Генераторы постоянного тока с самовозбуждением. Условия самовозбуждения.

К генераторам постоянного тока с самовозбуждением относятся генераторы параллельного возбуждения, генераторы последовательного возбуждения и генераторы смешанного возбуждения.

Для того чтобы на зажимах генератора с самовозбуждением появилось напряжение, необходимо выполнить ряд условий самовозбуждения. Рассмотрим ряд условий самовозбуждения на примере генератора с параллельным возбуждением.

Схема генератора постоянного тока с параллельным возбуждением.

Для того чтобы на зажимах генератора параллельного возбуждения появилось напряжение, нужно привести генератор во вращение от постороннего источника механической энергии. При этом должны быть выполнены следующие условия:

1. Генератор должен обладать остаточным магнетизмом. В этом случае на зажимах якоря генератора появится напряжение. Появившееся напряжение остаточного магнетизма прикладывается к обмотке генератора, по ней начинает протекать ток, и в обмотке возбуждения создается магнитный поток.

2. Магнитный поток обмотки возбуждения должен быть направлен согласно с потоком остаточного магнетизма, т.е. потоки должны складываться. Два потока, сложившись, приводят к увеличению напряжения на якоре генератора, которое прикладывается к обмотке возбуждения, вызывает увеличения магнитного потока и дальнейшее увеличение напряжения на генераторе.

Возбуждение генератора проходит по характеристике холостого хода.

Если магнитные потоки обмотки возбуждения и остаточного магнетизма будут направлены встречно, произойдет размагничивание машины и включение ее будет невозможно. Чтобы этого не произошло, на корпусе генератора параллельного возбуждения или смешанного возбуждения отливается стрелка, показывающая в какую сторону должен вращаться якорь, чтобы не произошло размагничивание.

Увеличение напряжения на генераторе с параллельным возбуждением будет происходить, пока характеристика цепи возбуждения R_вi_в не пересечется с характеристикой холостого хода. Эти характеристики должны пересекаться на нелинейной части характеристики холостого хода. Угол наклона α зависит от величины сопротивления цепи возбуждения. Если сопротивление R_в цепи возбуждения будет большим, точка пересечения характеристик перейдет в область насыщения, и генератор не будет регулироваться. Если сопротивление будет мало, то характеристика цепи возбуждения может стать касательной к характеристике холостого хода, тогда машина не будет возбуждаться.

Характеристики при самовозбуждении генератора постоянного тока с параллельным возбуждением при различных сопротивлениях цепи возбуждения.

Генераторы электрические с самовозбуждением — Энциклопедия по машиностроению XXL

Генератор типа СМГ-26 системы с расщеплёнными полюсами и с самовозбуждением имеет 4 полюса (фиг. 7). Полярность полюсов не чередуется, как обычно, а 2 северных и 2 южных расположены рядом, поэтому генератор в магнитном и электрическом отношениях является двухполюсным.  [c.277]

В развитии электрических машин крупным шагом вперед явилось создание генератора с кольцевым якорем [14, с. 112], предложенного в 1870 г. французским изобретателем (бельгийцем по происхождению) 3. Т. Граммом. В изобретении Грамма особенно перспективной оказалась мысль снабдит]) кольцевым якорем машину с самовозбуждением. Динамомашина  [c.52]

Электропривод переменного тока позволяет питать двигатели от внешней электрической сети общего назначения и использовать генератор для питания посторонних потребителей тока напряжением 380 В. Генераторы выполняют по схеме с самовозбуждением через встроенный блок кремниевых выпрямителей. Первоначальный импульс возбуждения подается от аккумуляторной батареи базового автомобиля. Для автоматического поддержания напряжения при изменении нагрузки генераторы имеют стабилизирующие устройства.   [c.9]

Электрооборудование крана питается трехфазным током напряжением 380 В от силовой установки или от внешней сети. Переключается питание трехполюсным переключателем. В качестве силовой установки использован дизель-генер(атор переменного тока ДГ-75-3, состоящий из дизеля К-661 и синхронного генератора трехфазного тока ЕСС-93-4М с самовозбуждением через встроенные кремниевые выпрямители. Принципиальная электрическая схема аналогична схемам кранов серии ДЭК. Характеристики электродвигателей и тормозов приведены в табл. 54.  

[c.142]

Наиболее распространенным источником электрического тока повышенной частоты для питания ультразвуковых преобразователей являются ламповые генераторы с самовозбуждением и генераторы независимого возбуждения.  [c.450]

Сварочные генераторы являются электрическими машинами постоянного тока, которые в зависимости от конструктивных особенностей могут иметь различные внешние характеристики. Падающая внешняя характеристика генераторов обеспечивается либо специальной схемой включения обмоток возбуждения, либо особой конструкцией полюсов статора и якоря.

На рис. 196, а представлена схема сварочного генератора с самовозбуждением с параллельной намагничивающей 2 и последовательной размагничивающей 3 обмотками возбуждения. Эти обмотки генератора включены таким образом, что создаваемые ими магнитные потоки направлены навстречу друг другу. При этом намагничивающий поток Фн не зависит от нагрузки, а размагничивающий поток Фр возрастает по мере увеличения сварочного тока. В результате взаимодействия магнитных потоков генератор имеет падающую внешнюю   [c.305]

В автомобильных генераторах постоянного тока обмотка возбуждения включена параллельно потребителям электрической энергии и питается от обмотки якоря самого генератора. Такие генераторы называют генераторами с самовозбуждением.  [c.38]

Рис. 5.8. Электрическая схема генератора с самовозбуждением и последовательной размагничивающей обмоткой

Принципиальная схема сварочного генератора с самовозбуждением и последовательной обмоткой показана на рис. 5.2,111. Как видно из схемы, параллельная обмотка самовозбуждения ОС питается током от основной а и дополнительной с щеток токосъемника якоря. При вращении якоря в его обмотке индуктируется ЭДС за счет остаточного магнетизма главных полюсов, и через щетки а и с в обмотку самовозбуждения начинает поступать ток, образуя магнитный поток Фс, который дополнительно индуктирует ЭДС в обмотке якоря, создавая через щетки а я Ь напряжение холостого хода на выходных зажимах генератора. При сварке в обмотке ПО появится электрический ток, который образует размагничивающий магнитный поток Фп, направленный против потока Фс и уменьшающий ЭДС генератора и напряжение на дуге. Совместные действия магнитных потоков Фс и Фп обеспечивают падающую внешнюю характеристику   [c.68]

Ламповые ультразвуковые генераторы выпускают с независимым возбуждением и с самовозбуждением. В ультразвуковых генераторах с независимым возбуждением (например, УЗГ и УЗМ) можно плавно регулировать частоту электрических коле-  [c. 225]

Генератор постоянного тока, схема которого приведена на фиг. 5, представляет собой шунтовую машину с самовозбуждением. В большинстве случаев один из полюсов соединяют с корпусом генератора, который, в свою очередь, электрически связывают с другими частями автомобиля, т. е. с массой. В Европе, как правило, с массой соединяют минусовый провод (минус) в США, наоборот, с массой обыкновенно соединяют плюсовый провод (плюс).  

[c.289]

Генераторные агрегаты типа АНД ныне сняты с производства, но так как они еще работают на некоторых заводах, коротко остановимся на них. Агрегат состоит из шунтовой динамомашины постоянного тока и трехфазного электромотора, установленных иа общей фундаментной плите. Шунтовые динамомашины с самовозбуждением при коротких замыканиях автоматически снижают ток возбуждения до нуля и поэтому короткое замыкание в гальванических ваннах для них не вредно. Машины на 5000/2500 А и на 10 000/5000 А имеют внешнее возбуждение (от отдельного генератора) и таким автоматическим защитным свойством не обладают. Имеющиеся во всех машинах НД дополнительные. полюса служат для поддержания устойчивого положения электрического диаметра при изменениях нагрузки без необходимости передвигать щетки. Напряжение и сила тока достаточно плавно регулируются реостатом возбуждения.  [c.91]
Магнитное поле создается электромагнитами. Обмотки электромагнитов, которые называются обмотками возбуждения, питаются током, вырабатываемым генератором. Концы обмотки возбуждения подключены к щеткам генератора, т. е. параллельно обмоткам якоря. Такие генераторы называются генераторами с параллельным самовозбуждением (шунтовыми). Они в основном используются в автомобилестроении. В начале работы генератора, пока ток в обмотках возбуждения отсутствует, магнитное поле, в котором вращается якорь, создается за счет остаточного магнетизма в сердечниках электромагнитов. Принципиальная электрическая схема генератора постоянного тока показана на рис. 61.   [c.95]

Движение коробке 5 передается от двигателя базового автомобиля через сцепление, коробку передач 3 и карданный вал 4.

Электрическая схема включает в себя различную аппаратуру управления, с помощью которой производят пуск и остановку двигателей, устанавливают необходимые режимы их работы, а также контролируют работу всех устройств привода. Принципиальная электрическая схема привода автомобильного крана показана на рис.30. Генератор выполнен по схеме самовозбуждения через встроенный блок кремниевых выпрямителей. Для автоматического поддержания напряжения при изменении нагрузки в комплекте с генератором имеется стабилизирующее устройство. Процесс самовозбуждения и принцип работы стабилизирующего устройства подробно описаны в разделе Системы приводов кранов.  [c.67]

Автомобильные генераторы постоянного тока работают по принципу самовозбуждения. При вращении коленчатого вала с ним вместе вращается якорь генератора и секции обмотки якоря пересекают магнитные силовые линии между полюсами корпуса. Вследствие этого в якоре возникает электрический ток, который отводится через коллектор и щетку во внешнюю цепь.

Одновременно часть тока поступает в обмотки возбуждения, что увеличивает магнитный поток между полюсами. Вследствие этого увеличивается ток, вырабатываемый генератором. После полного магнитного насыщения полюсов напряжение и величина вырабатываемого тока будут зависеть от скорости вращения якоря.  

[c.106]

По электрическим схемам сварочные генераторы делятся на генераторы с независимым возбуждением и самовозбуждением. В свою очередь обе группы делятся на ряд подгрупп.  [c.19]

Геликоптеры (вертолеты) 26S, 275 Гелиотроп зеркальный 396 Генераторы электрические магнитоэлектрические 52 синхронные 80, 81 с самовозбуждением 52 Генетика 447 Гидроаэродинамика 289 Гидродинамика 283 Гидроинтеграторы Петровича 393 Гидрометаллургия 129 Гидросамолет 289, 428, 429 Гидроэлектростанции 59, 82—84 Головка решуще-отбойная 91, 92 Горизонт  [c.500]

Сварочный преобразователь состоит из коллекторного или вентильного (безколлекторного) генератора постоянного тока и асинхронного двигателя, установленных на общем валу.

В коллекторных генераторах переменная э. д. с., индуктируемая в якоре, выпрямляется во вращающемся контактном устройстве, называемом коллектором. Внешние характеристики сварочных генераторов и ограничение тока короткого замыкания достигаются с помощью соответствующих электрических схем генераторов. Коллекторные генераторы выпускают следующих схем с независимым возбуждением и размагничивающей последовательной обмоткой с самовозбуждением и размагничивающей последовательной обмоткой (с намагничивающей параллельной и размагничивающей последовательной). Генератор с самовозбуждением менее чувствителен к кратковременным колебаниям напряжения электрической сети, чем гене-  [c.38]

На автомобилях и тракторах применяются генераторы ностоян-ьюго тока с параллельным возбуждением (шунтовые). Обмотка возбуждения в> них включена параллельно потребителям электрической энергии и питается от самого генератора. Такие генераторы называются генераторами с самовозбуждением.  [c. 69]

На рис. 5.9 приведена электрическая схема вентильного сварочного генератора ГД-312 с самовозбуждением, который состоит из индукторного пульсационного синхронного генератора повышенной частоты и бесконтактного выпрямительного устройства, собранного на неуправляемых вентилях 1…У6 по трехфазной мостовой схеме выпрямления. При пуске, когда генератор не нагружен, а его вал начал вращаться, на зажимах обмотки статора появляется напряжение порядка 7…8 В. Трансформатор Т1 повышает это напряжение, и после выпрямления оно подается на зажимы обмотки возбуждения. Генератор самовозбужда-ется до напряжения холостого хода, которое регулируют резистором Ю. При нагрузке ток проходит через первичную обмотку трансформатора Т2 и через вентиль У9 дополнительно питает обмотку возбуждения. В вентильном генераторе осуществляется ступенчато-плавное регулирование силы сварочного тока с помощью выключателей 5 и резистора Я2. Техническая характеристика агрегата АДБ-318 с вентильным генератором ГД-312 приведена на с. 128,  [c.125]

В основных чертах устройство зЕТОмобильных генераторов сходно с устрой—ством обычных шунтовых генераторов постоянного тока с самовозбуждением. Однако их электрическая схема и конструкция несколько отличаются от схемы и конструкции обычных генераторов. Обеспечение минимальных размеров и минимального веса влечет за собой необходимость наиболее эффективного использования магнитной и электрической частей. Мошность на единицу веса новейших европейских автомобильных генераторов с принудительной вентиляцией составл.яет в среднем 40 вт1кг (имеется в виду полный вес генератора). В стационарных генераторах той же мошности (с номинальной мощностью до 1 кет) мощность на единицу веса примерно вдвое меньше и составляет 20 вт./к, Такое повышение мопдиости на единицу веса достигается тем, что в автомобильных генераторах допускают более высокую температуру обмоток коллектора, чем в стационарных генераторах при этом обеспечивают охлаждение подверженных нагреву частей.  [c.286]

Сварочный генератор преобразователя ПП.-305 — это вентильный генератор с самовозбуждением типа ГД-312, электрическая схема которого приведена на рис. 19. Основными элементами схемы являкутся трехфазный индукторный синхронный генератор повышенной частоты (200 или 400 Гц), трехфазный мостовой выпрямитель на полупроводниковых диотах VI — 6, три однополупериодных выпрямителя на полупроводниковых диодах У7— / 9, повышающий трансформатор Т1 и трансформатор тока ТА2.  [c.24]

В отличие от генераторов с независимым возбуждением генераторы с самовозбуждением, I азываемые также автогенераторами, не нуждаются во внешнем источнике переменной ЭДС-задаюшем генераторе и являются автономными колебательными системами. Блок-схема генератора с самовозбуждением приведена на рис. 1У.2б, б. При соблюдении определенных условий в схеме автогенератора возникают пезатухаюпхие колебания, частота которых должна соответствовать резонансной частоте преобразователя. Особенностью генераторов такого типа является обязательное наличие цепей обратной связи. В зависимости от типа обратной связи среди автогенераторов можно выделить генераторы с электрической обратной связью (ЭОС) и с акустической обратной связью (АОС). Некоторые типы генераторов включают в свою схему обе цепи обратной связи эти цепи могут использоваться порознь, возможна и их совместная работа.  [c.210]

Генераторы переменного тока с электромагнитным возбуждением, работающие в комплекте с выпрямителем, проверяют на самовозбуждение до номинального напряжения без электрической нагрузки, при приводе от постороннего двигателя. Генераторы следует проверять при подключенной ак1огмуляторной батарее или другом источнике постоянного тока. Оценочным параметром является частота вращения вала генератора при номинальном напряжении.  [c.384]

