Как найти эдс генератора постоянного тока - Сайт, где вы сможете решить свои вопросы

Как
уже отмечалось, ЭДС, наведенная в обмотке
вращающегося якоря генератора,
пропорциональна магнитному потоку
полюсов и частоте его вращения:

Магнитный
поток в генераторе, как известно,
создается током возбуждения I_в.

Если вращать якорь c постоянной
частотой n и непрерывно измерять выходную
ЭДС Е, то можно построить график Е = f
(I_в)
(рис. 7.4.1).

Эта
зависимость называется характеристикой
холостого хода.
Она строится для режима, когда генератор
не имеет внешней нагрузки, т.е. работает
вхолостую.
Если подключить к генератору
нагрузку, то напряжение на его зажимах
будет меньше E на величину падения
напряжения в цепи якоря:

Здесь:
U – напряжение на зажимах;
Е – ЭДС в
режиме х.х.;
I_Я
– ток якоря;
R_Я
– сопротивление в цепи якоря.
Падение
напряжения в цепи якоря обычно не
превышает 2-8 % ЭДС генератора.
Уменьшение
напряжения на выходе генератора связано
с размагничиванием машины магнитным
полем якоря, а также падением напряжения
в его обмотках.
В каждой машине
постоянного тока имеет место взаимодействие
между током якоря I_Я
и магнитным потоком Ф. В результате на
каждый проводник обмотки якоря действует
электромагнитная сила:

где
В – магнитная индукция,
I_Я
– ток в обмотке якоря,
L – длина
якоря.
Направление действия этой силы
определяется правилом левой руки.

Подставим сюда среднее значение
магнитной индукции ВСР и величину тока
в каждом проводнике обмотки якоря I = I_Я
/ 2 а.
Получим

Электромагнитный
момент, действующий на якорь машины,
при числе проводников обмотки N:

где
–
величина,
постоянная для данной машины;
d – диаметр
якоря;
р – число пар полюсов;
N – число
проводников обмотки якоря;
а – число
пар параллельных ветвей.
При работе
машины в режиме генератора электромагнитный
момент действует против вращения якоря,
т.е. является тормозным.
Для привода
генератора требуется электродвигатель
мощность, которого должна покрыть все
потери в генераторе:

где
Р – полезная электрическая мощность
генератора;
∆Р_Я
– потери в обмотке якоря;
∆Р_В
– потери в обмотке возбуждения;
∆Р_М
– потери на намагничивание машины;
∆Р_МЕХ
– механические потери, связанные с
трением вращающихся частей.

Коэффициент
полезного действия генератора определяется
отношением:

У
современных генераторов постоянного
тока коэффициент полезного действия
составляет 90-92 %.

7.5. Двигатель постоянного тока

В
соответствии с принципом обратимости
машина постоянного тока может работать
как в качестве генератора, так и в
качестве двигателя. Уравнение ЭДС для
двигателя составлено на основании 2-го
закона Кирхгофа с учетом направления
ЭДС:

откуда

Ток
в цепи якоря:

В
соответствии о формулой Е_а
= С_е
Ф _n
частота вращения определяется выражением:

Подставим
значение Е из уравнения U = Е – I_Я
R_Я,
получим:

т.е.
частота вращения двигателя прямо
пропорциональна подведенному напряжению
и обратно пропорциональна магнитному
потоку возбуждения.
Из этой формулы
видно, что возможны пути регулирования
частоты вращения двигателя постоянного
тока:
1. Изменением напряжения сети
U. Регулируя подаваемое напряжение Uсети
можно менять частоту вращения.
2.
Включением в цепь якоря добавочного
сопротивлению (R’_Я
= R_Я
+ R_ДОБ).
Изменяя сопротивление R_ДОБ,
меняют частоту вращения.
3. Изменением
магнитного потока Ф. Машины с постоянными
магнитами не регулируются. Машины с
электромагнитами позволяют регулировать
поток Ф путем изменения тока возбуждения
I_B.
На
рис. 7.5.1. показана схема включения в сеть
двигателя постоянного тока.

По
закону электромагнитной индукции при
прохождении тока по обмотке якоря
происходит взаимодействие ее проводников
с магнитным полем полюсов. На каждый
проводник обмотки будет действовать
электромагнитная сила Р_эм
= В_СРLI,
пропорциональная магнитной индукции
полюсов В, длине проводника L и току I,
протекающему по проводнику.
Направление
действия этой силы определяется правилом
правой руки.
Не повторяя рассуждений,
проведенных для генератора постоянного
тока, запишем выражение для вращающего
момента:

M=C_MФ
I_Я

где
C_M
– коэффициент пропорциональности.
Вращающий
момент у двигателей с независимым и
параллельным возбуждением с увеличением
нагрузки может как расти, так и уменьшаться,
поскольку с ростом потребляемого тока
I и размагничивания полюсов, уменьшается
магнитный поток Ф.

Двигатели
с последовательным возбуждением имеют
отличные от вышеприведенных двигателей
характеристики.
Из схемы, приведенной
на рис. 7.2.1 в, видно, что магнитный поток
в машине создается обмоткой возбуждения,
включенной последовательно с обмоткой
якоря. Следовательно, I_B= I_Яи выражение
для вращающего момента будет иметь вид:

Последняя
формула показывает, что чем больше
нагрузка на двигатель, тем большим будет
вращающий момент. Это обстоятельство
делает двигатель с последовательным
возбуждением незаменимым на
электротранспорте (трамвае, троллейбусе
и т.д.).
Реверсирование или изменение
направления вращения двигателей
постоянного тока может осуществляться
изменением полярности тока либо в
обмотке якоря, либо в обмотке возбуждения.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Источник

In this article, we have listed all the important formulas and equations related to DC
generators used in different electrical practices like design, simplify, and analysis. This page
can serve as a DC generator formula handbook for electrical engineering students and
professionals.

DC Generator Definition

An electromechanical energy conversion machine that converts rotational mechanical energy
into DC electrical energy is referred to as a DC generator. A DC generator consists of two
parts namely stator and rotor. The stator forms the field system of the machine, while the
rotor acts as the armature.

Types of DC Generator

Based on armature and field winding connections, generators are classified into the following
three types −

Series DC Generator − The field winding is connected in series with the armature winding.
Shunt DC Generator − The field winding is connected in parallel with the armature winding.
Compound DC Generator − It has both series and shunt field windings connected with the armature winding.

Main Parts of a DC Generator

A typical DC generator consists of three-main parts namely – magnetic field system,
armature, and commutator and brushgear.

EMF Equation of DC Generator

The mathematical expression which helps to determine the induced or generated EMF of the
DC generator is known as the EMF equation of the DC generator. It is given by,

$$mathrm{E_{g}=frac{NPphi Z}{60A}}$$

Where, N is the speed of armature in RPM, P is the number of poles in the machine, ϕ is the
magnetic flux per pole, Z is the number of armature conductors, and A is the number of
parallel paths in armature winding.

The emf equation for wave wound DC generator (A = 2) is given by,

$$mathrm{E_{g}=frac{NPphi Z}{120}}$$

The EMF equation for lap wound DC generator (A = P) is given by,

$$mathrm{E_{g}=frac{Nphi Z}{60}}$$

Generated Power and Load Power of DC Generator

The power developed in the armature of a DC generator is called generated power. The
generated power by a DC generator is given by,

$$mathrm{P_{g}=E_{g}I_{a}}$$

The amount of power that is supplied to the load by a DC generator is called load power. The
load power of a DC generator is given by,

$$mathrm{P_{L}=V_{T}I_{L}}$$

Where, V_T is the terminal voltage, and IL is the load current.

Terminal Voltage of DC Generator

The part of total emf induced available at the load terminals of a DC generator is known as
the terminal voltage of the DC generator.

Terminal Voltage of Series DC Generator

For a series DC generator, the terminal voltage is given by,

$$mathrm{V_{T}=E_{g}-I_{a}left ( R_{a}+R_{se} right )}$$

Where, E_g is the total generated emf, I_a is the armature current, R_a is the armature winding
resistance, and R_se is the series field resistance.

Terminal Voltage of Shunt DC Generator

For a shunt DC generator, the terminal voltage is given by,

$$mathrm{V_{T}=E_{g}-I_{a}R_{a}}$$

Armature Current of DC Generator

The total current that flows through the armature winding when a load is connected to a DC
generator is known as the armature current of a DC generator.

Armature Current of Series DC Generator

The armature current of a series DC generator is given by,

$$mathrm{I_{a}=I_{se}=frac{E_{g}-V_{T}}{R_{a}+R_{se}}}$$

Armature Current of Shunt DC Generator

The armature current of a shunt DC generator is given by,

$$mathrm{I_{a}=I_{sh}+I_{L}}$$

Where, I_sh is the shunt field current, and I_L is the load current.

Field Current of Shunt DC Generator

In the shunt DC generator, the electric current that flows through the shunt field winding to
produce the working magnetic flux is known as its field current.

$$mathrm{I_{sh}=frac{V_{T}}{R_{sh}}}$$

Where, R_sh is the resistance of shunt field winding.

Total Output Power of DC Generator

The amount of electrical power that is delivered to the load by the DC generator is known as
the total output power of the DC generator.

The output power of a DC generator is given by,

$$mathrm{P_{out} = P_{in} – (core: losses + copper: losses + mechanical: losses + stray: losses)}$$

Where, P_in is the total input mechanical power, and P_out is the total output electrical power.

DC Generator Losses

The amount of generated power which is wasted in the form of heat and does not delivered to
the load is called power loss. In a DC generator, the total power loss is given by,

$$mathrm{Losses = P_{cu}+P_{i}+P_{m}+P_{stray}}$$

Where, P_cu is the copper loss in armature and field windings, P_i is the iron losses in iron cores
of generator, Pm is the mechanical loss (friction and windage losses), and P_stray is the stray
loss such as power loss in metal body due to induction.

Efficiency of DC Generator

The ratio of the output power to the input power to a DC generator is known as efficiency of
the DC generator.

$$mathrm{Efficiency,eta = frac{Output: power}{Input: power}}$$

For a DC generator, we have defined three efficiencies namely, mechanical efficiency,
electrical efficiency, and overall efficiency.

