Характеристики генераторів незалежного збудження
Характеристика холостого ходу. Визначає залежність напруги U0 від струму збудження при Iа=0 та n=const. Для зняття цієї характеристики збирається схема, що показана на рис. 1. Вимикач "Р" відключений, генератор розганяється до номінальної частоти обертання, зняття характеристики починають з Iв = 0. При цьому, зважаючи на наявність магнітного потоку залишкового намагнічування, у провідниках обмотки якоря індукується ЕРС Еост, величина якої зазвичай становить (2...3)% від Uн генератора.
При збільшенні струму в обмотці збудження від нуля до максимального значення напруга генератора зростає по кривій 1.
Зазвичай струм збудження збільшують до того часу, поки напруга на затискачах генератора досягне значення (1,1…1,25) Uн. Потім струм збудження зменшують до нуля, змінюють його напрямок на зворотний і знову збільшують до Iв = - Iвmax. Крива 2 проходить вище за криву I, що пояснюється процесами перемагнічування магнітного ланцюга. Далі змінюють струм збудження від -Imax до +Iвmax, при цьому напруга змінюється від -Umax до +Umaxпо кривій 3, так званої висхідною гілкою характеристики холостого ходу. Криві 2 і 3 утворюють петлю гістерези, яка визначає властивості сталі магнітного ланцюга машини. Провівши між ними середню лінію 4 отримують так звану розрахункову характеристику холостого ходу, якою користуються на практиці.
Слід зазначити, що з зняття характеристики холостого ходу змінювати струм збудження потрібно лише одному напрямку, щоб точки належали однієї гілки.
Аналіз характеристики холостого ходу показує, що початкова частина кривої є практично прямою лінією, так як при малих струмахІ майже вся МДС йде на подолання магнітного опору повітряного зазору. Принаймні збільшення струму Iви зростання потоку Ф сталь магнитопровода насичується і залежність U0= f(Iв) стає нелінійною.
Крапка, що відповідає напрузі Uн, лежить зазвичай на перегині характеристики холостого ходу. Це з тим, що з роботі на прямолінійному ділянці характеристики напруга генератора нестійке, а насиченої частини кривої обмежені можливості регулювання напруги генератора. Таким чином, характеристика холостого ходу має важливе значення для оцінки властивостей генератора.
Рис.3 - Навантажувальні характеристики генератора незалежного збудження
Навантажувальні характеристики. Визначають залежності напруги від струму збудження при Iа = const і n = const. Схема для зняття цих характеристик та ж, що і для зняття характеристики холостого ходу, але в цьому випадку до генератора підключено навантаження і по ланцюгу якоря проводить постійний за величиною струм, а напруга генератора менше ЕРС внаслідок 2-х причин - падіння напруги в ланцюгу якоря IaΣr та розмагнічує дії реакції якоря. Тому всі навантажувальні характеристики розташовані нижче за розрахункову характеристику холостого ходу (рисунок 2.4). Можна вважати, що характеристика холостого ходу є окремим випадком навантажувальної характеристики при I = 0. Зазвичай навантажувальну характеристику знімають при Iа = Iн.
Зовнішня характеристика. Визначає залежність напруги генератора U від струму навантаження I, тобто. U=f(I) при n=const і Iв=const, що з незалежному збудженні рівнозначно умові rв=const .
Зовнішня характеристика генератора знімається за схемою рис. 4.
Спочатку доводять швидкість генератора до номінальної частоти обертання, і, порушивши генератор, навантажуютьйого до номінального навантаження. При цьому встановлюють такий струм збудження Iв=Iвн, щоб при струмі навантаження I=Iн напруга на генераторі дорівнювала номінальному Uн. Потім поступово зменшують навантаження до нуля та знімають показання приладів. У міру зменшення навантаження напруга на генераторі зростатиме з двох причин — через зменшення падіння напруги в ланцюгу обмотки якоря Iа∑r та зменшення дії реакції якоря, що розмагнічує. При переході до холостого ходу (I=0) напруга зростає на величину DUн (рис. 5), яка називається номінальною зміною напруги генератора і визначається за формулою:
ГОСТ регламентує величину зміни напруги генератора (у генераторів незалежного збудження
DUн = (5 ... 10)%). При короткому замиканні генератора, тобто. зменшенні опору навантаження до нуля, напруга з його затискачах падає до нуля (U=0), а струм короткого замикання у багато разів перевищує номінальний Iкз=(6…15)Iн. Тому режим короткого замикання для генераторів незалежного збудження дуже небезпечний, особливо для колектора і щіткового апарату через можливість виникнення сильного іскріння або кругового вогню.
Регулювальна характеристика. Визначає залежність струму збудження Iв від струму навантаження I, тобто. Iв = f (I) при n = const і U = const (рис. 6).
Мал. 6 - Регулювальна характеристика генератора
Регулювальна характеристика показує, як треба змінювати струм збудження, щоб за зміни навантаження напруга на генераторі залишалося незмінним за величиною.
Зі збільшенням навантаження струм збудження необхідно збільшувати, щоб компенсувати збільшення падіння напруги на обмотці якоря Ia∑ r і дію реакції якоря, що розмагнічує. При переході від холостого ходу дономінальному навантаженні збільшення струму збудження становить (10...15)%.
Характеристика короткого замикання. Визначає залежність струму ланцюга якоря I від струму збудження I=f(Iв) при U=0 і n =const Для зняття цієї характеристики затискачі генератора замикають накоротко, генератор розганяють до номінальної частоти обертання і збільшуючи струм збудження від нуля доводять струм якоря до Iкз= (1,25..1,5) Iн.
Мал. 7 - Характеристика короткого замикання.
За отриманими даними будують характеристику короткого замикання (рис.7). Ця характеристика має допоміжний характер і при випробуванні генератора зазвичай не знімається.