Принцип работы генераторов поперечного поля. Схема генератора поперечного поля представлена на фиг. 74. Генератор обычно выполняется двухполюсным, причем башмаки полюсов развиты и охватывают почти половину якоря. Генератор имеет две пары щеток щетки а и б замкнуты между собой накоротко, щетки с и д являются главными (рабочими) щетками и расположены по оси полюсов. Обмотка полюсов, включенная последовательно со сварочной цепью, расположена так, что ее поток направлен навстречу потоку якоря по оси полюсов. Генератор работает по принципу самовозбуждения. При вращении якоря генератора в цепи короткозамкнутых щеток остаточный поток, направленный по оси полюсов, наводит э. д. с., которая приводит к появлению в этой цепи тока. Электрический ток в цепи щеток а и б обусловливает появление маг11итного потока якоря, направленного перпендикулярно оси полюсов. Этот поток по отношению к обмотке якоря, присоединенной к щеткам с и д, является главным потоком возбуждения. При нагрузке (замыкания щеток с и ( ) в цепи этих щеток появляется ток, образующий продольный поток якоря и продольный намагничивающий поток полюсов. Результирующий продольный поток равен разности между этими потоками. Электромагнитная система генератора выполнена так, что при росте нагрузки результирующий намагничивающий продольный поток сначала несколько растет, а затем уменьшается. В результате этого поперечный поток генератора и, следовательно, напряжение на главных щетках уменьшаются.  [c.228]

Примененне резонаторов с переменной добротностью позволяет устранить этот недостаток и одновременно увеличить импульсную мондность. Чтобы регулировать обратную связь, между активным веществом и одним из зеркал резонатора помещают оптический затвор, в качестве которого применяют, например, ячейку Керра, вращающуюся призму и др. При закрытом затворе уровень возбуждения активного вещества может превышать порог самовозбуждения, который соответствует открытому затвору. До достижения высокого уровня возбуждения затвор остается закрытым, а в момент его открытия процесс излучения нарастает быстрее, чем в обычном генераторе, и запасенная энергия излучается за очень короткое время. На рис. 2.5 показана схема резонатора с переменной добротностью. В качестве затвора применяется ячейка Керра, вращающая плоскость естественной поляризации стимулированного излучения рубина. При включенном электрическом поле плоскость поляризации света, проходящего через ячейку Керра, дважды изменяется на 90° относительно первоначального направления.  [c.38]

---

Возбуждение синхронных генераторов



Обмотки роторов синхронных генераторов получают питание от специальных источников постоянного тока, называемых возбудителями.

Мощность возбудителей составляет 0,3-1% мощности генератора, а номинальное напряжение — от 100 до 650 В. Чем мощнее генератор, тем обычно больше номинальное напряжение возбуждения.

Современные схемы возбуждения кроме возбудителя содержат большое количество вспомогательного оборудования. Совокупность возбудителя, вспомогательных и регулирующих устройств принято называть системой возбуждения.

Электрическое соединение возбудителя с обмоткой ротора генератора выполняется преимущественно при помощи контактных колец и щеток. Созданы и применяются бесщеточные системы возбуждения.

Системы возбуждения должны быть надежными и экономичными, допускать регулирование тока возбуждения в необходимых пределах, быть достаточно быстродействующими, а также обеспечивать потолочное возбуждение при возникновении аварии в сети.

Регулируя ток возбуждения, изменяют напряжение синхронного генератора и отдаваемую им в сеть реактивную мощность. Регулирование возбуждения генератора позволяет повысить устойчивость параллельной работы.

При глубоких снижениях напряжения, которые имеют место, например, при коротких замыканиях, применяется форсировка (быстрое увеличение) возбуждения генераторов, что способствует прекращению электрических качаний и сохранению устойчивости параллельной работы генераторов. Кроме того, быстродействующее регулирование и форсировка возбуждения повышают надежность работы релейной защиты и облегчают условия самозапуска электродвигателей собственных нужд электростанций.

Рис.1. Изменение напряжения возбуждения при форсировке

Важнейшими характеристиками систем возбуждения являются: быстродействие, определяемое скоростью нарастания напряжения на обмотке ротора при форсировке V = 0,632(U_f,пот — U_f,ном) / U_f,номt₁ (рис. 1), и отношение потолочного напряжения к номинальному напряжению возбуждения U_f,пот / U_f,ном = k_ф — так называемая кратность форсировки.

Согласно ГОСТ турбогенераторы должны иметь k_ф≥2, а скорость нарастания возбуждения не менее 2 1/с. Кратность форсировки для гидрогенераторов должна быть не менее 1,8 для коллекторных возбудителей, соединенных с валом генератора, и не менее 2 для других систем возбуждения. Скорость нарастания напряжения возбуждения должна быть не менее 1,3 1/с для гидрогенераторов до 4 MBА включительно и не менее 1,5 1/с для гидрогенераторов больших мощностей.

Для мощных гидрогенераторов, работающих на дальние электропередачи, к системам возбуждения предъявляется более высокое требование (k_ф=3-4, скорость нарастания возбуждения до 10U_f,ном в секунду).

Обмотка ротора и системы возбуждения генераторов с косвенным охлаждением должны выдерживать двукратный по отношению к номинальному ток в течение 50 с. Для генераторов с непосредственным охлаждением обмоток ротора это время сокращается до 20 с, для генераторов 800-1000 МВт принято время 15 с, 1200 МВт — 10 с (ГОСТ533-85Е).

Системы возбуждения генераторов можно разделить на две группы: независимое возбуждение и самовозбуждение (зависимое возбуждение).

К первой группе относятся все электромашинные возбудители постоянного и переменного тока, сопряженные с валом генератора. Вторую группу составляют системы возбуждения, получающие питание непосредственно от выводов генератора через специальные понижающие трансформаторы. К этой группе могут быть отнесены системы возбуждения с отдельно установленными электромашинными возбудителями, приводимыми во вращение электродвигателями переменного тока, которые получают питание от шин собственных нужд электростанций.

Независимое возбуждение генераторов

Независимое возбуждение генераторов получило наибольшее распространение. Основное достоинство этого способа состоит в том, что возбуждение синхронного генератора не зависит от режима электрической сети и поэтому является наиболее надежным.

На генераторах мощностью до 100 МВт включительно применяют, как правило, в качестве возбудителя генератор постоянного тока, соединенный с валом синхронного генератора (рис.2).

Рис.2. Принципиальная схема независимого электромашинного возбуждения генератора

Возбуждение самого возбудителя выполнено по схеме самовозбуждения (обмотка возбуждения возбудителя LGE питается от якоря самого возбудителя). Регулирование возбуждения возбудителя осуществляется вручную шунтовым реостатом RR, установленным в цепи LGE, или автоматически регулятором возбуждения АРВ.

Недостатки системы возбуждения с генератором постоянного тока определяются в основном недостатками самого возбудителя. Одним из недостатков является сравнительно невысокая скорость нарастания возбуждения, особенно у возбудителей гидрогенераторов, которые имеют низкую частоту вращения (V=1-2 1/с).

Другой недостаток рассматриваемой системы возбуждения характерен для турбогенераторов, имеющих большую частоту вращения. Он обусловлен снижением надежности работы генератора постоянного тока из-за вибрации и тяжелых условий работы щеток и коллектора (условий коммутации).

Для турбогенераторов мощностью выше 165 МВт мощность возбуждения становится настолько значительной, что выполнить надежно работающий генератор постоянного тока на частоту вращения 3000 об/мин по условиям коммутации становится затруднительным.

Для снижения частоты вращения возбудителя с целью повышения надежности его работы иногда выполняют соединение возбудителя с валом генератора через редуктор. Такая система была применена для ряда турбогенераторов, в том числе и для генераторов ТГВ-300 и ТВМ-300. Недостатком этой системы возбуждения является наличие дополнительной механической передачи.

Для возбуждения крупных генераторов в СССР применяются системы возбуждения с полупроводниковыми выпрямителями.

В системе возбуждения с использованием полупроводниковых выпрямителей с валом турбогенератора сочленен вспомогательный генератор, напряжение которого выпрямляется и подводится к обмотке ротора турбогенератора (рис. 3).

Рис.3. Принципиальная схема высокочастотного возбуждения турбогенератора

В качестве вспомогательного генератора применяется высокочастотный генератор индукторного типа. Такой генератор не имеет обмотки на вращающемся роторе, что повышает его надежность в эксплуатации. Повышенная частота (500 Гц) позволяет уменьшить габариты и повысить быстродействие системы возбуждения.

Индукторный высокочастотный генератор-возбудитель ВГТ имеет три обмотки возбуждения, расположенные вместе с трехфазной обмоткой переменного тока на неподвижном статоре. Первая из них LGE1 включается последовательно с обмоткой ротора основного генератора LG и обеспечивает основное возбуждение ВГТ. Благодаря включению LGE1 последовательно с обмоткой ротора основного генератора обеспечивается резкое увеличение возбуждения ВГТ при коротких замыканиях в энергосистеме вследствие броска тока в роторе. Обмотки IGE2 и LGЕЗ получают питание от высокочастотного подвозбудителя GEA через выпрямители. Подвозбудитель (высокочастотная машина 400 Гц с постоянными магнитами), как и вспомогательный генератор ВГТ, соединен с валом турбогенератора.

Регулирование тока в LGE2 и LGE3 осуществляется с помощью двух устройств — соответственно регуляторов электромагнитного типа АРВ (автоматический регулятор возбуждения) и УБФ (устройство бесконтактной форсировки возбуждения).

Устройство АРВ обеспечивает поддержание напряжения генератора в нормальном режиме работы изменением тока в обмотке LGE2. Устройство УБФ обеспечивает начальное возбуждение генератора и его форсировку при снижении напряжений более чем на 5%.

Высокочастотная система возбуждения обеспечивает k_ф=2 и скорость нарастания напряжения возбуждения не менее 2 1/с.

Рис.4. Принципиальная схема независимого тиристорного возбуждения генераторов

Принципиальная схема системы независимого тиристорного возбуждения (ТН) представлена на рис.4. На одном валу с генератором G располагается синхронный вспомогательный генератор GE, который имеет на статоре трехфазную обмотку с отпайками. В схеме, показанной на рис.4, имеются две группы тиристоров: рабочая VS1 и форсировочная VS2. На стороне переменного тока они включены на разное напряжение, на стороне постоянного тока — параллельно. Возбуждение генератора в нормальном режиме обеспечивает рабочая группа тиристоров VS1, которые открываются подачей на управляющий электрод соответствующего потенциала.

Форсировочная группа при этом почти закрыта. В режиме форсировки возбуждения тиристоры FS2, питающиеся от полного напряжения вспомогательного генератора, открываются полностью и дают весь ток форсировки. Рабочая группа при этом запирается более высоким напряжением форсировочной группы.

Рассмотренная система имеет наибольшее быстродействие по сравнению с другими системами и позволяет получить k_ф>2. Системы независимого тиристорного возбуждения нашли широкое применение. Ранее, до освоения отечественной промышленностью производства тиристоров достаточной мощности, по аналогичным схемам выполнялись схемы ионного независимого возбуждения (ИН), где применялись ртутные вентили с сеточным управлением.

Все генераторы с рассмотренными выше возбудителями имеют специальную конструкцию для подвода тока к обмотке ротора. Она представляет собой контактные кольца на валу ротора, к которым ток подводится с помощью щеток. Такая контактная система недостаточно надежна. Этот недостаток особенно проявляется при токах возбуждения 3000 А и более (генераторы мощностью 300 МВт и больше).

Перспективной, особенно для турбогенераторов большой мощности, является система бесщеточного возбуждения, не обладающая указанными недостатками. В этой системе возбуждения, сущность которой поясняет рис.5, нет подвижных контактных соединений.

Рис.5. Принципиальная схема бесщеточного возбуждения генераторов

Источником энергии для питания обмотки ротора LG является вспомогательный синхронный генератор GE. Этот генератор выполнен по типу обратимых машин, т.е. обмотка переменного тока расположена на вращающейся части, а обмотка возбуждения неподвижна. Возбуждение генератора GE осуществляется от возбудителя GEA.

Ток от вращающейся обмотки переменного тока вспомогательного генератора подводится через проводники, закрепленные на валу, к вращающемуся полупроводниковому (обычно кремниевому) выпрямителю. Выпрямленный ток подводится непосредственно к обмотке возбуждения основного генератора.

Регулирование тока возбуждения в обмотке ротора LG производится изменением тока в обмотке возбуждения вспомогательного генератора LGE.

Вращающийся полупроводниковый преобразователь VD снаружи закрывается звукопоглощающим кожухом.

Система бесщеточного возбуждения интенсивно совершенствуется и является перспективной для генераторов всех типов, особенно для турбогенераторов большой мощности (300-1200 МВт).

Системы самовозбуждения

Системы самовозбуждения менее надежны, чем системы независимого возбуждения, поскольку в них работа возбудителя зависит от режима сети переменного тока. Короткие замыкания в сети, сопровождающиеся понижением напряжения, нарушают нормальную работу системы возбуждения, которая именно в этих случаях должна обеспечить форсировку тока в обмотке ротора генератора.

Рис.6. Принципиальная схема зависимого электромашинного возбуждения

Принципиальная схема возбуждения синхронного генератора с электромашинным возбудительным агрегатом показана на рис.6. Возбудительный агрегат состоит из асинхронного двигателя М, питающегося от шин собственных нужд электростанции и генератора постоянного тока GE. Для повышения надежности работы возбудительного агрегата при форсировке возбуждения асинхронный двигатель, вращающий возбудитель GE, выбирается с необходимой перегрузочной способностью.

Такие возбудительные агрегаты получили широкое распространение на электростанциях в качестве резервных источников возбуждения.

Рис.7. Принципиальная схема полупроводникового самовозбуждения

Один из возможных вариантов схем самовозбуждения с полупроводниковыми преобразователями представлен на рис.7.

Основными элементами схемы являются: две группы полупроводниковых преобразователей — неуправляемые вентили VD и управляемые VS, трансформатор силового компаундирования ТА и выпрямительный трансформатор ТЕ.

Неуправляемые вентили VD получают питание от трансформаторов ТА, вторичный ток которых пропорционален току статора генератора, управляемые вентили VS получают питание от трансформатора ТЕ, вторичное напряжение которого пропорционально напряжению генератора.

Вентили VD, ток которых пропорционален току статора генератора, обеспечивают возбуждение машины при нагрузке и форсировку возбуждения при коротких замыканиях. Мощность вентилей VS рассчитывают таким образом, чтобы она была достаточна для возбуждения генераторов на холостом ходу и для регулирования возбуждения в нормальном режиме. В номинальном режиме неуправляемые вентили обеспечивают 70-80% тока возбуждения генератора. При надлежащем выборе параметров система полупроводникового самовозбуждения по своим свойствам приближается к системе независимого тиристорного (ионного) возбуждения и поэтому применяется на мощных синхронных машинах. Ранее промышленность широко выпускала системы ионного самовозбуждения с ртутными вентилями.



