pdf.php@id=6159.pdf

основной характеристики машины, а также по расчетным данным.

(прямая 2), проходящие через начало координат.

Построим характеристический треугольник для номинального тока машины /„ = / = / н, которому на х. к. з. соответствует точка а и на оси абсцисс точка б (рис. 9-5, а). Построим на прямой аб

с точкой г на х. х. х. Тогда треугольник бег и будет характеристи­

ку гд, для чего при холостом ходе требуется ток возбуждения Од = г„с.

холостом ходе может быть обусловлена только влиянием тока в якоре и должна поэтому выражать собой величину н. с. реакции якйря

(/ ф / н) катеты треугольника бег изменяются практически пропор­ ционально току якоря, так как нелинейность сопротивления щеточ­ ного контакта оказывает малое влияние.

Поскольку в условиях снятия х. к. з. магнитная цепь машины не насыщена, то построенный таким образом характеристический треугольник учитывает только продольную реакцию якоря, вы­ званную случайным или сознательным сдвигом щеток с геометриче­ ской нейтрали и отклонением коммутации от прямолинейной. При

установке щеток на геометрической нейтрали катет треугольника

=дб равен н. с. коммутационной реакции якоря (в масштабе 1В)

ихарактеризует качество коммутации (на рис. 9-5, а — замедлен­

треугольник бег вырождается в вертикальную прямую.

Для построения характеристического треугольника с учетом влияния поперечной реакции якоря, можно воспользоваться ха­ рактеристикой холостого хода и внешней, регулировочной или на­ грузочной характеристикой. Обычно пользуются нагрузочной.

Внешняя характеристика генератора независимого возбужде­

чая точка смещается на более круто падающий участок кривой намагничивания машины.

Внешнюю характеристику рекомендуется снимать при таком

случае напряжение возрастает на вполне определенную величину А0 Я (рис. 9-6), которая называется н о м и н а л ь н ы м и з м е ­ н е н и е м . н а п р я ж е н и я г е н е р а т о р а . В генераторах независимого возбуждения

Аб/Н% = т т 5--100 = 5 ч - 15%.

Внешнюю характеристику (в левом квадранте рис. 9-7) можно построить также с помощью характеристики холостого хода (в пра­ вом квадранте рис. 9-7) и характеристического треугольника. Для этого проведем на рис. 9-7 вертикальную прямую об, соответствую­ щую заданному току гв = соп$1. Тогда аб = Ое представляет собой V при / = 0 и определяет начальную точку внешней характери­ стики.

Разместим затем на рис. 9-7 характеристический треугольник где, построенный в соответствующих масштабах для / = / н, таким образом, чтобы его вершина г лежала на х. х. х., а катет де — на прямой аб. Тогда отрезок ае = жз будет равен II при I — / н, что

холостом ходе требуется ток возбуждения 1ве — Ои. При нагрузке ток возбуждения нужно увеличить на величину гаа = гд = иа для компенсации размагничивающей реакции якоря. Необходимый

полный ток возбуждения при этом 1в = 1ве + 1ва = Ои + иа = Оа как раз соответствует заданному, что и следовало доказать.

Если принять, что катеты, а следовательно, и гипотенуза ха­ рактеристического треугольника изменяются пропорционально /, то для получения других точек внешней характеристики достаточно провести на рис. 9-7 между х. х. х. и прямой аб наклонные от­ резки прямых (гипотенузы новых характеристических треугольни­ ков), параллельные гипотенузе ге. Тогда нижниё точки этих от­ резков (на прямой аб) будут определять значения II при токах

Перенеся эти точки по горизонтали в левый квадрант рис. 9-7 для соответствующих значений I и соединив их плавной кривой, полу­ чим искомую внешнюю характеристику II — [ (/).

В действительности горизонтальный катет характеристического треугольника при уменьшении II растет не пропорционально I. Поэтому реальная внешняя характеристика отклоняется от

построенной несколько в сторону, как показано в левом квадранте рис. 9-7 штриховой линией.

