT для науки класса 10 Глава 9
- Решения NCERT для науки класса 10 Глава 10
- Решения NCERT для науки класса 10 Глава 11
- Решения NCERT для науки класса 10 Глава 12
- Решения NCERT для науки 10 класса Глава 13
- Решения NCERT для науки 10 класса Глава 14
- Решения NCERT для науки класса 10 Глава 15 Решения NCERT
- для науки класса 10 Глава 16
- Class 11 Commerce Syllabus
- ancy Account
- Учебный план по бизнесу, класс 11
- Учебный план по экономике, класс 11
- Учебный план по коммерции, класс 12
- Учебный план по бухгалтерии, класс 12
- Учебный план по бизнесу, класс 12
- Учебный план по экономике, класс 12 9000 9000
- Образцы документов по коммерции класса 11
- Образцы документов по коммерции класса 12
- TS Grewal Solutions
- TS Grewal Solutions Class 12 Accountancy
- TS Grewal Solutions Class 11 Accountancy
- Отчет о движении денежных средств
- Что такое Entry eurship
- Защита прав потребителей
- Что такое основной актив
- Что такое баланс
- Формат баланса
- Что такое акции
- Разница между продажей и маркетингом
- ICSE
- Документы ICSE
- Вопросы ICSE
- ML Aggarwal Solutions
- ML Aggarwal Solutions Class 10 Maths
- ML Aggarwal Solutions Class 9 Maths
- ML Aggarwal Solutions Class 8 Maths
- ML Aggarwal Solutions Class 7 Maths
- ML 6 Maths
- ML Aggarwal Solutions Class 6 Maths
- ML Aggarwal Solutions Class
- Selina Solutions
- Selina Solutions для класса 8
- Selina Solutions для Class 10
- Selina Solutions для Class 9
- Frank Solutions
- Frank Solutions для математики класса 10
- Frank Solutions для математики класса 9
- Класс ICSE 9000 2
- ICSE Class 6
- ICSE Class 7
- ICSE Class 8
- ICSE Class 9
- ICSE Class 10
- ISC Class 11
- ISC Class 12
- Пробный тест IAS 2019 1
- Пробный тест IAS 2019 2
- Экзамен KPSC KAS
- Экзамен UPPSC PCS
- Экзамен MPSC
- Экзамен RPSC RAS
- TNPSC Group 1
- APPSC Group 1
- Экзамен BPSC
- WBPS3000 Экзамен 9000 MPC 9000 9000 MPC4000 Jam
- Ключ ответов UPSC 2019
- IA S Coaching Бангалор
- IAS Coaching Дели
- IAS Coaching Ченнаи
- IAS Coaching Хайдарабад
- IAS Coaching Mumbai
- BYJU’SEE
- 9000 JEE 9000 Основной документ JEE 9000 JEE 9000
- Вопросник JEE
- Биномиальная теорема
- Статьи JEE
- Квадратичное уравнение
- Программа BYJU NEET
- NEET 2020
- NEET Приемлемость 9000 Критерии 9000 NEET4 9000 NEET 9000 Пример 9000 9000 NEET
- Поддержка
- Разрешение жалоб
- Служба поддержки
- Центр поддержки
- GSEB
- GSEB Syllabus
- GSEB4
- GSEB3 Образец статьи GSEB3
004 - MSBSHSE
- MSBSHSE Syllabus
- MSBSHSE Учебники
- Образцы статей MSBSHSE
- Вопросники MSBSHSE
- AP Board
- APSCERT
- Syll
- AP 9000SC4
- Syll
- AP
- Syll 9000SC4
- Syll
- Syll
- MP Board
- MP Board Syllabus
- MP Board Образцы документов
- Учебники MP Board
- Assam Board
- Assam Board Syllabus
- Assam Board Учебники 9000 9000 Board4 BSEB
- Bihar Board Syllabus
- Bihar Board Учебники
- Bihar Board Question Papers
- Bihar Board Model Papers
- BSE Odisha
- Odisha Board Syllabus
- Odisha Board Syllabus
- Odisha Board Syllabus
- Программа PSEB
- Учебники PSEB
- Вопросники PSEB
- RBSE
- Rajasthan Board Syllabus
- RBSE Учебники
- RBSE Question Papers
- HPBOSE 000 HPBOSE
- HPBOSE
- JKBOSE
- Программа обучения JKBOSE
- Образцы документов JKBOSE
- Шаблон экзамена JKBOSE
- TN Board
- TN Board Syllabus
- TN Board 9000 Papers 9000 TN Board 9000 Papers 9000 9000 Paper Papers 9000 TN Board 9000 4 JAC
- Программа JAC
- Учебники JAC
- Вопросники JAC
- Telangana Board
- Telangana Board Syllabus
- Telangana Board Учебники
- Papers Telangana Board Учебники
- Учебный план KSEEB
- Типовой вопросник KSEEB
- KBPE
- Учебный план KBPE
- Учебники KBPE
- Документы по KBPE
- 9000 Доска UPMSP 9000 Доска UPMSP 9000 Доска UPMSP 9000
- Совет по Западной Бенгалии
- Учебный план Совета по Западной Бенгалии
- Учебники для Совета по Западной Бенгалии
- Вопросы для Совета по Западной Бенгалии
- UBSE
- TBSE
- Гоа Совет
- 000
- NBSE0003 Board
- Manipur Board
- Haryana Board
- Государственные экзамены
- Банковские экзамены
- Экзамены SBI
- Экзамены IBPS
- Экзамены RBI
- IBPS
03
- Экзамены SSC 9SC2
- SSC GD
- SSC CPO 900 04
- SSC CHSL
- SSC CGL
- Банковские экзамены
- Экзамены RRB
- RRB JE
- RRB NTPC
- RRB ALP
- O Экзамены на страхование
- LIC4
- LIC4 9000 ADF UPSC CAPF
- Список статей государственных экзаменов
- Класс 1
- Класс 2
- Класс 3
- Вопросы по физике
- Вопросы по химии
- Вопросы по химии
- Вопросы
- Вопросы науки