виды, схемы, достоинства и недостатки

Все турбогенераторы, гидрогенераторы, дизель-генераторы, синхронные компенсаторы и двигатели, изготавливаемые в настоящее время, оснащаются современными полупроводниковыми системами возбуждения – рис.5.2 – 5.7. В этих системах используется принцип выпрямления трехфазного переменного тока повышенной или промышленной частоты возбудителей или напряжения возбуждаемой машины.

Электромашинные системы возбуждения (рис.5.1), выпускавшиеся заводами более 30 лет назад и находящиеся до сих пор в эксплуатации, могут быть заменены на современные полупроводниковые статические системы с любым набором заданных функций.

Системы возбуждения обеспечивают следующие режимы работы синхронных машин:

1. начальное возбуждение;
2.  холостой ход;
3. включение в сеть методом точной синхронизации или самосинхронизации;
4. работу в энергосистеме с допустимыми нагрузками и перегрузками;
5. форсировку возбуждения по напряжению и по току с заданной кратностью;
6. разгрузку по реактивной мощности и развозбуждение при нарушениях в энергосистемах;
7. гашение поля генератора в аварийных режимах и при нормальной остановке;
8. электрическое торможение агрегата.

Рис.5.1. Система независимого возбуждения с возбудителем постоянного тока.
КК – контактные кольца, Rсс и КСС – сопротивление и контактор самосинхронизации, РВ – резервный возбудитель, АГП – автомат гашения поля, АГПВ – автомат гашения поля возбудителя, Rр – регулировочный реостат, Rд и Rгасв – резисторы добавочный и гасительный в цепи ОВВ, ДОВВ – добавочная обмотка возбуждения возбудителя.

Для оснащения турбо- и гидрогенераторов выпускается три типа систем возбуждения:
• системы тиристорные независимые (СТН) – рис.5.2;
• системы тиристорные самовозбуждения (СТС) – рис.5.3;
• системы бесщеточные диодные (СБД) – рис.5.4

---

Системы тиристорного независимого возбуждения (СТН)

Системы тиристорные независимые (СТН) предназначены для питания обмотки возбуждения крупных турбо- и гидрогенераторов выпрямленным регулируемым током, применяемые при выработке электроэнергии на ГЭС и других генерирующих станциях – рис. 5.2.

Абрамян Евгений Павлович

Доцент кафедры электротехники СПбГПУ

В отличие от систем самовозбуждения (СТС), в СТН тиристорные выпрямители главного генератора получают питание от независимого источника напряжения переменного тока промышленной частоты – от вспомогательного синхронного генератора, вращающемся на одном валу с главным генератором

 

Рис.5.2. Система тиристорная независимая (СТН) с возбудителем переменного тока и двумя группами тиристоров, в сочетании со схемой резервного возбуждения от двухмашинного агрегата асинхронный двигатель-возбудитель постоянного тока. В – возбудитель (вспомогательный генератор) переменного тока, ОВВ обмотка возбуждения возбудителя, ВРГ, ВФГ – тиристорные вентили рабочей и форсировочной групп, ВВВ – тиристорные вентили выпрямителя возбудителя, СУВРГ, СУВФГ, СУВВВ – системы управления вентилями соответствующих групп, ВТВ – выпрямительный трансформатор возбудителя, ТСНВ – трансформатор СН тиристорных выпрямителей.

Вспомогательный генератор переменного тока возбуждения построен по схеме самовозбуждения. СТН обладает важным преимуществом – её параметры не зависят от процессов, протекающих в энергосистеме.

Васильев Дмитрий Петрович

Профессор электротехники СПбГПУ

Благодаря наличию вспомогательного генератора, сохраняется независимость возбуждения от длительности и удаленности КЗ и других возмущений в энергосистеме, и высокая скорость нарастания напряжения возбуждения: не более 25 мс до достижения максимального значения при уменьшении напряжения прямой последовательности в точке регулирования на 5%.

В системе СТН обеспечивается быстрое снятие возбуждения за счет изменения полярности напряжения возбуждения: время развозбуждения от максимального положительного до отрицательного минимального напряжения возбуждения не превышает 100 мс.

Рис.5.3. Система тиристорного самовозбуждения (СТС) с выпрямительным трансформатором (ВТ) и двумя группами тиристоров. ТСНР, ТСНФ – трансформаторы СН тиристорных выпрямителей рабочей и форсировочной групп.

В системе СТН выпрямленное номинальное напряжение может составлять 700 В, а выпрямленный номинальный ток – до 5500А. Кратности форсировки по напряжению и току составляют не менее двух единиц, а длительность форсировки – от 20 до 50 с. Точность поддержания напряжения генератора – не хуже ±0,5% и до ±1%. Система охлаждения тиристорного выпрямителя в системах СТН и СТС может быть принудительно воздушной, естественной воздушной или водяной.

Система тиристорного самовозбуждения (СТС)

Система тиристорного самовозбуждения (СТС) предназначена для питания обмоток возбуждения турбо и гидрогенераторов выпрямленным регулируемым током – рис.5.3.
Питание тиристорного выпрямителя осуществляется через трансформатор, подключенный к генераторному токопроводу. Для запуска генератора предусмотрена цепь начального возбуждения, которая автоматически формирует кратковременный импульс напряжения на обмотке ротора до появления ЭДС обмотки статора генератора. Импульс напряжения достаточен для поддержания устойчивой работы тиристорного преобразователя в цепи самовозбуждения. Питание цепей начального возбуждения осуществляется как от источника переменного тока, так и от станционной аккумуляторной батареи.

В системе СТС выпрямленное номинальное напряжение составляет до 500 В, а выпрямленный номинальный ток – не более 4000 А, т.е. эти значения несколько ниже, чем в системах СТН.

Благодаря высокому быстродействию управляемого выпрямителя и предельным уровням напряжения и тока возбуждения в сочетании с эффективными законами управления система СТС обеспечивает высокое качество регулирования и большие запасоустойчивости энергосистем. По этим показателям система СТС соответствует значениям системы СТН.

Абрамян Евгений Павлович

Доцент кафедры электротехники СПбГПУ

В системе СТН интенсивное гашение поля генераторов в нормальных условиях эксплуатации достигается за счет перевода тиристорного преобразователя в инверторный режим изменением полярности напряжения возбуждения – время развозбуждения не превышает 100 мс.

Экстренное снятие возбуждения в аварийных режимах обеспечивается автоматом гашения поля – электрическим аппаратом специальной конструкции, который при срабатывании производит оптимальное гашение поля генератора (АГП).

Рис.5.4. Система бесщеточная диодная (СБД) независимого возбуждения: а – с подвозбудителем (ПВ), б – без подвозбудителя, с питанием обмотки возбуждения возбудителя (ОВВ) от выпрямительного трансформатора (ВТ). ДВ – вращающиеся диодные вентили.

Орлов Анатолий Владимирович

Начальник службы РЗиА Новгородских электрических сетей

Действие АГП заключается в уменьшении времени гашения поля при соблюдении предельно допустимой по условиям электрической прочности изоляции величины напряжения на обмотке возбуждения. Защита ротора от перенапряжений выполняется на основе быстродействующих тиристорных разрядников.

Учитывая высокую надежность тиристорных выпрямителей и улучшение их параметров по токам и напряжениям, в схемах возбуждения могут применяться вместо двух групп вентилей (ВРГ, ВФГ) одну группу с необходимой кратностью форсировки – рис. 5.5.

Система тиристорного самовозбуждения резервная (СТСР)

В схемах рис.5.1, 5.2, 5.3 благодаря наличию контактных колец на роторе можно использовать систему резервного возбуждения. В прежних системах использовался двухмашинный агрегат из асинхронного двигателя, соединенного с генератором постоянного тока. Асинхронный двигатель получал питание от шин собственных нужд и был общим для нескольких генераторов.

В современной системе тиристорного самовозбуждения резервной (СТСР) использован принцип тиристорного выпрямления от разделительного трансформатора, также присоединенного к системе собственных нужд станции.

Назначение этих систем – питание обмотки ротора синхронной машины в случаях, когда основная система вследствие неисправности или технического обслуживания выведена из работы. На электростанциях устанавливают одну резервную систему на группу генераторов. На многих станциях продолжают использовать двухмашинные агрегаты, питаемые от шин собственных нужд. Более совершенной является статическая система СТСР, представляющая собой мощный регулируемый источник постоянного тока. Система оснащена всеми необходимыми средствами защиты, управления и коммутации.

Системы бесщеточные диодные (СБД)

Системы бесщеточные диодные (СБД) предназначены для питания обмотки возбуждения турбогенераторов выпрямленным регулируемым током – рис.5.4а,б.
Бесщеточный возбудитель представляет собой синхронный генератор обращенного исполнения, якорь которого с обмоткой переменного тока и диодным выпрямителем жестко соединен с ротором возбужденного турбогенератора. Обмотка возбуждения возбудителя расположена на его статоре.

Главное достоинство бесщеточных возбудителей состоит в отсутствии контактных колец и щеточного контакта в цепи обмотки ротора турбогенератора и в сокращении длины машины.

Абрамян Евгений Павлович

Доцент кафедры электротехники СПбГПУ

Это позволяет обеспечить возбуждение сверхмощных машин, токи возбуждения которых превышают 5500А, свойственных системе СТН – рис. 5.2. Выпрямленное номинальное напряжение составляет до 600В, а выпрямленный номинальный ток до 7800А. Система охлаждения вращающегося диодного выпрямителя – естественная воздушная.

Регулирование возбуждения генератора осуществляется путем управления током обмотки возбуждения обращенного возбудителя. Типовой комплект системы включает в себя автомат гашения поля, тиристорный разрядник и два преобразовательно-регулирующих канала (AVR-1, AVR-2) автоматических регуляторов возбуждения основного и резервного каналов соответственно. Один из каналов (AVR-1) находится в активном режиме, другой (AVR-2) – в горячем резерве. В частном случае основной канал регулирования получает питание от выпрямительного трансформатора, подключенного к генераторному токопроводу, а резервный – через выпрямительный трансформатор от шин собственных нужд электростанции.

Рис.5.5. Система бесщеточная диодная (СБД) с тиристорным возбуждением (ТВ-1, ТВ-2) обмотки возбуждения возбудителя (ОВВ). СГ – синхронный генератор; ОВГ – обмотка возбуждения генератора; ДСВ – диодный синхронный возбудитель; ДВ – вращающийся диодный выпрямитель; В – обращенный синхронный возбудитель и его обмотка возбуждения ОВВ; ТВ-1, ТВ-2 – тиристорные выпрямители первого и второго канала для питания ОВВ; ВТ-1, ВТ-2 – выпрямительные трансформаторы первого и второго каналов; АРВ-1, АРВ-2 – автоматические регуляторы возбуждения первого и второго каналов; Р1, Р2, Р3, Р4 – разъединители; ТТ1, ТТ2, ТН1, ТН2 – измерительные трансформаторы тока и напряжения первого и второго каналов; ТА11, ТА12 – датчики тока возбуждения возбудителя; АГП – автомат гашения поля; ТР – тиристорный разрядник.

Рис.5.6. Система бесщеточная диодная (СБД) возбуждения дизель-генератора. СГ – синхронный дизель-генератор; ОВГ – обмотка возбуждения; ДВ – диодный выпрямитель; Т – тиристор; АРВ – автоматический регулятор возбуждения; ИТТ, ИТН – измерительные трансформаторы тока и напряжения; ТСТ с МШ – трехобмоточный суммирующий трансформатор с магнитным шунтом.

Бесщеточная диодная система возбуждения (СБД) обладает меньшим быстродействием по сравнению с тиристорными системами (СТС и СТН). Так, время нарастания напряжения возбуждения до максимального значения при уменьшении напряжения прямой последовательности в точке регулирования на 5% от номинального составляет величину не более 50мс, тогда как в тиристорных системах – не более 25 мс.

В схеме на рис.5.4а питание обмотки возбуждения диодного возбудителя осуществляется от магнитоэлектрического подвозбудителя с постоянными магнитами, а в схеме на рис.5.4б – от выпрямительного трансформатора, подключенного у генераторному токопроводу возбужденной машины. В обоих случаях для питания обмотки возбуждения (ОВВ) обращенного возбудителя (В) используется тиристорный выпрямитель, управляемый системой АРВ.

Рис.5.7. Система бесщеточная диодная (СБД) возбуждения дизель-генератора. СГ – синхронный генератор; ОВГ – обмотка возбуждения генератора; ДСВ – диодный синхронный возбудитель; ДВ – вращающийся диодный выпрямитель; В – обращенный синхронный возбудитель; ОВВ – обмотка возбуждения возбудителя; ПВ – магнитоэлектрический подвозбудитель с постоянными магнитами; АРВ – автоматический регулятор возбуждения; ТВ – тиристорный выпрямитель для питания ОВВ.

Как один из современных вариантов схемы рис.5.4б с выпрямительным трансформатором (ВТ) на рис.5.5 представлена бесщеточная диодная система (СБД) с тиристорным питанием по двум каналам (от сети СН через ВТ-2 и от токопровода генератора через ВТ-1) обмотки возбуждения возбудителя (ОВВ).

Системы возбуждения для дизель-генераторов

АО «Электросила” является производителем дизель-генераторов мощностью от 200 до 6300 кВт с широким спектром напряжений и частот вращения. Для дизель-генераторов изготавливаются два типа систем возбуждения: паундированием, реализованная на базе трехобмоточного суммирующего трансформатора с магнитным шунтом и управляемого тиристорно-диодного преобразователя представлена на рис.5.6. Силовая часть выполнена в виде блока с принудительным охлаждением и размещена на корпусе генератора. Малогабаритный регулятор напряжения устанавливается в щите управления энергоблоком.

Система бесщеточная с диодным синхронным возбудителем (СБД), магнитоэлектрическим подвозбудителем с постоянными магнитами и статическим тиристорным регулятором возбуждения представлена на рис.5.7.

Вращающаяся часть оборудования системы (дизель-генератор, диодный синхронный возбудитель и магнитоэлектрический подвозбудитель) за счетсовмещения конструкции изготавливается в виде компактного блока, установленного на валу генератора.

Регулятор возбуждения размещен в отдельном шкафу. Основные характеристики систем возбуждения дизель-генераторов представлены в таблице 5. 1.

Таблица 5.1. Основные характеристики систем возбуждения дизель-генераторов. Системы возбуждения дизель-генераторов характеризуются полной автономностью – начальное возбуждение обеспечивается исключительно за счет внутренних источников.

Автоматы гашения поля (АГП)

Автоматы гашения поля предназначены для коммутации цепей обмоток возбуждения турбо- и гидрогенераторов, имеющих контактные кольца на роторе, а также для гашения поля этих машин.

Оптимальные условия для интенсивного снижения тока ротора до нулевого значения обеспечиваются при разряде обмотки возбуждения на нелинейный резистор, сопротивление которого изменяется обратно пропорционально величине тока.

Благодаря специальной конструкции кольцевой дугогасительной решетки автомата гашения поля, горящая в ней дуга обладает вольтамперной характеристикой нелинейного резистора, обеспечивающей минимальное время гашения поля и безопасный уровень напряжения на кольцах ротора. Основные характеристики АГП производства АО «Электросила” представлены в табл.5.2.

