Синхронные машины. Машины постоянного тока
Методическое пособие - Физика
Другие методички по предмету Физика
алое изменение напряжения генератора под нагрузкой. Однако такие генераторы требуют наличия внешнего источника постоянного тока для питания обмотки возбуждения.
Генератор с параллельным возбуждением. В этом генераторе (рис.2.51) обмотка возбуждения присоединена через регулировочный реостат параллельно нагрузке. Следовательно, в машине используется принцип самовозбуждения, при котором обмотка возбуждения получает питание непосредственно от самого генератора. Самовозбуждение генератора возможно только при выполнении определенных условий. Чтобы установить их, рассмотрим процесс изменения тока в контуре обмотка возбуждения якорь при режиме холостого хода. Для рассматриваемого контура можно написать уравнение
e = iBRB + LBdiB/dt, (2.69)
где е и iвмгновенные значения э.д.с. Е в обмотке якоря и тока возбуждения Iв; Rв = rв + rр.всуммарное сопротивление цепи возбуждения генератора (сопротивлением ?r можно пренебречь, так как оно значительно меньше Rв); Lвсуммарная индуктивность обмоток возбуждения и якоря.
Все члены, входящие в (2.69), могут быть изображены графически. На рис.2.52 показаны зависимость e = f(iв), представляющая собой характеристику холостого хода генератора ОА, и вольт-амперная характеристика сопротивления его цепи возбуждения iвRв = = f(iв). Последняя представляет собой прямую ОВ, проходящую через начало координат под углом у к оси абсцисс; при этом tg?=Rв. Из (2.69) имеем
diB/dt=(e-iBRB)/LB. (2.70)
Следовательно, если имеется положительная разность (еiвrв), то производная diв/dt > 0 и происходит процесс увеличения тока возбуждения iв. Установившийся режим в цепи обмотки возбуждения будет иметь место при diв/dt = 0, т.е. в точке С пересечения характеристики холостого хода 0А с прямой 0В. В этом режиме машина будет работать с некоторым установившимся током возбуждения Iв0 и э.д.с. Е0= U0.
Из уравнения (2.70) следует, что для самовозбуждения генератора необходимо выполнение определенных условий.
1. Процесс самовозбуждения в генераторе может начаться только в том случае, если в начальный момент (iв = 0) в обмотке якоря индуктируется некоторая начальная э.д.с. енач. Такая э.д.с. может быть создана потоком остаточного магнетизма. Поэтому для начала процесса самовозбуждения генератора необходимо, чтобы в машине имелся поток остаточного магнетизма, который при вращении якоря индуктирует в его обмотке э.д.с. Еост. Обычно поток остаточного магнетизма имеется в машине из-за наличия гистерезиса в ее магнитной системе. Если такой поток отсутствует, то его создают, пропуская через обмотку возбуждения ток от постороннего источника.
2. При прохождении тока iв по обмотке возбуждения ее м. д. с. Fв должна быть направлена согласно с м. д. с. остаточного магнетизма Fост. В этом случае под действием разности еiвRв происходит процесс нарастания тока iв, магнитного потока возбуждения Фв и э.д.с. е. Если указанные м. д. с. направлены встречно, то м. д. с. обмотки возбуждения создает поток, направленный против потока остаточного магнетизма, машина размагничивается, и процесс самовозбуждения не сможет начаться.
3. Положительная разность еiвRв, необходимая для возрастания тока возбуждения iв от нуля до установившегося значения Iв0, может иметь место только в том случае, если в указанном диапазоне изменения тока iв прямая ОВ располагается ниже характеристики холостого хода ОА.
Рис.2.52 Характер изменения э.д.с. и тока возбуждения генератора в процессе самовозбуждения
При увеличении сопротивления цепи возбуждения Rв возрастает угол наклона у прямой ОВ к оси тока Iв и при некотором критическом значении этого угла ?кр (соответствующем критическому значению сопротивления Rв.кр) прямая ОВ практически совпадет с прямолинейной частью характеристики холостого хода. В этом случае е ? iвRв и процесс самовозбуждения становится невозможным. Следовательно, для самовозбуждения генератора необходимо, чтобы сопротивление цепи возбуждения было меньше критического значения.
Если параметры цепи возбуждения подобраны так, что Rв Rв.кр, то он не сможет самовозбудиться. Следовательно, условие Rв < Rв.кр ограничивает возможный диапазон регулирования тока возбуждения генератора, а следовательно, и его напряжения. Обычно уменьшать напряжение генератора путем увеличения сопротивления Rв можно лишь до (0,6 0,7) Uном.
Внешняя характеристика генератора представляет собой зависимость U = f(Iв) при n = const и Rв = const (рис.2.53, кривая <