Mechanical Efficiency of DC Generator

The ratio of mechanical power in the armature to the total input mechanical power is referred
to as the mechanical efficiency of the DC generator. It is given by,

$$mathrm{eta_{mech} = frac{Mechanical: power: developed : in: armature}{Input:mechanical: power}}$$

$$mathrm{Rightarrow eta_{mech} = frac{E_{g}I_{a}}{omega tau }}$$

Where, ωτ is the mechanical power input through the shaft.

Electrical Efficiency of DC Generator

The ratio of output electrical power to the armature power is known as electrical efficiency of
the DC generator.

$$mathrm{eta_{elect} = frac{Output: electrical: powerleft ( V_{T}I_{L} right )}{Armature: powerleft ( E_{g}I_{a} right ) }}$$

Overall Efficiency of DC Generator

The ratio of output electrical power to the input mechanical power is known as the overall
efficiency of the dc generator.

$$mathrm{eta_{overall} = frac{Output: electrical: powerleft ( V_{T}I_{L} right )}{Input: mechanical: powerleft (omega tau right) }}$$

$$mathrm{Rightarrow eta_{overall} = frac{V_{T}I_{L}}{V_{T}I_{L}+Losses }}$$

Condition for Maximum Efficiency of DC Generator

For the maximum efficiency of a DC generator, the variable losses (copper losses in field and
armature windings) and the constant losses (core losses and mechanical losses) must be
equal, i.e.,

$$mathrm{Variable: losses = Constant: losses}$$

Conclusion

In this article, we listed all the important formulae of DC generators used for design and
analysis of the DC generator. All these formulae are very important for electrical engineering
students and practicing electrical professionals.

Источник

Выведем зависимость ЭДС генератора от параметров машины, скорости вращения якоря и магнитного потока.

ЭДС, индуцируемая в каждом витке обмотки, может быть определена по формуле

Применительно к машине постоянного тока эта формула (и весь последующий вывод) значительно упрощается введением понятия средней индукции.

Пусть магнитный поток, создаваемый главным полюсом, Ф, тогда при полюсах общий магнитный поток равен . Однако можно с достаточной точностью допустить, что индукция распределена равномерно во всем воздушном зазоре, поэтому для расчетов можно взять ее среднее значение:

где d — диаметр сердечника якоря, I — образующая цилиндра якоря (длина якоря). Тогда средняя ЭДС одного проводника обмотки при равна

где l — длина активной части проводника (равна образующей цилиндра якоря); v — линейная (окружная) скорость движения проводника.

Подставим в формулу (6.3) значение средней индукции и линейной скорости после преобразования получим:

где — скорость вращения якоря.

Пусть обмотка содержит 2а параллельных ветвей, тогда в каждой параллельной ветви будет — активных проводников. Так как ЭДС генератора равна ЭДС параллельной ветви, то можно записать:

где — ЭДС генератора,

Подставим выражение (6.4) в уравнение (6.3), после сокращения получим:

В полученной формуле выделенная дробь содержит параметры, зависящие от конструкции машины. Для данной конструкции машины эта величина постоянная. Обозначим эту дробь через с, тогда для ЭДС генератора окончательно имеем:

Таким образом, ЭДС генератора постоянного тока пропорциональна значению магнитного потока Ф и скорости вращения якоря п. Следовательно, для поддержания постоянного напряжения на зажимах генератора можно изменять ЭДС либо значением магнитного потока, либо скоростью вращения ротора (либо тем и другим). На практике ротор генератора приводят во вращение двигателем, работающим нормально при определенной скорости вращения вала, а магнитный поток изменяют путем изменения тока в обмотке возбуждения.

Мощность генератора постоянного тока можно представить формулой механической мощности причем под работой А следует понимать работу, затрачиваемую на преодоление

тормозного момента, развиваемого якорем, за один оборот при вращении якоря со скоростью (без потерь). Тогда эту формулу можно записать так:

где F — сила, действующая на якорь.

При таком взаимодействии на каждый проводник обмотки якоря с током I действует сила , а на N проводников обмотки

Учитывая соотношение (6.2), последнее уравнение можно записать следующим образом:

Подставив уравнение (6.10) в уравнение (6.8), получим выражение для мощности:

Так как то окончательно имеем:

Для общего момента машины М можно записать:

где — постоянный для данной машины коэффициент, зависящий от особенностей ее конструкции.

Таким образом, электромагнитный момент машины выражается формулой

Источник

Генератор постоянного тока: устройство, принцип работы, классификация

На заре электрификации генератор постоянного тока оставался безальтернативным источником электрической энергии. Довольно быстро эти альтернаторы были вытеснены более совершенными и надёжными трехфазными генераторами переменного тока. В некоторых отраслях постоянный ток продолжал быть востребованным, поэтому устройства для его генерации совершенствовались и развивались.

Даже в наше время, когда изобретены мощные выпрямительные устройства, актуальность генераторов постоянного электротока не потерялась. Например, они используются для питания силовых линий на городском электротранспорте, используемых трамваями и троллейбусами. Такие генераторы по-прежнему используют в технике электросвязи в качестве источников постоянного электротока в низковольтных цепях.

Устройство и принцип работы

В основе действия генератора лежит принцип, вытекающий из закона электромагнитной индукции. Если между полюсами постоянного магнита поместить замкнутый контур, то при вращении он будет пересекать магнитный поток (см. рис. 1). По закону электромагнитной индукции в момент пересечения индуцируется ЭДС. Электродвижущая сила возрастает по мере приближения проводника к полюсу магнита. Если к коллектору (два жёлтых полукольца на рисунке) подсоединить нагрузку R, то через образованную электрическую цепь потечёт ток.

Рис. 1. Принцип действия генератора постоянного тока

По мере выхода витков рамки из зоны действия магнитного потока ЭДС ослабевает и приобретает нулевое значение в тот момент, когда рамка расположится горизонтально. Продолжая вращение контура, его противоположные стороны меняют магнитную полярность: часть рамки, которая находилась под северным полюсом, занимает положение над южным магнитным полюсом.

Величины ЭДС в каждой активной обмотке контура определяются по формуле: e₁ = Blvsinw t; e₂ = -Blvsinw t; , где B – магнитная индукция, l – длина стороны рамки, v – линейная скорость вращения контура, t – время, w t – угол, под которым рамка пересекает магнитный поток.

При смене полюсов меняется направление тока. Но благодаря тому, что коллектор поворачивается синхронно с рамкой, ток на нагрузке всегда направлен в одну сторону. То есть рассматриваемая модель обеспечивает выработку постоянного электричества. Результирующая ЭДС имеет вид: e = 2Blvsinw t, а это значит, что изменение она подчиняется синусоидальному закону.

Строго говоря, данная конструкция обеспечивает только полярность неподвижных щеток, но не устраняет пульсации ЭДС. Поэтому график сгенерированного тока имеет вид, как показано на рис.2.

Рисунок 2. График тока, выработанного примитивным генератором

Такой ток, за исключением редких случаев, не пригоден для использования. Приходится сглаживать пульсации до приемлемого уровня. Для этого увеличивают количество полюсов постоянных магнитов, а вместо простой рамки используют более сложную конструкцию – якорь, с большим числом обмоток и соответствующим количеством коллекторных пластин (см. рис. 3). Кроме того, обмотки соединяются разными способами, о чём речь пойдёт ниже.

Рис. 3. Ротор генератора

Якорь изготавливается из листовой стали. На сердечниках якоря имеются пазы, в которые укладываются несколько витков провода, образующего рабочую обмотку ротора. Проводники в пазах соединены последовательно и образуют катушки (секции), которые в свою очередь через пластины коллектора создают замкнутую цепь.

С точки зрения физики процесса генерации не имеет значения, какие детали вращаются – обмотки контура или сам магнит. Поэтому на практике якоря для маломощных генераторов делают из постоянных магнитов, а полученный переменный ток выпрямляют диодными мостами и другими схемами.

И напоследок: если на коллектор подать постоянное напряжение, то генераторы постоянного тока могут работать в режиме синхронных двигателей.

Конструкция двигателя (он же генератор) понятна из рисунка 4. Неподвижный статор состоит из двух сердечников полюсов, состоящих из ферримагнитных пластин, и обмоток возбуждения, соединённых последовательно. Щётки расположены по одной линии друг против друга. Для охлаждения обмоток используется вентилятор.

Рис. 4. Двигатель постоянного тока

Классификация

Различают два вида генераторов постоянного тока:

с независимым возбуждением обмоток;
с самовозбуждением.

Для самовозбуждения генераторов используют электричество, вырабатываемое самим устройством. По принципу соединения обмоток якоря самовозбуждающиеся альтернаторы с делятся на типы:

устройства с параллельным возбуждением;
альтернаторы с последовательным возбуждением;
устройства смешанного типа (компудные генераторы).

Рассмотрим более подробно особенности каждого типа соединения якорных обмоток.

С параллельным возбуждением

Для обеспечения нормальной работы электроприборов, требуется наличие стабильного напряжения на зажимах генераторов, не зависящее от изменения общей нагрузки. Задача решается путём регулировки параметров возбуждения. В альтернаторах с параллельным возбуждением выводы катушки подключены через регулировочный реостат параллельно якорной обмотке.

Реостаты возбуждения могут замыкать обмотку «на себя». Если этого не сделать, то при разрыве цепи возбуждения, в обмотке резко увеличится ЭДС самоиндукции, которая может пробить изоляцию. В состоянии, соответствующем короткому замыканию, энергия рассеивается в виде тепла, предотвращая разрушение генератора.

Электрические машины с параллельным возбуждением не нуждаются во внешнем источнике питания. Благодаря наличию остаточного магнетизма всегда присутствующего в сердечнике электромагнита происходит самовозбуждение параллельных обмоток. Для увеличения остаточного магнетизма в катушках возбуждения сердечники электромагнитов делают из литой стали.

Процесс самовозбуждения продолжается до момента, пока сила тока не достигнет своей предельной величины, а ЭДС не выйдет на номинальные показатели при оптимальных оборотах вращения якоря.

Достоинство: на генераторы с параллельным возбуждением слабо влияют токи при КЗ.

С независимым возбуждением

В качестве источника питания для обмоток возбуждения часто используют аккумуляторы или другие внешние устройства. В моделях маломощных машин используют постоянные магниты, которые обеспечивают наличие основного магнитного потока.