Как возбудить генератор напрямую | Схема самовозбуждения генератора

На чтение 11 мин. Опубликовано 09.05.2021

Многих автомобилистов интересует, как можно возбудить генератор напрямую, без использования аккумулятора. Это нужно тем, кто часто ездит на большие расстояния, а автомобиль без зарядки АКБ от генератора проработает не дольше пары часов. Ниже рассмотрим, как это сделать.

Немного об эффекте возбуждения

Напряжение, формируемое генератором при разных оборотах работы мотора, регулируется обмотками возбуждения. Сила тока поддерживается на постоянном напряжении в пределах 13.8-14.2 В. Для обеспечения питанием всех систем автомобиля, в нем предусмотрен регулятор напряжения (РН). Устройство размещается внутри генератора и встречается как в отечественном автопроме, так и на машинах зарубежного производства. В народе его называют шоколадкой либо таблеткой.

Генератор соединяется с аккумуляторной батареей плюсовым выводом «30» (часто встречается название «плюс», «В» или «ВАТ»). Зажим с отрицательным потенциалом обозначается как «31» (встречается название «D» и «В-»). Контакт от «шоколадки», который используется для подачи напряжения от сети автомобиля после включения зажигания, обозначается как вывод «15» («S»). Контакт для подачи питания на индикатор зарядки отмечается как «61» («D+»).

Прекращение подзарядки аккумулятора от генератора, в большинстве случаев, указывает на выход из строя «таблетки». Но не стоит расстраиваться, ведь в таком случае можно подать напряжение на обмотки возбуждения и добраться до ближайшего магазина либо автосервиса. Итак, чтобы не разрядить батарею в ноль, потребуется отсоединить «таблетку», а после возбудить генератор.

Схема генератора

Чтобы суметь в нужный момент возбудить генератор, без применения аккумулятора, следует внимательно изучить схему и принцип действия разных модификаций агрегатов. Важным моментом является понимание того, для чего он нужен вообще и какие именно функции выполняет.

Говоря простым языком генератор – это устройство, которое служит для преобразования механической энергии в электрическую. Он обеспечивает питанием все потребители электрического тока в автомобиле и подзаряжает АКБ во время работы двигателя. Размещается он в передней части мотора, а работает за счет кривошипного вала. На «гибридах» генератор используется как стартер. Однако такая схема иногда встречается и на авто с двигателем внутреннего сгорания, имеющих систему «стоп-старт».

Исходя из этого можно сделать вывод, что генераторы бывают двух типов, отличающихся по конструкции. Главное их различие заключается в том, как располагается выпрямительный блок, приводной шкив и вентилятор. Помимо этого, генераторы имеющие разную схему, отличаются и габаритными размерами. Основные параметры, независимо от типа, остаются одинаковыми – все они имеют в конструкции ротор (индуктор), статор и т. д.

Ниже приведена схема генератора отечественного производства. Встречается он практически на всех моделях авто нашего производства.

А это более современная схема, часто встречается на ВАЗ от «восьмерки» и выше.

Теперь рассмотрим схему подключения генератора и как он работает.

Основная задача, которую выполняет ротор генератора – создает магнитополе. В этих целях вал имеет обмотку возбудителя (или ВО). Он располагается на выступах «плюсовых» половинок. На валу тоже имеется контактная группа, которая состоит из двух медных ободков. По ним проходит напряжение на обмотку возбуждения, для этого они припаиваются к контактам ВО.

Важно! Иногда встречаются кольца из других металлов, например латунь либо сталь.

Помимо этого, на вал устанавливаются и крыльчатка вентилятора. Там же крепится и приводной шкив (ВПД). Еще одним важным узлом ротора является подшипник.

Относительно функций статора – он преобразовывает постоянное напряжение в переменное и состоит из металлического сердечника набранного из пластинок и обмотки. Статор имеет 46 специальных пазов, в которые укладывается обмотка. Он позволяет разместить в себе три обмотки, благодаря чему можно получить трехфазное соединение.

Выпрямительный блок служит для преобразования тока, который производится генератором из переменного в постоянный для последующей подачи его на потребители. Блок состоит из шести полупроводниковых диодов, на каждую фазу по два – плюс и минус генератора.

Щетки нужны для передачи вырабатываемого тока на кольца возбудителя. Состоят они из графитового элемента, щеточек, пружин для удержания и поджима. На современных генераторах этот узел совмещен с регулятором в единое целое.

«Шоколадка» необходима для поддержания токов генератора в заданных значениях. Сегодня можно встретить электронные либо гибридные регуляторы. В гибридном исполнении в схеме имеются радиодетали и электроприборы. В электронных – части выполнены при помощи технологий ТМТ.

Привод генератора работает благодаря вращениям ременной передачи. Это придает такую же скорость вращения и индуктору, что и требуется для его нормальной работы.

Отсюда в большинстве моделей генераторов обмотка возбуждения подключена отдельной группой, которая состоит из двух полупроводниковых диодов. Диодная схема чаще называется выпрямителем, и препятствует перетеканию тока из аккумулятора обратно по цепи в генератор при стоячем двигателе.

Стоит знать. При соединении обмотки схемой «звездочка» на нулевой вывод устанавливается два дополнительных силовых диода, это позволяет повысить мощность генератора на 15 %. Выпрямительный блок устанавливается на генератор с помощью припайки либо фиксируется механическим способом.

Регулятор является крайне важной деталью в схеме генератора, он отвечает за стабилизацию напряжения при изменениях частоты вращения кривошипного вала. Этот процесс полностью автоматический и проходит путем воздействия на обмотку возбуждения. То есть регулятор отвечает за частоту напряжения и длительность импульсов.

Интересно. Регулятор изменяет силу тока, которая подается на аккумулятор благодаря термокомпенсации напряжения. Проще говоря, чем теплее, тем меньше тока поступает на АКБ.

Как возбудить генератор

Что же потребуется для возбуждения генератора. Как упоминалось ранее следует первым делом снять «шоколадку», так как причина поломки кроется в ней. Затем соединяются плюсовые контакты на обоих устройствах, а минусовые в регуляторе разрезается и соединяется с «массой» щеток.

На клемме «30» генератора заизолировать провод. К выводной цепи «15» подключить индикатор не менее 15 Ватт. Это относится к генераторам серии Г222. На других моделях агрегатов возбуждение проводится способом подключения к выводу «В».

Схема самовозбуждения генератора.

 

На схеме отмечены диоды, которые бывают только на современных типах генераторов, на более ранних версиях их нет. Правильнее сказать, что схема в которой нет этих диодов – классическая, с ними – более новая.

У некоторых моделей генераторов якоря имеют в конструкции щетки. Их тоже нужно снять, а таблетку высверлить. Один из контактов подключается к плюсу якоря через диод, второй – к минусу.

Ток начинает поступать не сразу, а только после набора определенного числа оборотов. Исходя из показаний тахометра можно определить, что подача пойдет только после 4 тыс. оборотов в минуту. То есть разгоняем двигатель до 4 000 появляется напряжение, сбрасываем обороты до 1 000 напряжение пропадет. Это и есть принцип выработки тока при самовозбуждении.

Некоторые марки авто имеют малооборотистую силовую установку. В таком случае для увеличения начально скорости вращения придется что-то проделать со шкивом. На обычных моторах проблем возникнуть не должно.

Разбираем далее. Важно знать, что на выходе генератора мы получим не 12 В. При отсутствии регулятора (таблетки) агрегат выдаст все, что сможет в зависимости от оборотов, временами даже до 30 В. Например, при старте этот показатель подпрыгивает до 36 В. Увидеть это можно, подключив лампу под соответствующее напряжение на вывода генератора. А после, постепенно падает до 20 вольт.

Конечно, схему можно и доработать. Например, путем добавления конденсатора на плюсовый провод идущий к якорю. Это нужно для того, чтобы при снижении числа оборотов мотора не падало напряжение. Качественный конденсатор также будет не лишним на выходе, это обеспечит сглаживание первого скачка напряжения и регулирование последующих спадов.

Собирая такую схему стоит помнить о выдаче большого напряжения. Оно значительно выше нормальных 12 В, поэтому существует опасность спалить лампочку, ЭБУ и другую электронику автомобиля.

Помните! При работе от самовозбуждения генератор будет передавать всю выделяемую электроэнергию, которую сможет выработать, а это может вызвать сильный перегрев и самого агрегата. Небольшая перегрузка и можно идти за новым агрегатом. Соответственно применять такой способ рекомендуется только в случае крайней необходимости.

Основные неисправности генератора

Рассмотрим наиболее распространенные неисправности, характерные для автомобильного генератора:

1. Обрывы электроцепей, короткие замыкания и другие повреждения. Чтобы диагностировать такой дефект, необходимо проверить силу тока и показатель напряжения на выходных контактах агрегата. Исходя из полученной информации принимается решение о дальнейших действиях.
2. Также автомобилисты часто встречаются с такой неисправностью, как чрезмерно изношенные графитовые щетки, регулятор напряжения либо диодный мост. Любую изношенную и вышедшую из строя деталь следует заменить на новую. Что касается регулятора, то как упоминалось выше, он обеспечивает оптимальную подзарядку автомобильного аккумулятора исходя из температуры в моторном отсеке. Другими словами, устройство в автоматическом режиме определяет нужное напряжение для батареи в данных условиях. В некоторых моделях генераторов встречается ручное переключение режимов в зависимости от времени года. В таком случае низкие температуры не окажут негативного влияния на работу устройства. О выходе из строя реле, просигнализируют перепады напряжения в системе – это может быть слабый свет фар во время езды, которые загораются ярче при увеличении оборотов двигателя.
3. Неисправные подшипники. В случае поломки этого элемента появятся посторонние повышенные шумы, хотя такой же симптом наблюдается и при плохой смазке узла.
4. Шумы и вой. В случае обнаружения таких признаков, необходимо провести проверку сепараторных элементов, дорожек качения, контактные кольца на наличие проворотов. Такие симптомы также могут говорить и о возможном возникновении межвиткового замыкания обмотки статорного элемента либо тягового реле. В любом случае при выявлении посторонних шумов во время работы генератора рекомендуется провести тщательную диагностику состояния контактов.
5. Рабочая температура генератора иногда может достигать 90 С, однако в случае явного перегрева, необходимо немедленно проверить работоспособность диодного моста. Помимо этого, следует определить не перегружена ли бортовая сеть автомобиля дополнительными приборами и сторонними устройствами. В случае критического повышения температур первым делом потемнеет изоляция обмотки статора, в худшем случае она может даже расплавиться.
6. Сильный износ ремня генератора. При чрезмерном износе ремень агрегата может попросту порваться, что ведет к его неправильной работе в целом. То есть в таком случае на все потребители будет расходоваться электроэнергия из аккумуляторной батареи авто. В случае обрыва ремня генератор перестает выполнять свои функции, а значит у водителя есть совсем немного времени, чтобы доехать до ближайшего автосервиса или СТО. На такой дефект могут указать перепады напряжения в бортовой сети машины. В таком случае следует проверить ремень на целостность, внимательно осмотреть его поверхность на наличие трещит, надрывав, расслоений и других механических повреждений. В случае их обнаружения его рекомендуется заменить сразу.

При обнаружении любого дефекта лучше сразу заняться его устранением самостоятельно либо обратиться в автосервис. В противном случае вы рискуете наткнуться на более дорогостоящий ремонт.

Как проверить генератор при помощи лампочки и мультиметра

Проверка работоспособности генератора возможна несколькими способами, для этого потребуется применять определенные методы – это может быть замер тока отдачи генератора, падения напряжения на проводах, соединяющих токовый вывод генератора с аккумулятором либо проверка регулируемого напряжения.

Для диагностики понадобится мультиметр, аккумуляторная батарея и лампочка с припаянными на ее контакты проводами, провода для соединения генератора с аккумулятором, а также можно взять дрель с определенной головкой – она возможно понадобится для прокрутки ротора через гайку шкива.

Схема подключения выглядит следующим образом: выходная клемма «B+» и ротор D+. Лампа врезается между выходом генератора и контактом D+. Затем силовыми проводами соединяются «минус» на аккумуляторе с массой генератора. «Плюс» от АКБ соответственно с плюсом генератора и выводом B+. Конструкция надежно закрепляется в тисках и подключается.

Мультиметр переводится в режим измерения постоянного напряжения, один щуп подключается к «плюсу» аккумулятора, а второй к «минусу». Если все исправно, то загорится лампа, а напряжение должно быть 12.4 вольта.

Затем, при помощи дрели крутиться генератор. В этот момент лампа должна погаснуть, а напряжение вырасти до 14.9 В. Затем добавляется нагрузка – для этой цели можно использовать галогенную лампочку Н4. Он также вешается на клеммы АКБ, после чего должна загореться.

Далее опять дрелью проворачивается генератор. Вольтметр должен фиксировать напряжение уже 13.9 вольт. Без дрели аккумулятор должен выдавать напряжение примерно 12.2 вольта. Если этого не происходит или показания сильно отличаются, значит генератор неисправен.

Вывод

Возбудить генератор без использования аккумулятора не так сложно, главное соблюдать последовательность и правильность действий. Не забывайте, что с отключенным регулятором агрегат выдает большее напряжение, поэтому не стоит давать большие обороты иначе можно сжечь бортовую электронику. Применяйте метод в случае крайней необходимости.

Принцип работы и схема подключение генератора

Самая основная функция генератора – зарядка батареи аккумулятора и питание электрического оборудования двигателя.

Поэтому рассмотрим более подробнее схему генератора, как правильно его подключить, а также дадим несколько советов как проверить его своими руками.

Содержание:

Генератор – механизм, который превращает механическую энергию в электрическую. Генератор имеет вал, на который насажен шкив, через который и получает вращения от коленчатого вала двигателя.

1. Аккумуляторная батарея
2. Выход генератора «+»
3. Выключатель зажигания
4. Лампа-индикатор исправности генератора
5. Помехоподавляющий конденсатор
6. Положительные диоды силового выпрямителя
7. Отрицательные диоды силового выпрямителя
8. «Масса» генератора
9. Диоды обмотки возбуждения
10. Обмотки трех фаз статора
11. Питание обмотки возбуждения, опорное напряжение для регулятора напряжения
12. Обмотка возбуждения (ротор)
13. Регулятор напряжения

Автомобильный генератор используют для питания электропотребителей, таких как: система зажигания, бортовой компьютер, автомобильная светотехника, система диагностики, а также есть возможность заряжать автомобильный аккумулятор. Мощность генератора легкового автомобиля составляет приблизительно 1 кВт. Автомобильные генераторы достаточно надежные в работе, потому что обеспечивают бесперебойную работу множеству приборов в автомобиле, а поэтому и требования к ним соответствующие.

Устройство генератора

Устройство автомобильного генератора подразумевает наличие собственного выпрямителя и регулирующей схемы. Генерирующая часть генератора с помощью неподвижной обмотки (статора) вырабатывает трёхфазный переменный ток, который далее выпрямляется серией из шести больших диодов и уже постоянный ток заряжает аккумулятор. Переменный ток индуцируется вращающимся магнитным полем обмотки (вокруг обмотки возбуждения или ротора). Далее ток через щётки и кольца скольжения подаётся на электронную схему.