Точка внешней характеристики с I/ = 0 определяет величину тока короткого замыкания машины при полном возбуждении. Так как Ра мало, то этот ток в 5—15 раз превышает / н. Такое корот­ кое замыкание весьма опасно, так как возникает круговой огонь, а также большие механические усилия и моменты вращения. Поэтому в условиях эксплуатации генераторы и двигатели средней и боль­ шой мощности защищаются быстродействующими автоматическими выключателями в цепи якоря, которые ограничивают длительность короткого замыкания и отключают машину от сети в течение 0,01—

при изменении нагрузки напряжение генера­ тора не менялось (рис. 9-8). С увеличением I ток гв необходимо несколько увеличивать, чтобы компенсировать влияние падения напряжения 1аРа и реакции якоря.

При переходе от холостого хода с (/ = (/„ к номинальной на­ грузке / = /„ увеличение тока возбуждения составляет 15—25%.

Построение регулировочной характеристики (нижний квадрант рис. 9-9) по х. х. х. (верхний квадрант рис. 9-9) и характеристиче­ скому треугольнику производится следующим образом. Для задан­ ного — Оа = вб — сопз! величина г„ при / = О определяется точкой в. Характеристический треугольник где для номинального тока расположим так, чтобы его вершины г и е находились соответ­ ственно на х. х. х. и прямой абе. Тогда отрезок Ож = ае определяет значение (в при I = / н, что можно доказать аналогично тому, как это делалось в случае построения внешней характеристики. Для получения других точек характеристики достаточно провести между кривой х. х. х. и прямой абе на рис. 9-9 отрезки прямых, параллельные гипотенузе ге. Тогда нижние концы (точки) этих отрезков будут соответствовать величинам гв для значений /.опреде­ ляемых отношениями длин этих отрезков к гипотенузе ее, как и в пре­

дыдущем случае. Снеся эти точки вертикально вниз, в нижний квадрант рис. 9-9, на уровень соответствующих значений /, получим

Если построенный таким или другим способом характеристи­ ческий треугольник передвигать на рис. 9-10 параллельно самому

себе так, чтобы его вершина з скользила по х. х. х., то его вер­ шина б очертит нагрузочную характеристику (штриховая кривая на рис. 9-10). Эта характеристика несколько разойдется с опытной характеристикой 2, так как величина катета ев будет меняться вследствие изменения условий насыщения.

Точка д на рис 9-10 соответствует короткому замыканию генера­ тора.

Все характеристики генераторов можно изобразить как в абсо­ лютных величинах, так и в относительных единицах. В последнем

наличии добавочных полюсов в обоих случаях возникает расстрой­ ство коммутации.

Влияние сдвига щеток на другие характеристики нетрудно ана­ лизировать подобным же образом.

§ 9-4. Генераторы параллельного возбуждения

Самовозбуждение генератора параллельного возбуждения про­ исходит при соблюдении следующих условий: 1) наличия остаточ­ ного магнитного потока полюсов; 2) правильного подключения концов обмотки возбуждения или правильного направления вра­ щения. Кроме того, сопротивление цепи возбуждения при данной скорости вращения п должно быть ниже некоторого кри­ тического значения или скорость вращения при данном /?„ должна быть выше некоторой критической величины.

Для самовозбуждения достаточно, чтобы остаточный поток со'СТавлял 2—3% от номинального. Остаточный поток такой величины

Г л . 9 / Генераторы

практически всегда имеется в уже работавшей машине. Вновь изготовленную машину или машину, которая по каким-либо причи­ нам размагнитилась, необходимо намагнитить, пропуская через обмотку возбуждения ток от постороннего источника.

При соблюдении необходимых условий процесс самовозбуждения протекает следующим образом. Небольшая э. д. с., индуктируемая в якоре остаточным магнитным потоком, вызывает в обмотке воз­ буждения малый ток г'в. Этот ток вызывает увеличение потока полюсов, а следовательно увеличение э. д. с., которая в свою очередь обусловливает дальнейшее увеличение г„, и т. д. Такой лавинообразный процесс самовозбуждения продолжается до тех пор, пока напряжение генератора не достигнет установившегося значения.

Если подключение концов обмотки возбуждения или направле­ ние вращения неправильны, то возникает ток обратного направ­ ления, вызывающий ослабление остаточного потока и уменьшение э. д. с., вследствие чего самовозбуждение невозможно. Тогда необ­ ходимо переключить концы обмотки возбуждения или изменить направление вращения. В соблюдении этих условий можно убе­ диться, следя с помощью вольтметра с малым пределом измерения за напряжением якоря при замыкании и размыкании цепи возбуж­ дения.