На валу мощных генераторов расположен генератор-возбудитель, вырабатывающий постоянный ток для возбуждения основных обмоток якоря. Для возбуждения достаточно 1 – 3% номинального тока якоря и не зависит от него. Изменение ЭДС осуществляется регулировочным реостатом.

Преимущество независимого возбуждения состоит в том, что на возбуждающий ток никак не влияет напряжение на зажимах. А это обеспечивает хорошие внешние характеристики альтернатора.

С последовательным возбуждением

Последовательные обмотки вырабатывают ток, равен току генератора. Поскольку на холостом ходе нагрузка равна нулю, то и возбуждение нулевое. Это значит, что характеристику холостого хода невозможно снять, то есть регулировочные характеристики отсутствуют.

В генераторах с последовательным возбуждением практически отсутствует ток, при вращении ротора на холостых оборотах. Для запуска процесса возбуждения необходимо к зажимам генератора подключить внешнюю нагрузку. Такая выраженная зависимость напряжения от нагрузки является недостатком последовательных обмоток. Такие устройства можно использовать только для питания электроприборов с постоянной нагрузкой.

Со смешанным возбуждением

Полезные характеристики сочетают в себе конструкции генераторов со смешанным возбуждением. Их особенности: устройства имеют две катушки – основную, подключённую параллельно обмоткам якоря и вспомогательную, которая подключена последовательно. В цепь параллельной обмотки включён реостат, используемый для регулировки тока возбуждения.

Процесс самовозбуждения альтернатора со смешанным возбуждением аналогичен тому, который имеет генератор с параллельными обмотками (из-за отсутствия начального тока последовательная обмотка в самовозбуждении не участвует). Характеристика холостого хода такая же, как у альтернатора с параллельной обмоткой. Это позволяет регулировать напряжения на зажимах генератора.

Смешанное возбуждение сглаживает пульсацию напряжения при номинальной нагрузке. В этом состоит главное преимущество таких альтернаторов перед прочими типами генераторов. Недостатком является сложность конструкции, что ведёт к удорожанию этих устройств. Не терпят такие генераторы и коротких замыканий.

Технические характеристики генератора постоянного тока

Работу генератора характеризуют зависимости между основными величинами, которые называются его характеристиками. К основным характеристикам можно отнести:

зависимости между величинами при работе на холостом ходе;
характеристики внешних параметров;
регулировочные величины.

Некоторые регулировочные характеристики и зависимости холостого хода мы раскрыли частично в разделе «Классификация». Остановимся кратко на внешних характеристиках, которые соответствуют работе генератора в номинальном режиме. Внешняя характеристика очень важна, так как она показывает зависимость напряжения от нагрузки, и снимается при стабильной скорости оборотов якоря.

Внешняя характеристика генератора постоянного тока с независимым возбуждением выглядит следующим образом: это кривая, зависимости напряжения от нагрузки (см. рис. 5). Как видно на графике падение напряжения наблюдается, но оно не сильно зависит от тока нагрузки (при сохранении скорости оборотов двигателя, вращающего якорь).

В генераторах с параллельным возбуждением зависимость напряжения от нагрузки сильнее выражена (см. рис. 6). Это связано с падением тока возбуждения в обмотках. Чем выше нагрузочный ток, тем стремительнее будет падать напряжение на зажимах генератора. В частности, при постепенном падении сопротивления до уровня КЗ, напряжение падёт до нуля. Но резкое замыкание в цепи вызывает обратную реакцию генератора и может быть губительным для электрической машины этого типа.

Рис. 6. Характеристика ГПТ с параллельным возбуждением

Увеличение тока нагрузки при последовательном возбуждении ведёт к росту ЭДС. (см. верхнюю кривую на рис. 7). Однако напряжение (нижняя кривая) отстаёт от ЭДС, поскольку часть энергии расходуется на электрические потери от присутствующих вихревых токов.

Рис. 7. Внешняя характеристика генератора с последовательным возбуждением

Обратите внимание на то, что при достижении своего максимума напряжение, с увеличением нагрузки, начинает резко падать, хотя кривая ЭДС продолжает стремиться вверх. Такое поведение является недостатком, что ограничивает применение альтернатора этого типа.

В генераторах со смешанным возбуждением предусмотрены встречные включения обеих катушек – последовательной и параллельной. Результирующая намагничивающая сила при согласном включении равна векторной сумме намагничивающих сил этих обмоток, а при встречном – разнице этих сил.

В процессе плавного увеличении нагрузки от момента холостого хода до номинального уровня, напряжение на зажимах будет практически постоянным (кривая 2 на рис. 8). Увеличение напряжения наблюдается в том случае, если количество проводников последовательной обмотки будет превышать количество витков соответствующее номинальному возбуждению якоря (кривая 1).

Изменение напряжения для случая с меньшим числом витков в последовательной обмотке, изображает кривая 3. Встречное включение обмоток иллюстрирует кривая 4.

Рис. 8. Внешняя характеристика ГПТ со смешанным возбуждением

Генераторы со встречным включением используют тогда, когда необходимо ограничить токи КЗ, например, при подключении сварочных аппаратов.

В нормально возбуждённых устройствах смешанного типа ток возбуждения постоянный и от нагрузки почти не зависит.

Реакция якоря

Когда к генератору подключена внешняя нагрузка, то токи в его обмотке образуют собственное магнитное поле. Возникает магнитное сопротивление полей статора и ротора. Результирующее поле сильнее в тех точках, где якорь набегает на полюсы магнита, и слабее там, где он с них сбегает. Другими словами якорь реагирует на магнитное насыщение стали в сердечниках катушек. Интенсивность реакции якоря зависит от насыщения в магнитопроводах. Результатом такой реакции является искрение щёток на коллекторных пластинах.

Снизить реакцию якоря можно путём применения компенсирующих дополнительных магнитных полюсов или сдвигом щёток с осевой линии геометрической нейтрали.

Среднее значение электродвижущей силы пропорционально магнитному потоку, количеству активных проводников в обмотках и частоте вращения якоря. Увеличивая или уменьшая указанные параметры можно управлять величиной ЭДС, а значит и напряжением. Проще всего, желаемого результата можно достичь путём регулировки частоты вращения якоря.

Мощность

Различают полную и полезную мощность генератора. При постоянной ЭДС полная мощность пропорциональна току: P = EI_a. Отдаваемая в цепь полезная мощность P₁ = UI.

Важной характеристикой альтернатора является его КПД – отношение полезной мощности к полной. Обозначим данную величину символом η_e. Тогда: η_e=P₁/P.

На холостом ходе η_e = 0. максимальное значение КПД – при номинальных нагрузках. Коэффициент полезного действия в мощных генераторах приближается к 90%.

Применение

До недавнего времени использование тяговых генераторов постоянного тока на ж/д транспорте было безальтернативным. Однако уже начался процесс вытеснения этих генераторов синхронными трёхфазными устройствами. Переменный ток, синхронного альтернатора выпрямляют с помощью выпрямительных полупроводниковых установок.

На некоторых российских локомотивах нового поколения уже применяют асинхронные двигатели, работающие на переменном токе.

Похожая ситуация наблюдается с автомобильными генераторами. Альтернаторы постоянного тока заменяют асинхронными генераторами, с последующим выпрямлением.

Пожалуй, только передвижные сварочные аппараты с автономным питанием неизменно остаются в паре с альтернаторами постоянного тока. Не отказались от применения мощных генераторов постоянного тока также некоторые отрасли промышленности.

Генератор постоянного тока ГПТ: основные понятия.

В процессе работы генератора постоянного тока в обмотке якоря индуцируется ЭДС E_a. При подключении к генератору нагрузки в цепи якоря возникает ток, а на выводах генератора устанавливается напряжение, определяемое уравнением напряжений для цепи якоря генератора:

сумма сопротивлений всех участков цепи якоря: обмотки якоря r_a , обмотки добавочных полюсов r_Д , компенсационной обмотки r_к_.о_., последовательной обмотки возбуждения и переходного щеточного контакта r_щ.

При отсутствии в машине каких-либо из указанных обмоток в (28.2) не входят соответствующие слагаемые.

Якорь генератора приводится во вращение приводным двигателем, который создает на валу генератора вращающий момент М₁ Если к генератору не подключена нагрузка (работает в режиме х.х. I_a=0 ), то для вращения его якоря нужен сравнительно небольшой момент холостого хода M₀. Этот момент обусловлен тормозными моментами, возникающими в генераторе при его работе в режиме х.х.: моментами от сил трения и вихревых токов в якоре.

При работе генератора с подключенной нагрузкой в проводах обмотки якоря появляется ток, который, взаимодействуя с магнитным полем возбуждения, создает на якоре электромагнитный момент М. В генераторе этот момент направлен встречно вращающему моменту приводного двигателя ПД (рис. 28.1), т. е. он является нагрузочным (тормозящим).

Рис. 28.1. Моменты, действующие в генераторе постоянного тока

При неизменной частоте вращения n = const вращающий момент приводного двигателя M₁ уравновешивается суммой противодействующих моментов: моментом х.х. M₀ и электромагнитным моментом М, т. е.

Выражение (28.3) —называется уравнением моментов для генератора при постоянной частоте нагрузки. Умножив члены уравнения (28.3) на угловую скорость вращения якоря ω, получим уравнение мощностей:

где P1 = M1ω — подводимая от приводного двигателя к генератору мощность (механическая); P₀ = M₀ω мощность х.х., т. е. мощность, подводимая к генератору в режиме х.х. (при отключенной нагрузке); P_ЭМ = Mω— электромагнитная мощность генератора.

Согласно (25.27), получим

или с учетом (28.1)

где P₂ — полезная мощность генератора (электрическая), т. е. мощность, отдаваемая генератором нагрузке; P_Эa — мощность потерь на нагрев обмоток и щеточного контакта в цепи якоря .

Учитывая потери на возбуждение генератора P_ЭВ, получим уравнение мощностей для генератора постоянного тока:

Следовательно, механическая мощность, развиваемая приводным двигателем P₁, преобразуется в генераторе в полезную электрическую мощность P₂, передаваемую нагрузке, и мощность, затрачиваемую на покрытие потерь

Так как генераторы обычно работают при неизменной частоте вращения, то их характеристики рассматривают при условии n = const.

Рассмотрим основные характеристики генераторов постоянного тока.