Устройство генератора: 1.Гайка. 2.Шайба. 3.Шкив. 4.Передняя крышка. 5.Дистанционное кольцо. 6.Ротор. 7.Статор. 8.Задняя крышка. 9.Кожух. 10.Прокладка. 11.Защитная втулка. 12.Выпрямительный блок с конденсатором. 13.Щеткодержатель с регулятором напряжения.

Располагается генератор в передней части двигателя автомобиля и запускается с помощью коленчатого вала. Схема подключения и принцип работы генератора автомобиля одинаковый для любых автомобилей. Есть конечно некоторые отличия, но они, как правило, связаны с качеством изготовленного товара, мощностью и компоновкой узлов в моторе. Во всех современных автомобилях устанавливают генераторные установки переменного тока, которые включают не только сам генератор, но и регулятор напряжения. Регулятор равносильно распределяет силу тока в обмотке возбуждения, именно за счет этого и происходит колебание мощности самой генераторной установки в тот момент, когда напряжение на силовых клеммах выхода остается неизменным.

Новые автомобили чаще всего оборудованы электронным блоком на регуляторе напряжения, поэтому бортовой компьютер может контролировать величину нагрузки на генераторную установку. В свою очередь на гибридных автомобилях генератор выполняет работу стартер-генератора, аналогичная схема используется и в других конструкциях системы стоп-старт.

Принцип работы генератора авто

Схема подключения генератора ВАЗ 2110-2115

Схема подключения генератора переменного тока включает такие составляющие:

1. Аккумулятор.
2. Генератор.
3. Блок предохранителя.
4. Ключ зажигания.
5. Приборная панель.
6. Выпрямительный блок и добавочные диоды.

Принцип работы достаточно простой, при включении зажигания плюс через замок зажигания идет через блок предохранителей, лампочку, диодный мост и выходит через резистор на минус. Когда лампочка на приборной панели загорелась, далее плюс идет на генератор (на обмотку возбуждения), далее в процессе запуска двигателя шкив начинает вращаться, также вращается якорь, за счет электромагнитной индукции вырабатывается электродвижущая сила и появляется переменный ток.

Наиболее опасным для генератора является замыкание пластин теплоотводов, соединенных с «массой» и выводом «+» генератора случайно попавшими между ними металлическими предметами или проводящими мостиками, образованными загрязнением.

Далее в выпрямительный блок через синусоиду в левое плечо диод пропускает плюс, а в правое минус. Добавочные диоды на лампочку отсекают минусы и получаются только плюсы, далее он идет на узел приборной панели, а диод, который там стоит он пропускает только минус, в итоге лампочка гаснет и плюс тогда идет через резистор и выходит на минус.

Принцип работы автомобильного генератора постоянного, можно объяснить так: через обмотку возбуждения начинает течь небольшой постоянный ток, который регулируется управляющим блоком и поддерживается им на уровне чуть больше 14 В. Большинство генераторов в автомобиле способны вырабатывать как минимум 45 ампер. Генератор работает на 3000 оборотах в минуту и выше — если посмотреть на соотношение размеров ремней вентиляторов для шкивов, то оно по отношению к частоте двигателя составит два или три к одному.

Во избежание этого пластины и другие части выпрямителя генераторов частично или полностью покрывают изоляционным слоем. В монолитную конструкцию выпрямительного блока теплоотводы объединяются в основном монтажными платами из изоляционного материала, армированными соединительными шинками.

Далее рассмотрим схему подключения автомобильного генератора на примере автомобиля ВАЗ-2107.

Схема подключения генератора на ВАЗ 2107

Схема зарядки ВАЗ 2107 зависит от того, какой применяется тип генератора. Чтобы подзарядить аккумуляторную батарею на таких авто, как: ВАЗ-2107, ВАЗ-2104, ВАЗ-2105, которые стоят на карбюраторном двигателе, будет необходим генератор типа Г-222 или его аналог с максимальным током отдачи в 55А. В свою очередь автомобили ВАЗ-2107 у которых инжекторный двигатель используют генератор 5142.3771 или его прототип, который называется генератором повышенной энергии, с максимальным током отдачи 80-90А. Также можно устанавливать более мощные генераторы с током отдачи до 100А. Абсолютно во все виды генераторов переменного тока встраиваются выпрямительные блоки и регуляторы напряжения, они, как правило, изготовлены в одном корпусе со щетками либо съемные и крепятся на самом корпусе.

Схема зарядки ВАЗ 2107 имеет незначительные отличия в зависимости от года изготовления автомобиля. Самым главным отличием есть наличие или отсутствие контрольной лампы заряда, которая расположена на панели приборов, также способ ее подключения и наличие либо отсутствие вольтметра. Такие схемы в основном используются на карбюраторных автомобилях, тогда как на авто с инжекторными двигателями схема не меняется, она идентична с теми автомобилями, которые изготовлялись ранее.

Обозначения генераторных установок:

1. “Плюс” силового выпрямителя: “+”, В, 30, В+, ВАТ.
2. “Масса”: “-”, D-, 31, B-, M, E, GRD.
3. Вывод обмотки возбуждения: Ш, 67, DF, F, EXC, E, FLD.
4. Вывод для соединения с лампой контроля исправности: D, D+, 61, L, WL, IND.
5. Вывод фазы: ~, W, R, STА.
6. Вывод нулевой точки обмотки статора: 0, МР.
7. Вывод регулятора напряжения для подсоединения его в бортовую сеть, обычно к “+” аккумуляторной батареи: Б, 15, S.
8. Вывод регулятора напряжения для питания его от выключателя зажигания: IG.
9. Вывод регулятора напряжения для соединения его с бортовым компьютером: FR, F.

Схема генератора ВАЗ-2107 типа 37.3701

1. Аккумуляторная батарея.
2. Генератор.
3. Регулятор напряжения.
4. Монтажный блок.
5. Выключатель зажигания.
6. Вольтметр.
7. Контрольная лампа заряда аккумуляторной батареи.

При включении зажигания плюс от замка идет к предохранителю № 10, а затем уже поступает на реле контрольной лампы заряда аккумуляторной батареи, потом идет к контакту и на вывод катушки. Второй вывод катушки взаимодействует с центральным выводом стартера, где соединяются все три обмотки. Если контакты реле замыкаются, то и контрольная лампа горит. При запуске двигателя генератор вырабатывает ток и на обмотках появляется переменное напряжение 7В. Через катушку реле проходит ток и якорь начинает притягиваться, при этом контакты размыкаются. Генератор № 15 через предохранитель № 9 пропускает ток. Аналогично через генератор напряжения щетки получает питание обмотка возбуждения.

Схема зарядки ВАЗ с инжекторными двигателями

Такая схема идентичная схемам на других моделях ВАЗов. Она отличается от предыдущих, способом возбуждения и контроля на исправность генератора. Он может быть осуществлен при помощи специальной контрольной лампы и вольтметра на панели приборов. Также через лампу заряда происходит первоначальное возбуждение генератора в момент начала работы. Во время работы генератор работает “анонимно”, то есть возбуждение идет напрямую с 30-го вывода.Когда включается зажигание, то питание через предохранитель №10 идет на лампу зарядки в панели приборов. Далее через монтажный блок поступает на 61-й вывод. Три дополнительные диода обеспечивают питание регулятору напряжения, а он в свою очередь передает его на обмотку возбуждения генератора. В этом случае контрольная лампа будет гореть. Именно в тот момент, когда генератор будет работать на обкладках выпрямительного моста напряжение будет гораздо выше, чем у аккумуляторной батареи. В этом случае контрольная лампа не будет гореть, потому что напряжение с ее стороны на дополнительных диодах будет ниже, чем со стороны статорной обмотки и диоды закроются. Если во время работы генератора контрольная лампа горит в пол накала, то это может означать, что пробиты дополнительные диоды.

Проверка работы генератора

Проверить работоспособность генератора можно несколькими способами применяя определенные методы, например: можно проверить напряжение отдачи генератора, падение напряжения на проводе, который соединяет токовый вывод генератора с аккумуляторной батареей или проверить регулируемое напряжение.

Для проверки будет необходим мультиметр, автомобильный аккумулятор и лампа с припаянными проводами, провода для подключения между генератором и аккумулятором, а еще можно взять дрель с подходящей головкой, так как возможно придется крутить ротор за гайку на шкиве.

Элементарная проверка лампочкой и мультиметром

Схема подключения: выходная клемма (В+) и ротор (D+). Лампу нужно подключить между основным выходом генератора В+ и контактом D+. После этого берем силовые провода и подключаем “минус” к минусовой клемме аккумулятора и к массе генератора, “плюс” соответственно к плюсу генератора и к выходу В+ генератора. Закрепляем на тиски и подключаем.

“Массу” нужно подключать в последнюю очень, чтобы не закоротить аккумулятор.

Включаем тестер в режим (DC) постоянного напряжения, цепляем один щуп на аккумулятор к “плюсу”, второй также, но к “минусу”. Далее, если все в рабочем состоянии, то должна загореться лампочка, напряжение в этом случае будет 12,4В. Затем берем дрель и начинаем крутить генератор, соответственно лампочка в этом момент перестанет гореть, а напряжение уже будет 14,9В. После чего добавляем нагрузку, берем галогенную лампу h5 и вешаем ее на клемму аккумулятора, она должна загореться. После чего в аналогичном порядке подключаем дрель и напряжение на вольтметре будет показывать уже 13,9В. В пассивном режиме аккумулятор под лампочкой дает 12,2В, а когда крутим дрелью, то 13,9В.

Схема проверки генератора

Строго не рекомендуется:

1. Проводить проверку на работоспособность генератора путем короткого замыкания, то есть “на искру”.
2. Допускать, чтобы генератор работал без включенных потребителей, также нежелательна работа при отключенном аккумуляторе.
3. Соединение клеммы “30” (в некоторых случаях B+) с “массой” или клемму “67” (в некоторых случаях D+).
4. Проводить сварочные работы кузова автомобиля при подключенных проводах генератора и аккумулятора.

Спрашивайте в комментариях. Ответим обязательно!

Система самовозбуждения и саморегулирования судовых синхронных генераторов серии ГМС

Основные технические данные системы.

Система выполнена по принципу фазового компаундирования с электромагнитным сложением сигналов.

При автоматическом регулировании напряжение генератора поддерживается с отклонением:

±2% от номинального значения (при неизменном положении органов уставки) при плавном изменении нагрузки от 0 до 100% номинальной (при cosφ 0,5-0,9) с учетом изменения теплового состояния генератора от холодного до установившегося нагретого. При этом частота вращения приводного двигателя может изменяться соответственно наклону регуляторной характеристики до 5±2,5% от номинального значения;

±20 или 10% от установленного значения во время переходных процессов при набросе соответственно 100 или 50% нагрузки по току на генератор и сбросе соответственно 100 или 50% нагрузки по току с генератора при коэф¬фициенте мощности не более 0,4. Время восстановления напряжения до установившегося с отклонением ±2% не должно превышать соответственно 0,6 и 0,4 с.

Генераторы рассчитаны на следующие перегрузки по току:

10% в течение 1 ч при cosφ= 0,8

25% в течение 10 мин при cosφ= 0,7

50% в течение 2 мин при cosφ= 0,6.

Принципиальная схема системы и ее элементы (рис. 21.13).

Основными элементами системы являются: синхронный генератор СГ с обмоткой возбуждения; генератор начального возбуждения ГНВ, трансформатор фазового компаундирования с магнитным шунтом ТФК; блок силовых выпрямителей БСВ с тиристором Д7; выпрямитель начального возбуждения ВНВ; блок корректора напряжения БКН; трансформатор тока ТТ; аппарат гашения поля АГП.

Работа системы.

На валу ротора генератора установлен однофазный генератор, который обеспечивает безотказное начальное возбуждение.

Токовые обмотки ОТ компаундирующего трансформатора ТФК включены последовательно с обмотками статора генератора. Обмотки напряжения ОН соединены в звезду и подключены параллельно силовым обмоткам генератора к сборным шинам. Обмотка возбуждения генератора питается через полупроводниковый выпрямитель БСВ от вторичных обмоток ОСВ компаундирующего трансформатора. Обмотки питания корректора (ОК) и обмотки измерительные ОИ подключены к корректору напряжения.

Работа генератора при холостом ходе обеспечивается током I_о.н, трансформируемым во вторичной обмотке ОСВ обмоткой напряжения ОН. При включении нагрузки ток возбуждения I_в. определяется как геометрическая сумма токов первичных обмоток I_о.т и I_о.н, приведенных ко вторичной обмотке ОСВ. При уменьшении cosφ нагрузки генератора ток возбуждения I_в. увеличивается, т. е. выполняется принцип фазового компаундирования и обеспечивается поддержание заданного напряжения в зависимости от изменения нагрузки.

Тиристор отбора Д7 шунтирует одно плечо трехфазного силового выпрямительного моста БСВ и осуществляет необходимый отбор тока на выходе БСВ.

Автоматическое распределение реактивных нагрузок при параллельной работе генераторов ГМС достигается с помощью трансформаторов тока параллельной работы и уравнительных связей. При автономной работе генератора цепь вторичной обмотки трансформаторов тока шунтируется. Автоматическое распределение реактивных нагрузок при параллельной работе генераторов ГМС с другими генераторами достигается ввиду постоянства напряжения по току статора.

Размещение элементов системы.

Трансформатор фазового компаундирования и силовой выпрямитель с тиристором смонтированы на корпусе генератора. Блок корректора напряжения предназначен для встраивания в распределительный щит.

Проверка системы и ее неисправности.

Неисправности системы самовозбуждения проявляются в виде нарушения режима возбуждения. Любая неисправность вызывает повышение или снижение тока возбуждения по сравнению с необходимым. При одиночной работе генератора это проявляется в отклонении напряжения от номинального, а при параллельной работе — в повышении или понижении реактивной мощности генератора.

В случае неисправности генератор следует отключить и тщательно проверить все цепи и устройства, которые могли ее вызвать. Обнаруженную неисправность следует устранить, восстановить нарушенную цепь, закрепив и отремонтировав неисправный элемент. Перечень возможных неисправностей и методы их устранения приведены в табл. 21.5.

Литература

Судовой механик: Справочник. Том 3 — Фока А.А. (2016)

Похожие статьи

Типы генераторов постоянного тока с раздельным возбуждением и самовозбуждением

Генератор постоянного тока преобразует механическую энергию в электрическую. Магнитный поток в машине постоянного тока создается катушками возбуждения, по которым проходит ток. Циркулирующий ток в обмотках возбуждения создает магнитный поток, и это явление известно как возбуждение .

Генераторы постоянного тока

классифицируются по способам возбуждения их полей.

По возбуждению генераторы постоянного тока классифицируются как генераторы постоянного тока с отдельным возбуждением и генераторы постоянного тока с самовозбуждением.Существует также Генераторы постоянного тока с постоянным магнитом .

Генераторы постоянного тока с самовозбуждением дополнительно классифицируются как Генераторы постоянного тока с шунтовой обмоткой ; Серии генераторов постоянного тока и Составные генераторов постоянного тока.

Генераторы постоянного тока с комбинированной обмоткой подразделяются на генераторы постоянного тока с длинной шунтовой обмоткой и генераторы постоянного тока с короткой обмоткой.