Полярность зажимов генератора при самовозбуждении опреде­ ляется полярностью остаточного потока. Если при заданном направ­ лении вращения полярность генератора необходимо изменить, то следует перемагнитить машину путем подачи тока в обмотку возбуждения от постороннего источника.

Рассмотрим подробнее процесс самовозбуждения при холостом ходе.

На рис. 9-12, а кривая 1представляет собой х. х. х., а прямая 2 — так называемую характеристику цепи возбуждения или зависи­ мость 1/„ = НЯ1В, где /?„ = сопя! — сопротивление цепи возбуж­ дения, включая сопротивление регулировочного реостата.

В процессе самовозбуждения 1в Ф сопз! и напряжение на концах цепи возбуждения

рис. 9-12, а составляет а^ - и характеризует скорость и направ­ ление изменения 1и. Если прямая 2 проходит ниже кривой 1, то

/в растет и машина самовозбуждается до напряжения, соответст­ вующего на рис. 9-12, а точке пересечения кривой 1 и прямой 2, в которой

4(^в*в) л

и рост 1„ поэтому прекратится.

Рис. 9-12. Самовозбуждение генератора параллельного воз­ буждения при разливных сопротивлениях цепи возбужде­ ния (в) и при разливных скоростях вращения (б)

Из рассмотрения рис. 9-12, а следует, что нарастание 1Ви, следо­ вательно, IIа сначала происходит медленно, затем ускоряется и к концу процесса вновь замедляется. Начавшийся процесс само­ возбуждения прекращается или ограничивается в точке а' вслед­ ствие криволинейности х. х. х. При отсутствии насыщения 1/а теоретически возросло бы до 11а = оо.

Вообще любые процессы самовозбуждения — электрические, и другие, наблюдаемые в различных устройствах, — ограничи­ ваются только нелинейностью характеристик системы.

Если Кв увеличить, то вместо прямой 2 получим прямую 3 (рис. 9-12, а). Процесс самовозбуждения при этом замедляется и напряжение машины, определяемое точкой а”, будет меньше. При дальнейшем увеличении /?в получим прямую 4, касательную к кривой 1. При этом машина будет находиться на грани самовоз­ буждения: при небольших изменениях п или /?в (например, вслед­ ствие нагревания) машина может развивать небольшое напряже­

источника, как и для генератора независимого возбуждения, так как при самовозбуждении при II — 0 также г'в = 0.

Внешняя характеристика II = [ (/) генератора параллельного возбуждения снимается при /?„ = сопз! и п = сопз1, т. е. без регу­ лирования в цепи возбуждения, при естественных условиях работы. Вследствие этого к двум причинам падения напряжения, указанным для генератора независимого возбуждения (см. § 9-3), прибавляется третья — уменьшение 1Впри уменьшении II. В результате внешняя характеристика генератора параллельного возбуждения (рис. 9-15, кривая 1) падает круче, чем у генератора независимого возбуждения

(кривая 2). Поэтому номинальное изменение напряжения (см. опре­ деление в § 9-3) у генератора параллельного возбуждения больше и составляет А(/н% = 10 ■+■20%.

Характерной особенностью внешней характеристики генератора параллельного возбуждения является то, что при некотором макси­ мальном значении тока I = / макс (точка а на рис. 9-15) она делает петлю и приходит в точку б на оси абсцисс, которая соответствует установившемуся току короткого замыкания. Ток / к уст относи­ тельно мал и определяется остаточным магнитным потоком, так как в данном случае II = 0, и поэтому 1В= 0. Такой ход характеристики объясняется следующим. При увеличении тока / напряжение II падает сначала медленно, а затем быстрее, так как с уменьшением II

иг'„ падает поток Фа, магнитная цепь становится менее насыщенной

ималые уменьшения га будут вызывать все большие уменьшения Фа и II (см. рис. 9-14). Точка а на рис. 9-15 соответствует переходу кривой х. х. х. с нижней части колена на ее нижний, прямолинейный ненасыщенный, участок. При этом, начиная с точки а (рис. 9-15), дальнейшее уменьшение сопротивления нагрузки /?нг, присоединен­