Характеристика холостого хода — зависимость напряжения на выходе генератора в режиме х.х. U₀ от тока возбуждения I_В:

Нагрузочная характеристика — зависимость напряжения на выходе генератора U при работе с нагрузкой от тока возбуждения I_В:

Внешняя характеристика — зависимость напряжения на выходе генератора U от тока нагрузки I:

Регулировочная характеристика — зависимость тока возбуждения I_В от тока нагрузки I при неизменном напряжении на выходе генератора

Вид перечисленных характеристик определяет рабочие свойства генераторов постоянного тока которые во многом зависят от способа включения генератора в схему, поэтому мы рассмотрим каждый способ включения по отдельности.

Генератор постоянного тока

Генератор постоянного тока — электрическая машина, предназначенная для преобразования механической энергии в энергию постоянного тока. Генератор состоит из трех основных частей: индуктора 7, якоря 2 и коллектора 3 (рис. 2).

Индуктор предназначен для создания магнитного поля полюсов и расположен на неподвижной части машины — статоре (см. рис.2). Вращающая часть машины называется якорем. Принцип действия генераторов постоянного тока основан на законе электромагнитной индукции. При вращении якоря каким-либо первичным двигателем, вследствие пересечения проводниками обмотки якоря магнитного поля полюсов, в соответствии с законом электромагнитной индукции, в последней наводится ЭДС. В зависимости от типа используемого при этом первичного двигателя различают турбогенераторы, гидрогенераторы, моторгенераторы и т. п. ЭДС, возникаемая в каждом проводнике обмотки якоря машины, является переменной е =f(t), так как она изменяется во времени по величине и направлению и зависит от положения проводников в межполюсном пространстве. Для получения на зажимах генератора постоянной во времени ЭДС предназначен коллектор, расположенный на вращающемся якоре, с системой неподвижных щеток, расположенных на статоре машины. Для создания магнитного потока требуемой величины на полюсах индуктора имеются обмотки возбуждения, обтекаемые регулируемым постоянным током. В зависимости от способа возбуждения генераторов постоянного тока различают: генераторы с независимым возбуждением и генераторы с самовозбуждением. У генераторов с независимым возбуждением обмотка возбуждения питается постоянным током, получаемым

от постороннего источника, а у генераторов с самовозбуждением — непосредственно от зажимов якоря самой машины. На практике в основном применяют генераторы с самовозбуждением, имеющие более простую конструкцию и легкость эксплуатации. В зависимости от способа включения обмоток возбуждения генераторы постоянного тока с самовозбуждением разделяют на генераторы с параллельным, последовательным и со смешанным возбуждением.

Наиболее широко в настоящее время применяют генераторы постоянного тока с параллельным возбуждением. Схема включения такого генератора представлена на рис. 1. Цепь обмотки возбуждения генератора подключается параллельно с нагрузочным сопротивлением R_H, поэтому он и называется генератором с параллельным возбуждением.

При вращении якоря в его обмотке возникает ЭДС Е, направление которой зависит от направления вращения якоря. При работе в режиме генератора электрическая машина выполняет функции источника энергии, поэтому возникающий в цепи якоря ток I_я совпадает по направлению с индуцируемой в нем ЭДС Е. Как видно из схемы рис. 1, ток якоря разветвляется по двум параллельным ветвям. По цепи обмотки возбуждения протекает ток возбуждения I_в для регулирования которого включено регулировочное сопротивление R_P. По цепи нагрузки протекает ток нагрузки I. При этом в соответствии с первым законом Кирхгофа для точки разветвления токов имеем

Обмотку возбуждения генераторов с параллельным возбуждением выполняют из большого количества витков тонкого провода. Это позволяет получить необходимые для создания требуемого магнитного потока ампервитки при относительно небольшом токе возбуждения. Для современных машин постоянного тока ток возбуждения составляет около 1. 5% от номинального значения тока якоря I_z.

Одной из основных характеристик генератора с параллельным возбуждением является характеристика холостого хода, т. е. зависимость ЭДС Е_а, индуцируемой в обмотке якоря, от тока возбуждения I_в при токе нагрузки, равном нулю (при разомкнутой цепи нагрузки) и постоянной частоте вращения, равной номинальной, т. е. зависимость Ео(Iв), при I = 0 и п= п_н= const. Электродвижущая сила, возникающая на зажимах якоря, как известно, определяется уравнением

где С_с — постоянная, зависящая от конструктивных данных генератора; n — частота вращения якоря; Ф — результирующий магнитный поток машины.

Магнитный поток зависит от намагничивающей силы (ампер-витков) обмотки возбуждения, а следовательно, от тока возбуждения. При n = const между ЭДС и магнитным потоком устанавливается пропорциональность. При этом зависимость Е₀(I_В) будет иметь тот же вид, что и зависимость Ф(I_в).

Характеристика холостого хода генератора с параллельным возбуждением (рис.3) представляет собой совокупность двух расходящихся ветвей 1 и 2.

Ветвь 1 (восходящая) соответствует постепенному повышению тока возбуждения от нуля, ветвь 2 (нисходящая) — его уменьшению. При I_в = 0 (цепь обмотки возбуждения разомкнута) ЭДС Е₀ холостого хода не равна нулю. Объясняется это тем, что в магнитной системе машины имеется остаточный магнитный поток Фост, который и обусловливает появление соответствующей ему ЭДС Еост = Сс n_н Ф_ост.

С увеличением тока возбуждения ЭДС вначале интенсивно возрастает почти по прямолинейному закону. Наклон начальной прямолинейной части характеристики зависит от величины воздушного зазора машины, причем меньшему зазору соответствует больший угол наклона. С последующим увеличением тока возбуждения h прямолинейность характеристики холостого хода нарушается вследствие явления насыщения магнитной системы машины. При сильном насыщении машины характеристика холостого хода снова принимает прямолинейный вид, но имеет уже весьма незначительный наклон относительно оси абсцисс. При уменьшении тока возбуждения в обратном порядке получается нисходящая ветвь 2 характеристики холостого хода. Как видно из рис. 3, одному и тому же значению тока возбуждения нисходящей ветви соответствует несколько большая ЭДС, чем ЭДС восходящей ветви, что происходит вследствие явления гистерезиса. По характеру расхождения ветвей можно судить о качестве магнитного материала магнитной системы машины. У генераторов, изготовленных из высококачественных электротехнических сталей, расхождение ветвей незначительно.

При расчете и исследовании свойств машин обычно используют практическую кривую характеристики холостого хода, за которую принимают среднюю линию, проведенную между двумя ветвями (на рис. 3 — сплошная линия). Следует заметить, что после отключения обмотки возбуждения (I_в) остаточный магнитный поток машины, соответствующий нисходящей ветви, в течение определенного промежутка времени вследствие самопроизвольного размагничивания уменьшается до значения, соответствующего Еост нижней восходящей ветви, так что при повторном снятии характеристики холостого хода будет снова наблюдаться ее раздвоение.

Прежде чем к зажимам генератора подключать нагрузочное сопротивление R_H, генератор необходимо возбудить, т. е. создать на его зажимах необходимое для нормальной работы напряжение. Источником питания обмотки возбуждения генератора постоянного тока с параллельным возбуждением является сам генератор. При этом обмотка возбуждения рассчитывается так, чтобы при нормальной частоте вращения якоря и нормальном токе нагрузки ток возбуждения I_в создавал необходимый для нормальной работы машины магнитный поток. Процесс самовозбуждения генератора происходит следующим образом. При разомкнутой обмотке возбуждения и вращении якоря в обмотке якоря создается ЭДС Еост, обусловленная остаточным магнитным потоком. Величина этой ЭДС обычно незначительна и составляет около 3. 5% от номинального значения напряжения Uн. Напряжение на зажимах генератора U = Еост будет оставаться до тех пор, пока не будет подано питание в цепь обмотки возбуждения. При подключении цепи обмотки возбуждения к зажимам якоря, под действием ЭДС Е_ост возникает относительно небольшой ток возбуждения, величина которого определяется в соответствии с законом Ома, записанным для цепи обмотки возбуждения (см. рис. 2).

где R_H — сопротивление цепи якоря; R_B — сопротивление обмотки возбуждения; R_P — сопротивление регулировочного реостата (в процессе самовозбуждения сопротивление R_p остается постоянным).

Под действием этого тока возбуждения происходит некоторое увеличение магнитного потока машины, а следовательно ЭДС (в соответствии с характеристикой холостого хода). Возрастание ЭДС, в свою очередь, приводит к возрастанию тока возбуждения и т. д.

Однако возрастание ЭДС не будет беспредельным. Согласно характеристике холостого хода (рис. 3) с увеличением тока возбуждения темп нарастания ЭДС постепенно снижается. Вместе с тем, зависимость тока в цепи обмотки возбуждения I_в от ЭДС Е имеет прямолинейный вид, так как

Котангенс угла наклона характеристики определяется коэффициентом пропорциональности ∑ R между ЭДС Е и током возбуждения I_в.

Очевидно, что процесс самовозбуждения генератора будет продолжаться до тех пор, пока будет происходить возрастание тока возбуждения. При равенстве ЭДС, определяемой этим уравнением, ЭДС, соответствующей характеристике холостого хода, процесс самовозбуждения генератора заканчивается. Этому соответствует вполне определенное значение тока возбуждения. Точка пересечения 1 (рис. 4) характеристики холостого хода с прямой, описываемой полученным выше уравнением, и определяет тот режим, который устанавливается в конце процесса самовозбуждения генератора. Для уменьшения ЭДС, а следовательно, напряжения на зажимах генератора по окончании процесса самовозбуждения достаточно увеличить величину сопротивления R_P регулировочного реостата. При этом в соответствии с приведенным выше уравнением тангенс угла наклона прямой увеличится и она пересечется с характеристикой холостого хода в точке 2. При разрыве цепи возбуждения сопротивление ее возрастет до бесконечности, а ЭДС на зажимах якоря будет равной Еост. С уменьшением величины сопротивления R_p регулировочного реостата тангенс угла наклона прямой будет уменьшаться, а следовательно, будет увеличиваться напряжение на зажимах генератора (точка 3 на рис. 4).

Магнитное поле, создаваемое полюсами индуктора, равномерно распределяется вдоль воздушного зазора машины. При подключении нагрузки в проводниках обмотки якоря увеличивается ток I, который создает свое собственное магнитное поле. Это поле взаимодействует с основным полем машины, создаваемым полюсами индуктора.