Полюс возбуждения генератора постоянного тока неподвижен, а провод якоря вращается.Напряжение, генерируемое в проводнике якоря, имеет переменный характер, и это напряжение преобразуется в постоянное напряжение на щетках с помощью коммутатора.

В комплекте:

Подробное описание различных типов генераторов поясняется ниже.

Генератор постоянного тока с постоянным магнитом

В этом типе генератора постоянного тока нет обмотки возбуждения, размещенной вокруг полюсов. Поле, создаваемое полюсами этих машин, остается постоянным.Хотя эти машины очень компактны, но используются только в небольших размерах, таких как динамо-машины в мотоциклах и т. Д.

Основным недостатком этих машин является то, что поток, создаваемый магнитами, со временем ухудшается, что изменяет характеристики машины.

Генератор постоянного тока с независимым возбуждением

Генератор постоянного тока, обмотка или катушка которого возбуждается от отдельного или внешнего источника постоянного тока, называется генератором постоянного тока с отдельным возбуждением. Поток, создаваемый полюсами, зависит от тока поля с ненасыщенной областью магнитного материала полюсов.т.е. поток прямо пропорционален току возбуждения. Но в насыщенной области поток остается постоянным.

Рисунок самовозбуждающегося генератора постоянного тока показан ниже:

Генератор постоянного тока с раздельным возбуждением

Здесь,

I _a = I _L , где I _a — ток якоря, а I _L — линейный ток.

Напряжение на клеммах определяется как:

Если известно падение контактной щетки, то уравнение (1) записывается как:

Развиваемая мощность определяется уравнением, показанным ниже:

Выходная мощность определяется уравнением (4), приведенным выше.

Генератор постоянного тока с самовозбуждением

Самовозбуждающийся Генератор постоянного тока — это устройство, в котором ток на обмотку возбуждения подается самим генератором. В самовозбуждающемся генераторе постоянного тока катушки возбуждения могут быть подключены параллельно якорю последовательно, или он может быть включен частично последовательно и частично параллельно обмоткам якоря.

Генератор постоянного тока с самовозбуждением дополнительно классифицируется как

Шунтирующий генератор

В генераторе с шунтирующей обмоткой, обмотка возбуждения подключена поперек обмотки якоря, образуя параллельную или шунтирующую цепь.Следовательно, на него подается полное напряжение на клеммах. Через него протекает очень небольшой ток возбуждения I _sh , поскольку в этой обмотке много витков тонкой проволоки с очень высоким сопротивлением R _sh порядка 100 Ом.

Схема подключения шунтирующего генератора показана ниже:

Генератор постоянного тока с шунтирующей обмоткой

Ток возбуждения шунта имеет следующий вид:

.

Где R _sh — сопротивление шунтирующей обмотки возбуждения.

Поле тока I _sh практически постоянно при всех нагрузках.Следовательно, шунтирующая машина постоянного тока считается машиной с постоянным магнитным потоком.

Ток якоря определяется как:

Напряжение на клеммах определяется уравнением, показанным ниже:

Если учитывать падение на щеточном контакте, уравнение напряжения на клеммах становится

Генератор обмоток серии

Генератор с последовательной обмоткой Катушки возбуждения соединены последовательно с обмоткой якоря. По последовательной обмотке возбуждения проходит ток якоря.

Последовательная обмотка возбуждения состоит из нескольких витков толстого провода с большим поперечным сечением и с низким сопротивлением, обычно порядка менее 1 Ом, поскольку ток якоря имеет очень большое значение.

Его конвективная диаграмма показана ниже:

Генератор постоянного тока с последовательной обмоткой

Серийный ток возбуждения определяется как:

R _se известен как сопротивление последовательной обмотки возбуждения.

Напряжение на клеммах определяется как:

Если учитывается падение на щеточный контакт, уравнение напряжения на клеммах записывается как:

Поток, создаваемый последовательной обмоткой возбуждения, прямо пропорционален току, протекающему через нее.Но это верно только до магнитного насыщения после того, как поток насыщения становится постоянным, даже если ток, протекающий через него, увеличивается.

Генератор комбинированной раны

В генераторе с составной обмоткой есть две обмотки возбуждения. Один включен последовательно, а другой — параллельно обмоткам якоря. Есть два типа генераторов с составной обмоткой.

1. 1. • Генератор с длинной шунтирующей обмоткой
      • Короткий шунтирующий генератор с составной обмоткой

Подробное описание генератора составной обмотки см. В разделе «Генератор составной обмотки».

См. Также: Генератор комплексной обмотки

Шунтирующий генератор с самовозбуждением

---

---

ЗАДАЧИ:

• Определите самовозбуждающийся шунтирующий генератор по принципиальной схеме.

• Опишите, каким образом происходит нарастание напряжения для этого типа генератор.

• перечислить причины сбоя в повышении напряжения.

• опишите три метода, которые можно использовать для восстановления остаточного магнетизма:

• определить контроль напряжения и регулирование напряжения.

• начертить принципиальную схему.

• подключить генератор.

Большинство генераторов постоянного тока шунтирующего типа являются самовозбуждающимися. Генератор называется шунтирующим генератором, когда его полевая цепь подключена параллельно с арматурой и нагрузкой. В цепи возбуждения сама четырехполюсная обмотка могут быть подключены последовательно, параллельно или последовательно-параллельно. Схема расположения обмоток возбуждения не влияет на классификацию генератора потому что обмотки возбуждения, как группа, подключены параллельно с арматура и нагрузка.

Илл. 1 Самовозбуждающийся шунтирующий генератор

НАБОР НАПРЯЖЕНИЯ

илл. 1 показывает принципиальную схему самовозбуждающегося шунтирующего генератора. Регулирование напряжения осуществляется полевым реостатом. В отличие от отдельно генератор возбужден, ток в цепи возбуждения отсутствует, когда якорь неподвижен. Поскольку небольшое количество остаточного магнетизма присутствует в полюса поля, в якоре индуцируется слабое остаточное напряжение как как только якорь вращается.Это остаточное напряжение вызывает слабое ток в цепи возбуждения. Если этот ток в правильном направлении, увеличение магнитной силы происходит с соответствующим увеличением выходное напряжение. Повышенное выходное напряжение, в свою очередь, увеличивает поле ток и магнитный поток, которые, опять же, увеличивают выходное напряжение. В виде в результате этого действия выходное напряжение увеличивается до тех пор, пока не увеличится ток возбуждения насыщает полюса поля. Как только полюса насыщаются, напряжение остается на постоянном уровне, если только скорость якоря вращение изменено.

Если направление вращения якоря меняется на противоположное, полярность щетки также обратное. Остаточное напряжение теперь создает ток возбуждения, который ослабляет остаточный магнетизм, и напряжение генератора не увеличивается. вверх. Следовательно, машина с самовозбуждением развивает рабочее напряжение на только одно направление вращения якоря. Выключатель нагрузки генератора может быть закрытым при достижении желаемого напряжения.

ПОТЕРЯ И ОБНОВЛЕНИЕ ОСТАТОЧНОГО МАГНИТИЗМА

Шунтирующий генератор может не развивать номинальное рабочее напряжение из-за потеря остаточного магнетизма.Остаточный поток может быть обновлен кратковременно. подключение низковольтного источника постоянного тока через цепь возбуждения. Несколько методов может использоваться для восстановления остаточного магнетизма.

Метод 1

а. Отсоедините провода цепи возбуждения от щеток.

г. На мгновение подключите аккумуляторную батарею или низковольтный источник постоянного тока к провода цепи возбуждения. Чтобы сохранить желаемую полярность щетки, подключите положительный полюс батареи к полевому проводу, обычно присоединенный к щетка положительного генератора.

Метод 2

а. Если неудобно отсоединять полевые провода и щеточный узел можно достать, поднимите либо положительную, либо отрицательную щетку и вставьте кусок плотной сухой бумаги между щеткой и сегментами коммутатора.

г. На мгновение подключите аккумулятор к выходным выводам. С поднятой кистью, ток проходит только через цепь возбуждения. (Чтобы сохранить оригинал Полярность щетки, подключите положительный полюс аккумулятора к положительному выходной терминал генератора.)

г. Удалите бумагу под щеткой перед перезапуском генератора.

Метод 3

а. Если это можно сделать легко, отключите генератор от его первичного движитель.

г. Затем восстановите остаточное поле, на мгновение подключив аккумулятор. к выводам генератора. Поскольку полевая цепь подключена через на выходных выводах ток обновляет магнитное поле.

Осторожно: если якорь не вращается, повреждение якоря. сборка может произойти.Когда напряжение батареи достаточно высокое в методе 3, Якорь генератора вращается как мотор. Произведенное вращение не способствуют восстановлению остаточного флюса. Однако этот эффект, названный моторизация, полезна, потому что это грубая проверка всего генератора операция. То есть якорь должен свободно вращаться, если приложенное напряжение составляет значительную часть номинального выходного напряжения с направлением вращение якоря противоположно правильному направлению вращения генератора.Используйте пониженное напряжение для больших двигателей.

Полярность кисти

Чтобы сохранить исходную полярность щетки при обновлении остаточного магнетизма, электрическая полярность выходных проводов и возбуждающей батареи должны быть сопоставлены. Другими словами, положительный полюс аккумулятора должен быть подключенным к положительной выходной клемме генератора и отрицательной Клемма аккумулятора должна быть подключена к отрицательной клемме генератора.

Тест моторизации никогда не следует использовать для восстановления остаточного магнитного потока, если Якорь генератора механически связан с первичным двигателем и не может свободно вращаются. Сильный ток через неподвижную арматуру устанавливает мощное магнитное поле на сердечнике якоря. Это магнитное поле может пересилить и обратить поток основного поля, вызывая разворот щетки полярность при перезапуске генератора. Если есть сомнения относительно того, или нельзя полностью отсоединить якорь от тягача, желательно изолировать и запитать только цепь возбуждения, либо подняв щетки или отсоединив полевые провода.

УСТОЙЧИВОСТЬ К КРИТИЧЕСКИМ ПОЛЯ

Шунтирующий генератор может не достичь своего рабочего напряжения, даже если его остаточное магнитное поле удовлетворительное. Этот сбой может быть вызван чрезмерное сопротивление в цепи возбуждения. Любой генератор имеет критическое поле сопротивление. Наличие сопротивления в цепи возбуждения выше это критическое значение приводит к тому, что генератор не достигает своего номинального значения. рабочее напряжение.

Так как полевые реостаты используются для управления выходным напряжением при номинальном скорости, важно снизить сопротивление полевых реостатов до минимального значения перед исследованием других возможных неисправностей в случае неспособности развить номинальное напряжение.

СОПРОТИВЛЕНИЕ КОНТАКТУ ЩЕТКОЙ

Контактное сопротивление на щетках — еще одна причина выхода из строя генератор для развития своего рабочего напряжения. Поскольку цепь возбуждения замыкается через якорь, любое сопротивление в этой точке эффективно в цепи возбуждения. Дополнительное давление, приложенное к кисти могут указывать на неисправность из этого источника.

Неправильное подключение проводов цепи возбуждения к щеткам также причина невозможности создания номинального напряжения.Неправильное подключение может быть обнаруженным, перевернув эти выводы.

ВРАЩЕНИЕ

Когда шунтирующий генератор постоянного тока используется в специальных приложениях, может потребоваться чтобы якорь вращался в направлении, противоположном указанному в производитель. Для развития нарастания напряжения в этих случаях поле провода цепи на щетках должны быть перевернуты.

РЕЙТИНГИ

Шунтирующие генераторы рассчитаны на скорость, напряжение и ток.Генераторы используются в самолетах и ​​автомобилях, работают в широком диапазоне скоростей, но должен поддерживать постоянное напряжение нагрузки. Регуляторы напряжения, которые автоматически изменение сопротивления поля.

Генераторы, предназначенные для работы с постоянной номинальной частотой вращения, не должны работает выше этого значения, если полевая цепь не защищена от воздействие чрезмерного тока на токоограничивающие устройства.

КОНТРОЛЬ ВЫХОДНОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Полевые реостаты используются для управления выходным напряжением шунтирующих генераторов.На заданной скорости реостат можно использовать только для вывода выходного напряжения до значений ниже номинального напряжения, достижимого без полевого контроля. Значения напряжение выше нормального номинального может быть получено только при работе генератора скорость выше нормальной.

РЕГУЛИРОВКА НАПРЯЖЕНИЯ

Термины «регулирование напряжения» и «регулирование напряжения» часто путают. Напряжение контроль относится к преднамеренным изменениям напряжения на клеммах, сделанным вручную или автоматическое регулирующее оборудование, такое как полевой реостат.

Регулировка напряжения относится к автоматическим изменениям напряжения на клеммах. из-за реакций внутри генератора при изменении тока нагрузки.

Регулировка напряжения определяется как разница в процентах между напряжениями. вывод при отсутствии электрической нагрузки (EnL) и на клемме напряжение при полном номинальном токе (EfL). Формула, используемая для определения процент регулирования напряжения следующий:

[(EnL-EfL) / EfL] x 100 =% регулирования

E.г., это заложено в конструкции шунтирующего генератора для выходное напряжение будет падать при увеличении нагрузки. Если падение серьезное, считается, что генератор плохо регулирует напряжение.

РЕЗЮМЕ

Самовозбуждающийся шунтирующий генератор имеет катушки возбуждения и реостат возбуждения. шунтировали через соединения якоря. Если есть остаточный магнетизм оставленный в поле железа, то при вращении якоря будет образовываться остаточный Напряжение.Этого остаточного напряжения обычно достаточно, чтобы начать генерацию. процесс. Если остаточного напряжения недостаточно, остаточный магнетизм должен быть восстановлен. Генераторы с самовозбуждением должны иметь полярность поля правильно установлен и якорь вращается в нужном направлении для выработки выходного напряжения. Выходное напряжение можно контролировать, добавляя или снятие сопротивления цепи шунтирующего поля.

ВИКТОРИНА

Выберите правильный ответ для каждого из следующих утверждений.

1. Большинство генераторов постоянного тока имеют _____

а. самовозбужденный.

г. возбуждается аккумуляторными батареями.

г. серийная рана.

г. возбуждаются отдельно.

2. Катушки возбуждения шунтирующего генератора всегда подключены.

а. параллельно с реостатом.

г. параллельно друг другу.

г. последовательно друг с другом.

г. через линию.

3. Напряжение шунтирующего генератора составляет:

а.постоянный магнетизм.

г. правильная работа полевого реостата.

г. остаточный магнетизм.

г. увеличение скорости.

4. Обмотки возбуждения шунтирующего генератора должны иметь:

а. приложен полный линейный ток.

г. сравнительно низкое сопротивление.

г. сопротивление 1 Ом на вольт.

г. сравнительно высокая стойкость.

5. Вырезание сопротивления цепи шунтирующего поля

а.урезает магнитный поток.

г. снижает напряжение на клеммах.

г. увеличивает нагрузку.

г. увеличивает выходное напряжение клеммы.

6. Отказ шунтирующего генератора постоянного тока до номинального напряжения может причитаться:

а. потеря остаточного магнетизма.

г. сопротивление больше критического сопротивления поля.

г. вращение якоря в направлении, противоположном известному вызвать повышение напряжения.

г. Сопротивление контакта щетки эффективно увеличивает сопротивление цепи возбуждения выше критической точки.

e. неправильное подключение проводов цепи возбуждения к щеткам.