Воздействие поля якоря на основное поле машины называется реакцией якоря. Влияние потока якоря приводит к

искажению результирующего поля ма-
шины и неравномерному распределе-
нию магнитного потока под полюса
ми. При этом в тех местах полюсов,
где направление линий поля якоря и поля индуктора совпадают, происходит усиление результирующего поля, в противном случае – ослабление результирующего магнитного поля.

Вследствие искажения поля машины происходит смещение физической нейтрали, перпендикулярной направлению магнитных силовых линий относительно геометрической нейтрали, на которой устанавливаются щетки. В процессе вращения якоря неподвижные щетки периодически замыкают накоротко соседние коллекторные пластины и, следовательно, замыкают накоротко часть обмотки якоря (секции), цепь которой соединена с этими пластинами. При этом происходит периодическое замыкание и размыкание цепи; щетка — короткозамкнутая секция, в проводниках которой под действием индуктированной в них ЭДС возникает ток короткого замыкания. Величина этого тока будет зависеть от величины указанной ЭДС. Процесс перехода щетки с одной коллекторной пластины на другую и явления, связанные с этим переходом, называются коммутацией. Если же щетки будут оставаться на геометрической нейтрали, то в проводниках короткозамкнутой секции будет возникать довольно значительная ЭДС и ток, вызывающий в процессе коммутации значительное искрение под щетками и, как следствие этого, подгорание коллекторных пластин. При наиболее неблагоприятных условиях коммутации искрение настолько возрастает, что вокруг коллектора может возникнуть так называемый «круговой огонь», при котором обмотка якоря практически работает в режиме короткого замыкания.

Для обеспечения безыскровой коммутации, с изменением тока нагрузки необходимо соответственно менять и положение щеток, что представляет большие неудобства в процессе эксплуатации машины.

В современных машинах постоянного тока для безыскровой работы применяют дополнительные полюса, расположенные между основными полюсами на геометрической нейтрали. Полярность дополнительных полюсов выбирают с таким расчетом, чтобы их поток был направлен навстречу поперечной составляющей потока якоря. Для автоматической компенсации продольной составляющей потока якоря при изменении нагрузки обмотки дополнительных полюсов включают последовательно с обмоткой якоря машины с таким расчетом, чтобы поток дополнительных полюсов при любой заданной нагрузке был равен поперечной составляющей потока якоря при этой нагрузке.

Важнейшей характеристикой генератора постоянного тока с параллельным возбуждением является внешняя характеристика — зависимость напряжения на зажимах от тока нагрузки I при постоянном сопротивлении в цепи обмотки возбуждения и постоянной частоте вращения, равной номинальной, т. е. зависимость U(I) при R_p = const и п = n_ном = const.

Уравнение, описывающее внешнюю характеристику генератора с параллельным возбуждением, можно получить исходя из уравнения электрического равновесия, записанного по второму закону Кирхгофа для цепи нагрузки,

Пренебрегая относительно небольшой величиной тока возбуждения, без особой погрешности можно принять 1=1_Я.

С учетом этого уравнение внешней характеристики запишется в следующем виде

Если при этом принять Е = const, то внешняя характеристика генератора с параллельным возбуждением представится в виде прямой.

В реальных машинах Е const вследствие размагничивающего действия реакции якоря, так как с увеличением тока якоря результирующий поток, а следовательно, и ЭДС якоря уменьшаются, и при этом уменьшается ток возбуждения. Поэтому в действительности внешняя характеристика генератора с параллельным возбуждением имеет вид ниспадающей кривой 1 (рис. 5). В целом уменьшение напряжения на зажимах генератора с параллельным возбуждением с увеличением тока нагрузки обусловлено следующими основными причинами: 1) с увеличением тока нагрузки увеличивается падение напряжения на обмотке якоря —R_я I_я 2) с увеличением нагрузки, вследствие реакции якоря происходит уменьшение результирующего магнитного потока, а следовательно, и ЭДС Е якоря.

Наличие указанных двух причин, в свою очередь, приводит к уменьшению тока возбуждения, а следовательно, уменьшению магнитного потока, ЭДС якоря и соответственно напряжения на зажимах генератора.

Таким образом, в соответствии с внешней характеристикой генератора с параллельным возбуждением, по мере увеличения тока нагрузки происходит уменьшение напряжения на его зажимах.

Во многих случаях на практике необходимо, чтобы с увеличением тока нагрузки напряжение на зажимах генератора оставалось постоянным, т. е.

Из этого уравнения видно, что для обеспечения постоянства напряжения необходимо, чтобы падение напряжения на обмотке якоря, а также снижение ЭДС за счет указанных выше других причин было скомпенсировано, с тем чтобы разность в правой части уравнения при изменении тока нагрузки в заданных пределах оставалась постоянной. Это достигается соответствующим увеличением ЭДС Е якоря в результате изменения тока возбуждения генератора. Регулировочной характеристикой называется зависимость тока возбуждения от тока нагрузки при п = nном = const, при которой обеспечивается постоянство напряжения на зажимах генератора, т. е. зависимость I_в(I) при U=const и п = nном = const .Изменение тока возбуждения производится изменением положения движка регулировочного реостата R_P.

Из регулировочной характеристики видно, что с увеличением тока нагрузки при заданных условиях ток возбуждения должен возрастать вначале медленно. По мере дальнейшего роста нагрузки, вследствие явления насыщения стали магнитопровода, незначительное приращение магнитного потока, а следовательно, незначительное приращение ЭДС Е якоря достигается довольно значительным увеличением тока возбуждения. В результате в области относительно больших нагрузок кривая зависимости I_в(I) довольно резко загибается вверх (см. рис. 6).

Генератор постоянного тока с независимым возбуждением имеет схему, представленную на рис. 7.

Как видно из схемы, у этого генератора обмотка возбуждения питается от постороннего, независимого источника, в качестве которого может быть использован другой генератор постоянного тока, аккумуляторная батарея, а также любой другой источник постоянного напряжения.

Свойства генераторов с независимым возбуждением так же, как и генераторов с параллельным возбуждением, определяются соответствующими характеристиками.

Характеристика холостого хода генератора с независимым возбуждением по виду не отличается от соответствующей характеристики генератора постоянного тока с параллельным возбуждением (см. рис. 3).

Внешняя характеристика такого генератора имеет, примерно, тот же вид, что и у генераторов с параллельным возбуждением, но оказывается более жесткой (см. рис. 5, кривая 2), так как у этих генераторов отсутствует третья причина снижения напряжения, вследствие чего при изменении тока нагрузки происходит несколько меньшее изменение напряжения на зажимах генератора такого типа. Этим объясняется также и то, что регулировочная характеристика генератора с независимым возбуждением оказывается более пологой, чем генератора с параллельным возбуждением (рис. 6, кривая 2).

Генератор постоянного тока с последовательным возбуждением включается по схеме, представленной на рис. 8. Как видно из этой схемы, такой генератор имеет обмотку возбуждения, которая включается последовательно с обмоткой якоря и с нагрузкой. Поэтому в данном случае ток якоря оказывается равным току возбуждения и току нагрузки, т. е. I_я =

Характеристика холостого хода генератора с последовательным возбуждением снимается при питании обмотки возбуждения от независимого источника и имеет тот же вид, что и у генераторов других типов (см. рис. 3).

Уравнение электрического равновесия, записанное для замкнутой цепи генератора с последовательным возбуждением в соответствии со вторым законом Кирхгофа, имеет вид

где — сопротивление обмотки последовательного возбуждения.

С учетом этого уравнение внешней характеристики для этого генератора запишется в виде

Сопротивление обмотки возбуждения угенераторов с последовательным возбуждением, рассчитанной на прохождение всего тока нагрузки, оказывается незначительным, поэтому при расчете характеристик оно не учитывается.

Как видно из уравнения, напряжение на зажимах генератора при любой заданной нагрузке равно разности между ЭДС и падением напряжения на обмотках якоря и возбуждения.

С изменением же тока нагрузки, равного току возбуждения, величины, входящие в уравнение, будут изменяться. При этом ЭДС изменяется в соответствии с характеристикой холостого хода (рис. 9, зависимость 1), а падение напряжения по прямолинейному закону (зависимость 2). Нетрудно видеть, что данному значению тока нагрузки соответствует напряжение, определяемое как разность ординат указанных зависимостей.

В результате внешняя характеристика генератора с последовательным возбуждением приобретает вид зависимости U(I) (см. рис. 9).

Особенностью внешней характеристики генератора с последовательным возбуждением является то, что в пределах относительно малых нагрузок напряжение на его зажимах возрастает, а при достаточно больших нагрузках — снижается. Подобная внешняя характеристика является весьма неудобной при работе с меняющейся нагрузкой. Поэтому такие генераторы целесообразно использовать для питания потребителей с неменяющейся нагрузкой. Изменение напряжения на зажимах генератора в отличие от генераторов с параллельным и независимым возбуждением, осуществляется путем изменения величины тока в обмотке возбуждения — либо шунтированием обмотки соответствующим сопротивлением, либо уменьшением числа витков обмотки возбуждения шунтированием части из них.

Резкое уменьшение напряжения с увеличением нагрузки обусловливает значительно меньшие токи короткого замыкания, чем у генераторов с параллельным и независимым возбуждением. Это явилось причиной того, что подобные генераторы находят широкое применение для питания потребителей, сопротивление которых может принимать весьма малые значения, а также потребителей, способных создавать при работе режимы короткого замыкания (например сварочные дуговые машины), без опасности недопустимой перегрузки обмоток генератора.

Генераторы постоянного тока со смешанным возбуждением отличаются наличием двух обмоток возбуждения. Цепь одной из обмоток возбуждения (R_B1) включается параллельно цепи якоря, а цепь другой (R_B) — последовательно с обмоткой якоря и с нагрузочным сопротивлением. Таким образом, генератор со смешанным возбуждением имеет комбинированную систему возбуждения. Схема генератора постоянного тока со смешанным возбуждением приведена на рис. 10.

При отключении обмотки параллельного возбуждения подобный генератор превращается в генератор с последовательным возбуждением, а при отключении обмотки последовательного возбуждения — в генератор с параллельным возбуждением.