ф. все из этого.

7. Контроль напряжения относится к происходящему изменению:

а. из-за работы вспомогательного регулирующего оборудования.

г. когда напряжение на клеммах увеличивается.

г. когда скорость регулируется.

г. автоматически при изменении нагрузки.

8. Регулирование напряжения относится к происходящему изменению:

а. когда скорость регулируется.

г. когда напряжение на клеммах увеличивается.

г. автоматически при изменении нагрузки.

г. при использовании вспомогательного оборудования.

9. При подъеме нагрузки от минимальной до максимальной:

а. нет изменения напряжения на клеммах.

г.увеличение напряжения на клеммах.

г. снижение напряжения на клеммах.

г. меньше изменений, чем в других генераторах.

10. Подключите следующий генератор с самовозбуждением, нарисовав соответствующий соединения в клеммных коробках.

11. Напишите формулу для регулирования напряжения % .

Характеристики генератора постоянного тока с самовозбуждением

Для генератора постоянного тока с самовозбуждением производительность анализируется с использованием трех различных характеристик.Это характеристики холостого хода, внутренние и внешние характеристики.

В этом разделе вы подробно узнаете о характеристиках шунтирующего генератора постоянного тока, последовательного генератора и составного генератора. Но перед этим вы должны узнать о конструкции и работе генератора постоянного тока.

Характеристики генератора постоянного тока с шунтирующей обмоткой

Характеристики разомкнутой цепи генератора постоянного тока с шунтирующей обмоткой получены путем проведения эксперимента без нагрузки. Он аналогичен характеристикам генератора постоянного тока с независимым возбуждением.

Для получения характеристик подключите схему, как показано ниже. Поскольку это шунтирующий генератор постоянного тока, обмотка возбуждения подключается поперек проводников якоря. Для изменения тока возбуждения последовательно с обмоткой возбуждения подключают переменное сопротивление (реостат).

Для измерения тока возбуждения к цепи возбуждения подключается амперметр. К проводнику якоря подключается вольтметр для измерения наведенного напряжения.

Принципиальная схема генератора постоянного тока с шунтирующей обмоткой

Как известно, ток возбуждения изменяется от нуля до максимального значения.Напряжение якоря измеряется для разных значений тока возбуждения. После насыщения полюсов индуцированное напряжение становится постоянным. Показания отображаются на графике и в виде графика, как показано ниже.

Характеристики разомкнутой цепи генератора постоянного тока с шунтирующей обмоткой

В шунтирующем генераторе постоянного тока существует остаточный магнетизм на полюсах. Из-за этого некоторая ЭДС индуцируется в генераторе даже до того, как ток возбуждения I _f = 0. Она называется остаточной ЭДС и показана на приведенном выше графике как OA.Следовательно, кривая начинается немного вверх, а не от начала координат.

Критическое сопротивление и критическая скорость

Касательная OB проводится к линейной части графика от начала координат. На графике выше это показано синей цветной линией. Наклон этой касательной (ΔE _g / ΔI _f ) дает значение критического сопротивления.

Итак, что на самом деле означает критическое сопротивление?

Это значение сопротивления шунтирующего поля, выше которого в проводниках якоря начинает нарастать напряжение.Скорость, с которой вращается генератор во время этого повышения напряжения, известна как критическая скорость . Он определяется как скорость, при которой сопротивление поля шунта равно критическому сопротивлению.

Для нарастания напряжения в шунтирующем генераторе он должен удовлетворять следующим условиям.

• В полюсах должен быть некоторый остаточный магнетизм.
• Для данного направления вращения обмотка возбуждения должна быть напрямую подключена к проводнику якоря.В противном случае напряжение упадет из-за ослабления магнитного потока.
• В условиях холостого хода или разомкнутой цепи сопротивление поля шунта должно быть меньше критического сопротивления.
• В условиях нагрузки сопротивление шунтирующего поля должно быть больше критического сопротивления.

Аналогично, следующие факторы влияют на повышение напряжения в шунтирующем генераторе.

• Обратный остаточный магнетизм — напряжение якоря меняется на противоположное, что еще больше меняет направление тока возбуждения.
• Обратное подключение шунтирующего поля — вызывает снижение напряжения генератора от его нормального значения.
• Направление вращения ротора может измениться на противоположное — напряжение изменится на противоположное и, таким образом, снизится от своего первоначального значения.

Обратную полярность следует скорректировать для достижения желаемых характеристик. Это можно сделать, используя внешний источник постоянного тока для перемагничивания полюсов поля в правильном направлении. Этот процесс называется перепрошивкой поля .

Нагрузочные характеристики

Проведем нагрузочные характеристики шунтирующего генератора постоянного тока путем приложения нагрузки.На следующем рисунке (а) показано подключение схемы для определения характеристик нагрузки. График (b) ниже показывает нагрузочные характеристики самовозбуждающегося шунтирующего генератора постоянного тока. На графике показаны как внутренние, так и внешние характеристики. (a) Принципиальная схема и (b) Нагрузочные характеристики генератора постоянного тока с шунтирующей обмоткой

Ток возбуждения изменяется без приложения нагрузки, и измеряется наведенная ЭДС. Он дает идеальные характеристики, как показано на графике в виде горизонтальной линии AB.

В практических случаях увеличение нагрузки вызывает падение напряжения на клеммах. Некоторые падения напряжения в генерируемой ЭДС E _g из-за реакции якоря, поэтому характеристики также немного падают. Это называется внутренними характеристиками или суммарными характеристиками и отображается в виде изогнутой линии переменного тока.

При построении графика зависимости напряжения на клеммах от тока нагрузки кривая еще больше падает из-за сопротивления якоря. Она называется внешней характеристикой и изображается кривой AD.

Характеристики генератора постоянного тока с последовательной обмоткой

Здесь, чтобы получить характеристики разомкнутой цепи, отключите обмотку возбуждения от цепи. Для рисования характеристик, как показано ниже, на машину подается отдельное возбуждение.

Характеристики генератора постоянного тока с последовательной обмоткой

На приведенных выше характеристиках кривая AB представляет характеристики разомкнутой цепи. Это похоже на характеристики холостого хода. Это связано с тем, что в последовательном генераторе обмотка возбуждения включена последовательно с якорем и нагрузкой.Следовательно, ток нагрузки аналогичен току возбуждения, а OA представляет собой остаточную ЭДС.

Кривые OC и OD представляют внутренние и внешние характеристики соответственно. Поскольку ток нагрузки и ток возбуждения одинаковы, увеличение тока нагрузки вызывает увеличение напряжения на клеммах. За пределами определенного предела напряжение на клеммах начинает уменьшаться с увеличением нагрузки. На приведенных выше характеристиках это показано пунктирной линией. Это связано с чрезмерным размагничивающим эффектом реакции якоря.

Характеристики составного генератора постоянного тока

Составной генератор представляет собой самовозбуждающийся генератор постоянного тока, характеристики которого зависят как от шунтирующей обмотки возбуждения, так и от последовательной обмотки возбуждения. Как мы исследовали, в шунтирующем генераторе увеличение нагрузки вызывает уменьшение напряжения на клеммах. В то время как в последовательном генераторе увеличение нагрузки вызывает увеличение напряжения на клеммах.

В составном генераторе последовательный поток поля компенсирует падение потока шунтирующего поля.Это даст характеристику постоянного напряжения. Это показано на графике ниже как кривая AC. Генератор с такими характеристиками называется генератором плоского состава.

Характеристики составного генератора постоянного тока

Если последовательное возбуждение поля больше, чем возбуждение шунтирующего поля, увеличение тока нагрузки приведет к увеличению напряжения на клеммах. Он представлен как кривая AB и известен как сверхсоставной генератор.

Кривая AD представляет характеристики под составного генератора.В этом случае возбуждение последовательного поля меньше, чем возбуждение шунтирующего поля. Любое увеличение тока нагрузки приведет к снижению напряжения на клеммах.

Часто задаваемые вопросы

Что подразумевается под остаточной ЭДС?

В обмотке возбуждения уже присутствует небольшой магнитный поток, называемый остаточным магнетизмом. Из-за этого некоторая ЭДС будет индуцирована в проводниках якоря еще до того, как будет приложен ток возбуждения. Эта ЭДС называется остаточной ЭДС.

Определите критическое сопротивление.

Это значение сопротивления шунтирующего поля, выше которого генератор начинает наращивать напряжение в проводниках якоря.

Работа генератора постоянного тока с самовозбуждением | Electrical Academia

Кривая намагничивания , полученная при отдельном возбуждении машины, все еще применима в случае генератора постоянного тока с самовозбуждением. То есть заданное значение тока возбуждения будет производить определенное значение генерируемого напряжения при заданной скорости, независимо от того, как подключена обмотка возбуждения.Однако есть и другие ограничения, которые необходимо соблюдать. На рисунке 1 показан шунтирующий генератор постоянного тока с самовозбуждением, работающий без нагрузки.

РИСУНОК 1: Цепь генератора постоянного тока с самовозбуждением.

Поскольку ток нагрузки равен нулю, единственным током в обмотке якоря является ток возбуждения. Запись петли напряжения через цепи якоря и возбуждения, как показано, приводит к следующему соотношению:

\ [\ begin {matrix} {{E} _ {a}} \ text {} = \ text {} {{I} _ {f}} ({{R} _ {a}} \ text {} + \ text {} {{R} _ {rh}} \ text {} + \ text {} {{R} _ {f}} ) \ text {} & {} & \ left (1 \ right) \\\ end {matrix} \]

Уравнение 1 называется уравнением цепи поля . Он представляет собой линейную вольт-амперную характеристику, наклон которой равен сумме трех сопротивлений в правой части уравнения. Ограничения, накладываемые кривой намагничивания и уравнением 1, должны выполняться одновременно. Для должны выполняться оба ограничения :

Рабочая точка генератора должна находиться на пересечении кривой намагничивания с прямой линией, представляющей уравнение цепи возбуждения, как показано на рисунке 2.

РИСУНОК 2: Определение рабочей точки самовозбуждающегося генератора постоянного тока.

Самовозбуждающийся генератор требует некоторого остаточного магнетизма в полюсах поля для генерации напряжения.

Если посмотреть на рисунок 2, то при вращении генератора остаточный магнитный поток вызывает небольшое напряжение якоря (точка 1). Это напряжение вызывает ток возбуждения (точка 2), который, при условии правильной полярности, увеличивает напряжение еще больше (точка 3), что вызывает больший ток возбуждения и т. Д.Пунктирной линией на рисунке 2 показан процесс, который называется , наращивание .

Значение насыщения в самовозбужденном генераторе постоянного тока

Насыщение делает возможным повышение напряжения в самовозбуждающемся шунтирующем генераторе постоянного тока. Предположим, что напряжение якоря линейно зависит от тока возбуждения, как показано жирной сплошной линией на рисунке 3. Уравнение цепи возбуждения также представляет собой прямую линию.

Если сопротивление цепи возбуждения на слишком мало (как показано пунктирной линией), то две линии не будут пересекаться и не будет установившейся рабочей точки.Напряжение будет расти вечно (или, по крайней мере, до тех пор, пока не сломается изоляция).

Если сопротивление цепи возбуждения на выше (как показано штрихпунктирной линией), то может возникнуть рабочая точка, но она сильно изменится с небольшими изменениями сопротивления поля, поскольку наклон двух пересекающихся линий аналогичный.

РИСУНОК 3: Иллюстрация важности насыщения для роста напряжения в самовозбуждающемся генераторе постоянного тока.

Насыщение также обеспечивает верхний предел величины сопротивления в цепи возбуждения.

На рисунке 4 показано, что происходит с разными значениями сопротивления в цепи возбуждения. Если сопротивление поля слишком велико, напряжение возрастает только до небольшого значения, как показано пунктирной линией.

Если сопротивление поля таково, что линия требований к напряжению цепи возбуждения проходит близко к линейной части кривой намагничивания, то машина не будет обеспечивать стабильное напряжение, как показано пунктирной линией на рисунке 4.

Наконец, если сопротивление имеет подходящее значение, генератор выдает напряжение, как показано пунктирной линией.

РИСУНОК 4: Влияние сопротивления цепи возбуждения на генерируемое напряжение самовозбуждающегося генератора постоянного тока.

Изменение генерируемого напряжения со скоростью

На рисунке 5 показано влияние изменения скорости генератора n. На рис. 5 (а) показаны пять кривых намагничивания, соответствующих пяти равномерно распределенным рабочим скоростям.Также показана линия уравнения цепи возбуждения, которая пересекает каждую из кривых намагничивания.

При изменении скорости мы переходим к новой кривой намагничивания, двигаясь вниз по линии уравнения цепи поля. В результате напряжение падает очень быстро при уменьшении скорости самовозбуждающегося шунтирующего генератора постоянного тока.

Вспоминая уравнение напряжения, уменьшение скорости уменьшает генерируемое напряжение, что, в свою очередь, уменьшает ток возбуждения и магнитный поток, тем самым дополнительно уменьшая генерируемое напряжение.Следовательно, график зависимости напряжения от скорости для самовозбуждающегося генератора постоянного тока является нелинейным, как показано на рисунке 5 (b).

РИСУНОК 5: Характеристики самовозбуждающегося генератора при изменении скорости.

а . Пересечение линии цепи возбуждения с кривыми генерируемого напряжения на нескольких скоростях.

б . Возникающее в результате напряжение как функция скорости.

Условия нарастания напряжения в самовозбужденном генераторе постоянного тока

На основании обсуждения, проведенного до сих пор, мы можем сделать вывод, что существует несколько требований к напряжению, которое должно нарастать в отдельно возбужденном генераторе постоянного тока. Эти требования:

• В полюсных наконечниках машины должен быть остаточный магнетизм.
• Катушка возбуждения должна обеспечивать магнитный поток в том же направлении, что и остаточный магнитный поток. В противном случае напряжение в машине снизится до нуля.
• Сопротивление цепи возбуждения не должно быть чрезмерным.
• Машина должна иметь достаточную скорость, потому что напряжение зависит от скорости.

Напряжение под нагрузкой в ​​самовозбужденном генераторе постоянного тока

Установив переменную нагрузку на самовозбуждающийся генератор постоянного тока, мы могли наблюдать влияние изменения тока нагрузки на напряжение на клеммах.Могут наблюдаться три эффекта, как показано на рисунке 6:

• По мере увеличения нагрузки напряжение нагрузки падает из-за сопротивления якоря. Это линейный эффект, как показано пунктирной линией на рис. 6.
• По мере увеличения тока якоря реакция якоря снижает магнитный поток на полюс, дополнительно уменьшая напряжение, как показано пунктирной линией на рис. 6.
• Уменьшение напряжения поля этими двумя факторами вызывает уменьшение тока возбуждения, что еще больше снижает напряжение, как показано сплошной линией на рисунке 6.

РИСУНОК 6: Вольт-амперная характеристика самовозбуждающегося генератора постоянного тока.

По мере увеличения нагрузки (что означает уменьшение сопротивления нагрузки) ток якоря увеличивается. В зависимости от перечисленных факторов генерируемое напряжение будет снижаться по мере увеличения нагрузки. Однако со временем генерируемое напряжение уменьшается настолько, что начинает уменьшаться ток нагрузки. Уменьшение тока нагрузки вызывает разворот характеристической кривой вольт-ампер , как показано.