Основной обмоткой возбуждения такого генератора является обмотка параллельного возбуждения (R_B1). Последовательная обмотка возбуждения (R_B) выполняет при этом роль вспомогательной.

Уравнение электрического равновесия, записанное для якорной цепи генератора (см. рис. 10), и уравнение внешней характеристики, соответственно, имеют такой же вид, как и уравнения для генератора с последовательным возбуждением. Однако входящий в выражение для ЭДС якоря магнитный поток представляет собой сумму магнитного потока , создаваемого последовательной обмоткой возбуждения, и потока

создаваемого параллельной обмоткой возбуждения. При согласном включении обмоток возбуждения генератора (см. рис. 10) этот поток оказывается равным

При отключенной последовательной обмотке возбуждения генератор будет иметь такую же внешнюю характеристику, как и генератор с параллельным возбуждением (см. рис. 5). Включение этой обмотки приводит к наложению потока на поток . При этом внешняя характеристика приобретает вид зависимости 1 (рис. 11), которая отражает свойства генератора с параллельным возбуждением и генератора с последовательным возбуждением. В этом случае напряжение хотя и меняется с изменением нагрузки, однако слабее, чем у генераторов с параллельным возбуждением. Нетрудно видеть, что можно так подобрать параметры обмотки последовательного возбуждения, что напряжение на зажимах генератора в определенном интервале нагрузок практически не будет меняться с изменением тока нагрузки (см. рис. Зависимость 2).

Изменение направления тока в обмотке последовательного возбуждения приводит к созданию встречного по отношению к основному потоку потока . При этом результирующий магнитный поток генератора будет равен

Это приводит к тому, что с увеличением тока нагрузки напряжение на зажимах генератора резко падает (см. рис. 11, зависимость 3).

Генераторы постоянного тока со смешанным возбуждением с падающей внешней характеристикой так же, как и генераторы с последовательным возбуждением, целесообразно использовать в условиях возможных частых коротких замыканий (например, для питания дуговых сварочных машин).

Методические указания по выполнению работы

1. На демонстрационном стенде «Машины постоянного тока» ознакомиться с устройством генератора постоянного тока параллельного возбуждения. Записать в лабораторный отчет технические паспортные данные исследуемого генератора:

Номинальная мощность (P_иом), кВт

Номинальное напряжение (U_иом), В

Номинальный ТОК (I_иом), А

Номинальная частота вращения (n_иом), об/мин
Номинальный КПД, (η_иом).

2. На рабочей панели «Генератор постоянного тока» стенда в
соответствии с принципиальной схемой (рис. 18.12) собрать схе
му для испытания генератора постоянного тока параллельного
возбуждения. Монтаж схемы осуществляется соединителями по
монтажной схеме, приведенной на рис. 18.13. В качестве привод
ного двигателя генератора используется асинхронный трехфаз
ный электродвигатель с короткозамкнутым ротором. Сборку
схем электродвигателя исследуемого генератора проводят на од
ной и той же панели.

Перед пуском приводного электродвигателя необходимо:

а) установить рукоятку нагрузочного реостата на панели
«Машины постоянного тока» в крайнее левое положение (цепь
нагрузки генератора должна быть разомкнута);

б) установить рукоятку регулировочного реостата в цепи то
ка обмотки возбуждения генератора в крайнее левое положение,
т. е. установить минимальный ток возбуждения ( );

в) произвести пуск приводного электродвигателя. Для этого,
включив напряжение сети на панели «Машины переменного то
ка», нажать кнопку «Включение асинхронной и синхронной ма
шины»;

г) при установившейся частоте вращения якоря генератора
(п = const) увеличить ток возбуждения генератора путем изме
нения сопротивления R_B регулировочного реостата возбуждения.
При этом необходимо убедиться, что генератор самовозбуждает
ся. При правильном включении обмотки возбуждения наводи
мая в якоре генератора ЭДС будет возрастать.

3. Снять характеристику холостого хода генератора E( )
при n – const и I= 0. Показания для первой точки характеристики снимать при разомкнутой цепи обмотки возбуждения. Установив предварительно ручку регулировочного реостата в крайнее левое положение, включить цепь возбуждения и снять показания в шести-семи точках, плавно увеличивая ток возбуждения до значения, при котором ЭДС Е якоря генератора на 10. 15% больше номинального значения напряжения генератора. Затем, плавно уменьшая ток возбуждения до нуля, снять показания измерительных приборов еще для шести-семи точек. При снятии прямой и обратной ветвей характеристики холостого хода Е ( ) не допускается переменное увеличение и уменьшение тока возбуждения, так как в противном случае будет происходить искажение характеристики из-за влияния явления гистерезиса.

Результаты измерений записать в табл. 1

Рис.13
4. Снять внешнюю характеристику генератора U(I) при R_B = const и n = const, начиная с номинального режима (при номинальном напряжении и номинальном токе ). Для этого необходимо:

а) возбудить генератор и установить одновременным измене
нием сопротивления R_н нагрузки (нагрузочным реостатом) и
тока возбуждения I_B номинальный режим; определить номиналь
ное значение тока возбуждения . В дальнейшем сопротивле
ние R_B реостата возбуждения не изменять;

б) нагрузочным реостатом уменьшить ток нагрузки I до нуля
и записать показания приборов в табл. 2;

в) постепенно увеличивая нагрузку генератора I от 0 до 1,2 , снять показания в шести-семи точках, включая точку номи
нального режима. Результаты измерений записать в табл. 2.

* Р = UI — мощность, отдаваемая генератором во внешнюю цепь.

5. Снять регулировочную характеристику генератора при U = const и = const. Для этого необходимо:

а) установить на зажимах генератора заданное преподавате
лем напряжение при токе нагрузки, равном нулю;

б) изменяя нагрузку генератора нагрузочным реостатом R_H,
поддерживать регулировочным реостатом R_B напряжение на на
грузке генератора постоянным U = const. Ток нагрузки I при
этом должен изменяться в пределах от 0 до 1,2 . Результат из
мерений для шести-семи точек занести в табл. 3.

6. Обработка результатов измерений:

а) по полученным в п. 3 данным измерений построить зависи
мость Е(I_В) при n= const и I = 0;

б) по результатам измерений и вычислений в п.4 построить
зависимости U(I) и U(P) при R_B = const и n= const;

в) по построенной зависимости U(I) вычислить процентное
повышение напряжения генератора при переходе от режима но
минальной нагрузки к режиму холостого хода;

г) по результатам измерений и вычислений п.5 построить за
висимость I_B(I) при U = const и n = const.

1.Объясните устройство и принцип действия генератора постоянного тока с параллельным возбуждением.

2.По каким внешним конструктивным признакам можно отличить электрическую машину постоянного тока от электрической машины переменного тока?

3.Укажите условия самовозбуждения генератора постоянного тока с параллельным возбуждением.

4.Объясните, при каких условиях заканчивается процесс самовозбуждения генератора с параллельным возбуждением и какие факторы влияют на величину ЭДС, возникающую на его зажимах.

5.Поясните вид характеристики холостого хода генератора с параллельным возбуждением.

6.Дайте обоснование причин снижения напряжения на зажимах генератора с параллельным возбуждением с увеличением тока нагрузки.

7.Объясните, почему в машинах постоянного тока магнитопровод статора выполняется сплошным (литым), а якоря — наборным из изолированных пластин электротехнической стали.

8.Укажите причину, по которой генератор параллельного возбуждения не возбуждается при изменении полярности подключения к якорю обмотки возбуждения.

9.Поясните, почему при отсутствии тока в обмотке возбуждения генератора постоянного тока с параллельным возбуждением имеет место ЭДС на его зажимах.

10. Объясните различие внешних характеристик генераторов постоянного тока с параллельным, смешанным и последовательным возбуждением.

Литература

1.Касаткин А.С. Электротехника: Учеб. для вузов/ А.С. Касаткин, М.В.Ю. Немцов.- 7-е изд., стер.-М.: Высш. Шк., 2003.-542с.

2.Лачин В.И., Савелов Н.С. Электроника: Учеб. пособие. – Ростов н/Д: изд-во «Феникс», 2001.-448 с.

3.Опадчий Ю.Ф., Глудкин О.П., Гуров А.И. Аналоговая и цифровая электроника (полный курс): Учебник для вузов. Под ред. О.П. Глудкина.-М.: Горячая линия-Телеком, 2003.-768 с.

4.Трофимова Т.И. Курс физики: Учеб. пособие для вузов.-7-е изд., стер.-М.: Высш. Шк., 2001.-542 с.: ил.

\|	следующая лекция ==>
А. Соединение потребителей электроэнергии звездой без нейтрального провода	\|	ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО ПОЛЯ

Дата добавления: 2015-07-30 ; просмотров: 4407 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

[spoiler title=”источники:”]

http://electrikam.com/generator-postoyannogo-toka-gpt-osnovnye-ponyatiya/

http://helpiks.org/4-36691.html

[/spoiler]

Источник

У этого термина существуют и другие значения, см. Генератор.

Генера́тор постоя́нного то́ка — электрическая машина, преобразующая механическую энергию в электрическую энергию постоянного тока.

Генератор постоянного тока General Electric в Джорджтаунском музее электрических станций.

Принцип действия генераторов тока[править | править код]

Принцип действия генератора основан на законе электромагнитной индукции — индуцировании электродвижущей силы в прямоугольном контуре (проволочной рамке), находящейся в однородном вращающемся магнитном поле.

Рис. 1 В прямоугольном контуре вращается постоянный магнит.

Допустим, что однородное магнитное поле, создаваемое постоянным магнитом вращается вокруг своей оси в проводящем контуре (проволочной рамке) с равномерной угловой скоростью omega . Две равные порознь вертикальные стороны контура (см. рисунок) являются активными, так как их пересекают магнитные линии магнитного поля. Две равные порознь горизонтальные стороны контура — не активные, так как магнитные линии магнитного поля их не пересекают, магнитные линии скользят вдоль горизонтальных сторон, электродвижущая сила в них не образуется.

В каждой из активных сторон контура индуктируется электродвижущая сила, величина которой определяется по формуле:

${displaystyle e_{1}=Blvsin omega t}$ и ${displaystyle e_{2}=Blvsin(omega t+}$ , где

$e_{1}$ и $e_{2}$ — мгновенные значения электродвижущих сил, индуктированных в активных сторонах контура, в вольтах;

— магнитная индукция магнитного поля в вольт-секундах на квадратный метр (Тл, Тесла);

— длина каждой из активных сторон контура в метрах;

— линейная скорость, с которой вращаются активные стороны контура, в метрах в секунду;

— время в секундах;

omega t и — углы, под которыми магнитные линии пересекают активные стороны контура.

Так как электродвижущие силы, индуктированные в активных сторонах контура, действуют согласно друг с другом, то результирующая электродвижущая сила, индуктируемая в контуре,

будет равна , то есть индуктированная электродвижущая сила в контуре изменяется по синусоидальному закону.

Если в контуре вращается однородное магнитное поле с равномерной угловой скоростью, то в нём индуктируется синусоидальная электродвижущая сила.

Особенности и устройство генераторов постоянного тока[править | править код]

Рис. 2 Рамка с током вращается в магнитном поле, токосъём происходит щётками с полуколец.

В генераторах постоянного тока неподвижны магниты, создающие магнитное поле и называемые катушками возбуждения, а вращаются катушки, в которых индуцируется электродвижущая сила и с которых производится съём тока. Другая, главная особенность, состоит в способе съёма тока с катушек, который основан на том, что если концы активных сторон контура присоединить не к контактным кольцам (как это делается в генераторах переменного тока), а к полукольцам с изолированными промежутками между ними (как показано на рисунке 2) то тогда рамка с током будет давать во внешнюю цепь выпрямленное электрическое напряжение.

При вращении контура вместе с ним вращаются и полукольца вокруг их общей оси. Токосъём с полуколец осуществляется щётками. Так как щётки неподвижны, то они попеременно соприкасаются то с одним, то с другим полукольцом. Обмен полукольцами происходит в тот момент, когда синусоидальная электродвижущая сила в контуре переходит через своё нулевое значение. В результате каждая щётка сохраняет свою полярность неизменной. Если на полукольцах имеется некоторое синусоидальное напряжение, то на щётках оно уже становится выпрямленным (в данном случае пульсирующим). На практике в генераторах постоянного тока применяют не один проволочный контур, а значительно их большее количество, вывод от каждого конца каждого контура присоединяется к собственной контактной пластине, отделённой от соседних пластин изолирующими промежутками. Совокупность контактных пластин и изолирующих промежутков называется колле́ктор, контактная пластина носит название колле́кторная пласти́на. Весь узел в сборе (коллектор, щётки и держатели щёток) называется щёточно-колле́кторный у́зел. Материал, из которого изготавливают изолятор между коллекторными пластинами подбирается таким образом, чтобы его твёрдость приблизительно равнялась твёрдости коллекторных пластин (для равномерного износа). Применяется, как правило, миканит (прессованная слюда). Коллекторные пластины, как правило, изготавливают из меди.

Ярмо (статор) шестиполюсного генератора постоянного тока. Видны полюсные наконечники особой формы.

Якорь генератора постоянного тока, цилиндр среднего диаметра — коллектор.

Остов (статор) генератора называется ярмо́. К ярму прикреплены сердечники электромагнитов, крышки с подшипниками, в которых вращается вал генератора. Ярмо изготавливается из ферромагнитного материала (литая сталь). На сердечники электромагнитов насажены катушки возбуждения. Чтобы придать магнитным линиям магнитного поля необходимое направление, сердечники электромагнитов снабжаются полюсными наконечниками. Электромагниты, питаемые постоянным током (током возбуждения) создают в генераторе магнитное поле. Катушка возбуждения состоит из витков медной изолированной проволоки, намотанной на каркас. Обмотки катушек возбуждения соединены друг с другом последовательно таким образом, что любые два соседних сердечника имеют разноимённую магнитную полярность.

Вращающаяся часть генератора (ротор) называется я́корь. Сердечник якоря изготавливается из электротехнической стали. Во избежание потерь на вихревые токи сердечник якоря собирается из отдельных стальных листов зубчатой формы, которые образуют впадины (пазы). Во впадины укладывается якорная (силовая) обмотка. В маломощных генераторах якорная обмотка изготавливается из медной изолированной проволоки, в мощных — из медных полос прямоугольной формы. Чтобы под действием центробежных сил якорная обмотка не была вырвана из пазов её закрепляют на сердечнике бандажами. Обмотка якоря наносится на сердечник так, что каждые два активных проводника, соединённых непосредственно и последовательно друг с другом, лежат под разными магнитными полюсами. Обмотка называется волновой, если провод проходит поочерёдно под всеми полюсами и возвращается к исходному полюсу, и петлевой, если провод, пройдя под «северным» полюсом, а затем под соседним «южным» полюсом, возвращается на прежний «северный» полюс.

Чтобы пластины коллектора и изолирующие миканитовые (слюдяные) пластины между ними не были вырваны центробежными силами из своих гнёзд — в нижней части они имеют крепление «ласточкин хвост».

Щётки, как правило, изготавливают из графита. Минимальное число щёток в генераторе постоянного тока равно двум: одна является положительным полюсом генератора (положительная щётка), другая — отрицательным полюсом (отрицательная щётка). В многополюсных генераторах число пар щёток обычно равняется числу пар полюсов, что обеспечивает лучшую работу генератора. Щётки одинаковой полярности (одноимённые щётки) электрически соединены друг с другом.

Щётка одновременно перекрывает две или три коллекторные пластины, это уменьшает искрение на коллекторе под щётками (улучшается коммутация).

Щёткодержатель обеспечивает постоянный прижим щёток вогнутой стороной к цилиндрической поверхности коллектора.

Реакция якоря[править | править код]

Результирующее магнитное поле.

Если генератор постоянного тока не нагружен (холостой ход генератора), то магнитное поле статора (обмоток возбуждения) симметрично относительно оси полюсов S — N и геометрической нейтрали (на рисунке обозначено Normal neutral plane). Когда генератор нагружен, то через его якорную обмотку протекает электрический ток и создаёт своё собственное магнитное поле. Магнитные поля статора и ротора накладываются друг на друга и образуют результирующее магнитное поле.

Там, где якорь при своём вращении набегает на полюс электромагнита (магнита) статора, там результирующее поле слабее, там, где сбегает — сильнее. Это объясняется тем, что в первом случае магнитные поля имеют различные направления, а во втором — одинаковые. Если отсутствует магнитное насыщение стали в магнитопроводах — тогда считается что результирующий магнитный поток не изменился по величине.

Однако по конфигурации результирующий магнитный поток значительно изменился, чем больше нагружен генератор и чем больше магнитное насыщение стали в магнитопроводах — тем сильнее проявляется реакция якоря и происходит некоторое уменьшение магнитного потока.

В результате электродвижущая сила генератора уменьшается и наблюдается искрение под щётками на коллекторе.

На практике с реакцией якоря борются:

применяя дополнительные магнитные полюса, компенсирующие магнитное поля якоря;
сдвигая щётки с геометрической нейтрали (Normal neutral plane) за физическую нейтраль (Actual neutral plane), устанавливая их и разворачивая на некоторый угол (на рисунке обозначено Commutating plane), что предотвращает искрение под щётками.

Электродвижущая сила генератора постоянного тока[править | править код]

Допустим, что в двухполюсном магнитном поле, магнитный поток которого равен Phi , вращается якорь генератора с постоянным числом оборотов . Число всех активных проводников, расположенных на цилиндрической поверхности якоря и при вращении пересекающих магнитный поток равно .

Среднее значение индуктированной электродвижущей силы в каждом из активных проводников якоря равно ${displaystyle E={frac {n}{60}}times 2Phi }$ , где

— число оборотов якоря в минуту;

— магнитный поток полюсов в Вебер;

— индуктированная электродвижущая сила в Вольт.

Активные проводники якоря генератора соединены последовательно друг с другом, индуктированная электродвижущая сила в них складывается. В двухполюсной машине всегда имеется пара параллельных ветвей якорной обмотки, поэтому средняя величина ЭДС в якорной обмотке равна
${displaystyle E={frac {n}{60}}times 2Phi times {frac {z}{2}}}$ ,

или ${displaystyle E=zPhi {frac {n}{60}}}$ , где — число всех активных проводников на якоре генератора.

Средняя величина индуктированной электродвижущей силы в генераторе прямо пропорциональна величине магнитного потока Phi , числу оборотов якоря в минуту и числу активных проводников якоря.

Если многополюсной генератор имеет, например, полюсов и якорная обмотка его состоит из параллельных ветвей, то средняя величина индуктированной электродвижущей силы генератора равна

${displaystyle E={frac {n}{60}}times Phi times {frac {z}{2a}}times 2p}$

, или ${displaystyle E={frac {p}{a}}zPhi {frac {n}{60}}}$

Мощность генераторов постоянного тока[править | править код]

Полная электрическая мощность, развиваемая генератором постоянного тока, равна произведению электродвижущей силы генератора на величину полного тока $I_{a}$ его якорной обмотки:

${displaystyle P=EI_{a}}$

Если поддерживать ЭДС генератора постоянной, то полная электрическая мощность его будет пропорциональна току $I_{a}$ .

Согласно формуле ЭДС генератора ${displaystyle E={frac {p}{a}}zPhi {frac {n}{60}}}$ :

При прочих равных условиях полная электрическая мощность генератора растёт с увеличением числа оборотов его якоря и увеличением числа полюсов его.

Полезная мощность P_1 , отдаваемая генератором во внешнюю цепь, равна произведению электрического напряжения на зажимах генератора на величину тока , посылаемого генератором во внешнюю цепь: ${displaystyle P_{1}=UI}$ , где

— полезная мощность в Ваттах;

— напряжение в Вольтах;

— ток в Амперах.

Коэффициент полезного действия генераторов постоянного тока[править | править код]

Отношение полезной мощности P_1 к полной мощности , развиваемой генератором, называется электрическим коэффициентом полезного действия ${displaystyle eta _{e}}$ , где

${displaystyle eta _{e}}$

— коэффициент полезного действия (КПД);

— полезная мощность;

— полная мощность.

Электрический коэффициент полезного действия генератора зависит от его режима работы. Электрический КПД максимален при нормальной нагрузке, поэтому генератор всегда надо загружать полностью(не всегда). Наименьшим КПД обладает при холостом ходе, когда ток во внешней цепи равен нулю.

Если генератор перегрузить, то его КПД будет уменьшаться из-за возросших потерь на нагрев якорной обмотки.