Поскольку сопротивление нагрузки уменьшается на , ток и напряжение на клеммах продолжают уменьшаться, пока не будет достигнут ток короткого замыкания при напряжении нулевой нагрузки. Это преимущество для генератора с независимым возбуждением, поскольку ток короткого замыкания может быть меньше номинального тока машины. Точка поворота кривой называется точкой пробоя , , которая обычно возникает при примерно 150% номинального тока.

Самовозбуждение | Генератор с самовозбуждением

Самовозбуждение:

Вместо того, чтобы устанавливать отдельный источник постоянного тока для целей возбуждения, практические генераторы всегда возбуждаются от собственных выводов якоря, этот метод возбуждения известен как самовозбуждение. Генератор самовозбуждения с подключением, показанным на рис. 7.24, известен как шунтирующий генератор из-за параллельного соединения обмотки возбуждения с якорем.

Предположим, что поле вводится в цепь после того, как якорь был доведен до номинальной скорости.В момент включения поля напряжение якоря соответствует небольшому остаточному значению, которое вызывает протекание небольшого тока возбуждения. Если поле подключено так, что этот ток увеличивает поле mmf и, следовательно, индуцированную ЭДС, машина будет постоянно нарастать. Это действительно соединение с положительной обратной связью, и машина достигает стабильного значения только из-за характеристики насыщения магнитной цепи машины.

Поскольку предполагается, что генератор работает без нагрузки во время процесса наращивания, применяются следующие схемные соотношения (рис.7.24).

Ток возбуждения в шунтирующем генераторе очень мал, падением напряжения / _f R _a можно пренебречь, так что

, который является прямой линией, называемой линией R _f на графике V- / _f на рис. 7.25.

Напряжение на клеммах холостого хода является решением уравнений (7.39) и (7.40). Таким образом, точка пересечения P линии R ₁ с характеристикой намагничивания, показанной на рис.7.25 дает напряжение на клеммах без нагрузки (В ₀ ) и соответствующий ток возбуждения. Кроме того, из рис. 7.25 легко увидеть, что напряжение холостого хода можно регулировать

до желаемого значения путем изменения сопротивления поля. Обращаясь к рис. 7.26, можно также увидеть, что по мере увеличения сопротивления поля напряжение холостого хода уменьшается. Напряжение холостого хода не определено для сопротивления поля (R _f ,, = R _fe ), линия которого совпадает с линейным участком кривой намагничивания.При сопротивлении поля даже немного больше, чем это значение, машина не возбуждает до какого-либо заметного значения и будет выдавать напряжение холостого хода, близкое к остаточному значению. Машина с таким большим сопротивлением в поле не может возбудить, и соответствующее сопротивление известно как критическое сопротивление (Rf).

Рассмотрим теперь работу с фиксированным R _f и переменной скоростью якоря. Из рис. 7.27 видно, что при уменьшении скорости OCC пропорционально скользит вниз, так что напряжение холостого хода уменьшается.На определенной скорости, называемой критической скоростью, OCC является касательной к линии R _f , и в результате генератор не сможет возбуждать.

Подводя итог, шунтирующий генератор постоянного тока может не самовозбуждаться по любой из трех причин, указанных ниже:

1. Остаточный магнетизм отсутствует.
2. Полевое соединение с якорем таково, что наведенная ЭДС из-за остаточного магнетизма имеет тенденцию разрушать остаточный магнетизм (т.е. обратная связь отрицательная).
3. Сопротивление цепи возбуждения больше критического значения.

Состояние (2) можно исправить, просто поменяв местами полевое соединение с якорем или изменив направление вращения. В больших генераторах постоянного тока с постоянными соединениями и фиксированным направлением вращения проблема решается путем временного возбуждения поля от источника батареи. (Это называется миганием.)

Типы генераторов постоянного тока: схема (шунтирующие, последовательные и составные)

Типы генераторов постоянного тока — Генераторы постоянного тока представляют собой электрические устройства для преобразования механической энергии в электрическую.Резка магнитного потока арматурой создает ЭДС на основе закона Фарадея и электроиндукцию. ЭДС является причиной протекания тока в цепи.

Типы генераторов постоянного тока

Генераторы постоянного тока подразделяются на три основных типа в зависимости от методов возбуждения поля: генераторы постоянного магнита, с раздельным возбуждением и самовозбужденные генераторы постоянного тока. Первый тип возбуждает катушки возбуждения с помощью постоянных магнитов, в то время как отдельно возбуждаемые катушки включают внешнюю силу для возбуждения.Генератор постоянного тока с самовозбуждением включает в себя другой генератор и возбуждаемые им катушки возбуждения. Схема для типов генераторов постоянного тока приведена ниже, и поле постоянного магнита не включено, поскольку оно не широко используется в промышленности.

рисунок1. Типы генераторов постоянного тока (ссылка: electricacademia.com )

Генераторы постоянного тока с постоянными магнитами

Этот тип генераторов, использующий постоянные магниты для создания потока в магнитной цепи, известен как генераторы постоянного тока с постоянными магнитами и является самым основным. тип генератора.Якорь и один или несколько постоянных магнитов размещены вокруг якоря. Этот тип не может обеспечивать большую мощность из-за конструкции генератора и не используется в промышленности. Генераторы постоянного тока с постоянными магнитами обычно используются в небольших приложениях, таких же как динамо-машины в мотоциклах.

На рисунке 2 показана основная форма генераторов постоянного тока с постоянными магнитами. Как мы знаем, напряжение создается, когда провод разрезает поле, и его величина зависит от петель проводов и скорости вращения поля.Кроме того, величина напряжения является функцией угла между магнитным потоком и движущейся поверхностью. При вращении каждого контура напряжение изменяется от 0 до максимального значения в зависимости от угла и составляет абсолютную величину синусоидального напряжения. Увеличение количества витков под разными углами делает напряжение постоянным на максимальном значении.

Рисунок 2. Генераторы постоянного магнитного тока (ссылка: lectricacademia.com )

индуцированное напряжение рассчитывается как:

В_ {ind} = Blv

где:

В _ind = индуцированное напряжение в В

B = плотность потока, перпендикулярная движению, в Вт / м2

l = длина проводника, м

v = скорость проводника, м / с

Генераторы постоянного тока с раздельным возбуждением

Внешний источник постоянного тока (например,g., аккумулятор) используется в этой системе для возбуждения полевых магнитов. По мере увеличения скорости вращения он может обеспечивать более высокую ЭДС и напряжение на выходе. Принципиальная схема для отдельно возбуждаемых генераторов постоянного тока показана на рисунке 3, а символы следующие:

• I _L = ток нагрузки
• I _a = ток якоря
• E _g = генерируемая ЭДС (Электромагнитная сила)
• V = Напряжение на клеммах

Рисунок 3.Принципиальная схема генераторов постоянного тока с независимым возбуждением (ссылка: lectric4u.com )

Генерируемая мощность и передаваемая мощность внешней силе могут быть рассчитаны как:

I_a = I_l = I

V = IR_ {a }

P_g = E_g \ times I

P_l = VI

Генераторы постоянного тока с самовозбуждением

Генераторы постоянного тока с самовозбуждением имеют магниты поля, которые возбуждаются их собственным током, и катушки возбуждения подключены к арматура внутри.В полюсах всегда присутствует некоторый поток из-за остаточного магнетизма. При вращении якоря вырабатывается некоторый ток, и этот небольшой ток течет через катушки возбуждения с нагрузкой, усиливая полюсный поток. При увеличении полюсного потока увеличиваются ЭДС и ток, и процесс накопления продолжается до тех пор, пока возбуждение не станет необходимым. Генераторы постоянного тока с самовозбуждением классифицируются на основе катушек возбуждения и их положения следующим образом:

1. Генераторы с шунтирующей обмоткой
2. Генераторы с комбинированной обмоткой
Генераторы с обмоткой серии

Генераторы постоянного тока с параллельной обмоткой

Обмотки возбуждения являются соединены с проводниками якоря параллельно для возбуждения генератора.Обмотки возбуждения представляют собой изолированные катушки с током, которые создают необходимое магнитное поле для возбуждения генератора. Шунтирующий генератор возбуждается за счет остаточного магнетизма в полюсах, и обмотки возбуждения имеют то же напряжение, что и клеммы в шунтирующем генераторе, в то время как фактическое значение этого напряжения зависит от нагрузки и ее скорости. Принципиальная схема этого типа приведена ниже:

Рисунок 4. Принципиальная схема генераторов постоянного тока с шунтирующей обмоткой (ссылка: lectric4u.com )

где:

• В = напряжение на клеммах
• E _g = генерируемая ЭДС
• I _sh = ток, протекающий через поле шунта
• I _a = ток якоря
• I _L = ток нагрузки
• R _sh = сопротивление шунтирующей обмотки
• R _a = сопротивление якоря

ток якоря I _a состоит из двух частей: ток возбуждения шунта I _sh и ток нагрузки I _L .

I_a = I_ {sh} + I_l

Когда IL является максимальным, эффективная мощность нагрузки будет максимальной. В результате лучше поддерживать как можно более низкий ток шунта. Поэтому разумно поддерживать высокое сопротивление шунта.

I_ {sh} = \ frac {V} {R_ {sh}}

V = E_g-I_aR_a

Генерируемая мощность и мощность, подаваемая на нагрузку:

P_g = E_g \ times I_g

P_l = V \ times I_l

Генераторы с последовательной обмоткой

Обмотка возбуждения включена последовательно с проводниками якоря в генераторах с последовательной обмоткой.{2} \ times R_a

Генерируемая мощность и мощность, передаваемая нагрузке:

P_g = I \ timesE_g

P_l = I \ timesV

Генераторы постоянного тока с комбинированной обмоткой

Выход Напряжение и ЭДС зависят от тока нагрузки в последовательном типе обмотки, и, с другой стороны, в шунтирующем типе выход пропорционален обратной величине тока нагрузки. Чтобы преодолеть недостаток обоих типов, доступны генераторы с составной обмоткой, сочетающие как последовательные, так и шунтирующие.Схема генераторов составной обмотки включает как последовательную, так и шунтирующую полевую обмотку. Имеются последовательная и параллельная обмотки с якорем и два типа генератора с короткими шунтирующими составными обмотками и генераторы с длинными шунтирующими составными обмотками.

Генераторы постоянного тока с длинным шунтом

В генераторах постоянного тока с длинным шунтом обмотки шунта параллельны как последовательному полю, так и якорю. Принципиальная схема этого типа приведена ниже:

Рисунок 6.принципиальная схема короткозамкнутых генераторов постоянного тока с комбинированной обмоткой (ссылка: lectric4u.com )

Токи в цепи:

I_ {sh} = \ frac {V} {R_ {sh}}

I_ {cs} = I_l + I {sh}

I_ {cs} = I_a

Напряжение нагрузки равно:

В = E_g-I_a (R_a-R {sc})

Вырабатываемая мощность мощность, передаваемая на нагрузку, составляет:

P_g = I_G \ times E_g

P_l = I_G \ times V

Короткий шунтирующий генератор постоянного тока

Вкратце, якорь параллелен шунтируйте обмотки возбуждения, как показано на следующем рисунке:

Figure6.принципиальная схема короткозамкнутых генераторов постоянного тока с комбинированной обмоткой (ссылка: lectric4u.com )

Токи в этих системах:

I_ {sc} = I_ {l}

I_ {sh} = \ frac { V + I_ {sc} R_ {sc}} {R_ {sh}}

I_ {a} = I_ {sc} + I_ {l}

Напряжение нагрузки, мощность нагрузки и генерируемая мощность:

V = E_g-I_aR_a-I_ {sc} R {sc})

P_l = I_G \ times V

P_g = I_G \ times E_g

Типы генераторов постоянного тока серии-шунтирующие соединения

«Энергия может быть преобразована из одной формы в другую» — Генератор делает то же самое — он преобразует механическую энергию в электрическую.Механическую энергию можно создать с помощью водяных турбин, паровых турбин, двигателей внутреннего сгорания и т. Д. А генератор преобразует эту механическую энергию в электрическую. Генераторы можно в широком смысле классифицировать как генераторы переменного тока и генераторы постоянного тока. Здесь давайте посмотрим на типы генераторов постоянного тока.

Генераторы постоянного тока

классифицируются по способу возбуждения. Итак, исходя из этого, существует два типа генераторов постоянного тока: —

1. Генератор постоянного тока с независимым возбуждением

2.Генератор постоянного тока с самовозбуждением

Самовозбуждающийся генератор постоянного тока снова может быть классифицирован как 1) последовательный генератор постоянного тока 2) шунтирующий генератор постоянного тока и 3) составной генератор постоянного тока.

Давайте вкратце рассмотрим, чем все это отличается.

1. Генератор постоянного тока с независимым возбуждением

Как можно догадаться из названия, этот генератор постоянного тока имеет обмотку полевого магнита, которая возбуждается от отдельного источника напряжения (например, от батареи). Вы можете увидеть представление на изображении ниже.Выходное напряжение зависит от скорости вращения якоря и тока возбуждения. Чем выше скорость вращения и ток — тем выше выходное э.д.с.

Примечание: Генераторы постоянного тока с независимым возбуждением на практике используются редко.

2. Генератор постоянного тока с самовозбуждением

Это генераторы, в которых обмотка возбуждения возбуждается выходом самого генератора. Как описано ранее, существует три типа генераторов постоянного тока с самовозбуждением — это 1) серия 2) шунтирующая и 3) составная.

а. Генератор постоянного тока серии

Последовательный генератор постоянного тока показан ниже на рис. (А), в котором обмотка якоря соединена последовательно с обмоткой возбуждения, так что ток возбуждения протекает через нагрузку, а также обмотку возбуждения. низкое сопротивление, толстый провод в несколько витков. Серийные генераторы тоже используются редко!

г. Шунтирующий генератор постоянного тока

Шунтирующий генератор постоянного тока показан на рисунке (b), на котором обмотка возбуждения подключена параллельно обмотке якоря, так что напряжения на обеих сторонах одинаковы.Обмотка возбуждения имеет высокое сопротивление и большее количество витков, так что только часть тока якоря проходит через обмотку возбуждения, а остальная часть — через нагрузку.

г. Составной генератор

Составной генератор показан на рисунке ниже. Он имеет две полевые находки, а именно Rsh и Rse. Это в основном шунтирующая обмотка (Rsh) и последовательная обмотка (Rse). Составной генератор бывает двух типов — 1) короткий шунт и 2) длинный шунт

.

a) Короткий шунт: — Здесь шунтирующая обмотка возбуждения подключена параллельно якорю, а последовательная обмотка возбуждения подключена последовательно к нагрузке.Это показано на рис. (1).

b) Длинный шунт: — Здесь шунтирующая обмотка возбуждения параллельна якорю и последовательной обмотке возбуждения (Rse подключается последовательно к якорю). Это показано на рисунке (2)

.

Итак, вы получили общее представление о типах генераторов постоянного тока! Теперь вы можете знать, что эти генераторы используются только в специальных промышленных целях, где существует огромный спрос на производство постоянного тока.