Мощные генераторы имеют бо́льший электрический коэффициент полезного действия, чем маломощные, в среднем Электрический КПД равен примерно 90 %.

Промышленным коэффициентом полезного действия называют отношение полезной мощности, развиваемой генератором, к той механической мощности, которую развивает двигатель на своём валу, вращая якорь генератора:(то есть сколько затрат он принял и сколько отдал)

${displaystyle eta _{m}={frac {P_{1}}{P}}}$

, где

$eta _{m}$

— промышленный коэффициент полезного действия;

— полезная мощность, развиваемая генератором;

— механическая мощность, развиваемая первичным двигателем на валу.

Промышленный коэффициент полезного действия, кроме электрических потерь в генераторе учитывает все механические и магнитные потери, поэтому он меньше, чем электрический коэффициент полезного действия.

Классификация генераторов постоянного тока по способу их возбуждения[править | править код]

В зависимости от способов соединения обмоток возбуждения с якорем генераторы подразделяются на:

генераторы с независимым возбуждением;
генераторы с самовозбуждением;

Генераторы малой мощности иногда выполняются с постоянными магнитами. Основные характеристики таких генераторов близки к характеристикам генераторов с независимым возбуждением.

Основными величинами, характеризующими работу генераторов постоянного тока, являются:

Зависимость между какими-либо двумя основными величинами, характеризующими работу генератора, называется характеристикой генератора.

Основными характеристиками генератора являются характеристики:

холостого хода;
внешняя (нагрузочная);
регулировочная.

Генераторы с независимым возбуждением[править | править код]

В генераторе постоянного тока с независимым возбуждением обмотка возбуждения не связана электрически с якорной обмоткой. Она питается постоянным током от внешнего источника электрической энергии, например от аккумуляторной батареи; мощные генераторы имеют на общем валу небольшой генератор-возбудитель. Ток возбуждения $I_{v}$ не зависит от тока якоря $I_{a}$ , который равен току нагрузки . Обычно ток возбуждения невелик и составляет 1…3 % от номинального тока якоря. Последовательно с обмоткой возбуждения подключен регулировочный реостат (реостат возбуждения). Он изменяет величину тока возбуждения $I_{v}$ , тем самым регулируется электродвижущая сила .

Характеристика холостого хода генератора постоянного тока с независимым возбуждением

Характеристика холостого хода ${displaystyle U_{0}=f(I_{v})}$ показывает зависимость электрического напряжения от тока возбуждения $I_{v}$ при постоянном числе оборотов . Генератор отсоединён от внешней цепи (нагрузка отсутствует). При токе возбуждения ${displaystyle I_{v}=0}$ ЭДС генератора ${displaystyle E_{ost}}$ не равна нулю, а составляет 2…4 % от . Эта электродвижущая сила называется начальной или остаточной ЭДС, обусловлена наличием остаточного магнетизма в магнитной цепи генератора. Затем по мере увеличения тока возбуждения ЭДС растёт, изменяясь согласно кривой, напоминающей кривую намагничивания ферромагнитных материалов.

ЭДС генератора вначале растёт быстро (участок характеристики), изменяясь по линейному закону. Это объясняется тем, что при малых величинах тока возбуждения сталь генератора слабо намагничена, её магнитное сопротивление мало из-за относительно большой магнитной проницаемости стали.

При дальнейшем увеличении тока возбуждения линейная зависимость между ним и ЭДС генератора нарушается (участок характеристики). Это объясняется тем, что по мере возрастания тока возбуждения начинает сказываться явление магнитного насыщения стали.

При дальнейшем увеличении тока возбуждения (участок характеристики) в стали генератора возникает сильное магнитное насыщение. Магнитная проницаемость стали становится небольшой, а магнитное сопротивление стали, наоборот, возрастает. Расхождение входящей и нисходящей ветвей характеристики объясняется наличием магнитного гистерезиса в магнитопроводе машины.

Внешняя характеристика генератора постоянного тока с независимым возбуждением

Внешней характеристикой называется зависимость ${displaystyle U=f(I_{text{н}})}$ при и ${displaystyle I_{v}=const}$ . Под нагрузкой напряжение генератора ${displaystyle U=E-{I_{a}}Sigma r}$ ,
где — сумма сопротивлений всех обмоток, включенных последовательно в цепь якоря (якоря, дополнительных полюсов и компенсационной обмотки).

Когда генератор нормально возбуждён, то есть при нормальном числе оборотов якоря в минуту имеет номинальную ЭДС, его можно нагрузить током, подключив к нему потребителей электрической энергии.

Нагруженный генератор создаёт в цепи ток ${displaystyle I={frac {E}{r+R}}}$ , где

— нагрузка генератора в амперах;

— электродвижущая сила генератора в вольтах;

— сопротивление якорной обмотки в омах;

— эквивалентное сопротивление внешнего участка цепи (потребители электроэнергии).

Напряжение на зажимах генератора , то есть оно равно электродвижущей силе генератора без падения напряжения в якорной обмотке генератора.

При токе I=0 (режим холостого хода) напряжение на зажимах генератора равно его электродвижущей силе: ${displaystyle U=U_{xx}=E}$ , где ${displaystyle U_{xx}}$ — напряжение холостого хода генератора.

С увеличением нагрузки напряжение на его зажимах уменьшается по двум причинам:

из-за падения напряжения во внутреннем сопротивлении машины;
из-за уменьшения ЭДС в результате размагничивающего действия реакции якоря.

Регулировочная характеристика генератора постоянного тока с независимым возбуждением

Регулировочная характеристика генератора постоянного тока — зависимость тока возбуждения $I_{v}$ от нагрузки (силы тока) при постоянном напряжении и постоянном числе оборотов .

При холостом ходе I=0 генератор имеет минимальный ток возбуждения ${displaystyle I_{vo}}$ . Затем по мере роста нагрузки ток возбуждения $I_{v}$ тоже растёт. Для поддержания постоянства напряжения на зажимах генератора необходимо увеличивать его электродвижущую силу , что и достигается увеличением тока возбуждения $I_{v}$ .

Чем больше магнитное насыщение стали генератора, тем при прочих одинаковых условиях круче поднимается график регулировочной характеристики. Это объясняется тем, что с ростом тока в якорной обмотке усиливается размагничивающее действие реакции якоря и для компенсации его необходимо увеличивать ток возбуждения.

Достоинство генераторов постоянного тока с независимым возбуждением заключается в их хорошей внешней характеристике, так как ток возбуждения независим от напряжения на зажимах генератора.

Недостаток таких генераторов — необходимость иметь посторонний источник электрической энергии, питающий постоянным током обмотку возбуждения.

Генераторы постоянного тока с независимым возбуждением применяются главным образом в мощных сильноточных установках.

Генераторы с параллельным возбуждением[править | править код]

В генераторе с параллельным возбуждением обмотка возбуждения присоединена через регулировочный реостат параллельно обмотке якоря. Для нормальной работы потребителей электроэнергии необходимо поддерживать постоянство напряжения на зажимах генератора, несмотря на изменение общей нагрузки. Это осуществляется посредством регулирования тока возбуждения.

Реостаты возбуждения имеют, как правило, холостые контакты, при помощи которых можно осуществить короткое замыкание обмотки возбуждения «на себя». Это необходимо при отключении обмотки возбуждения. Если выключить обмотку возбуждения путём разрыва её цепи, то исчезающее магнитное поле создаст очень большую ЭДС самоиндукции, способную пробить изоляцию обмотки и вывести генератор из строя. При коротком замыкании обмотки возбуждения при её отключении энергия исчезающего магнитного поля переходит в тепло, не причиняя вреда обмотке возбуждения, так как ЭДС самоиндукции не превысит номинального напряжения на зажимах генератора.

Генератор постоянного тока с параллельным возбуждением сам питает свою обмотку возбуждения и не нуждается в постороннем источнике электрической энергии. Самовозбуждение генератора возможно только при наличии остаточного магнетизма в сердечниках электромагнитов, поэтому они изготавливаются из литой стали и после прекращения работы генератора сохраняется остаточный магнетизм. Так как обмотка возбуждения подключена к его зажимам, то в ней при вращении якоря в его обмотке потоком остаточного магнетизма индуктируется ЭДС ${displaystyle E_{ost}}$ , и по обмотке возбуждения начинает протекать ток. Если обмотка возбуждения включена правильно, так, что её магнитный поток Phi направлен «попутно» с магнитным потоком остаточного магнетизма, то суммарный магнитный поток возрастает, увеличивая ЭДС , магнитный поток Phi и ток возбуждения $I_{v}$ . Машина самовозбуждается и начинает устойчиво работать с ${displaystyle {I_{v}}=const}$ , , зависящими от величины сопротивления цепи возбуждения.

Однако процесс нарастания электродвижущей силы генератора (процесс самовозбуждения генератора) не прогрессирует, то есть ЭДС генератора не возрастает неограниченно. Всякий раз рост индуктированной ЭДС генератора ограничен тем или иным пределом. Для этого необходимо рассмотреть характеристику холостого хода генератора.

Характеристика холостого хода генератора постоянного тока с параллельным возбуждением

Характеристика холостого хода генератора с параллельным возбуждением

На рисунке приведена характеристика холостого хода генератора с параллельным возбуждением, то есть кривая зависимости напряжения $U_{v}$ на зажимах от тока возбуждения $I_{v}$ при постоянном числе оборотов якоря и при постоянном сопротивлении цепи возбуждения .

Одновременно показан график зависимости падения напряжения $U_{v}$ в цепи возбуждения генератора от тока возбуждения $I_{v}$ . Эта зависимость линейна, так как ${displaystyle U_{v}={I_{v}}R}$ , где — полное постоянное сопротивление обмотки возбуждения и реостата возбуждения.

При малых величинах тока возбуждения $I_{v}$ электродвижущая сила больше падения напряжения $U_{v}$ в обмотке возбуждения: ${displaystyle E>{U_{v}}}$ .

В этом случае генератор питает током свою обмотку возбуждения. Происходит нормальный процесс самовозбуждения, то есть с ростом тока возбуждения $I_{v}$ растут электродвижущая сила и напряжение $U_{v}$ на обмотке возбуждения, что в свою очередь влечёт за собой увеличение тока возбуждения $I_{v}$ . Однако быстрота роста электродвижущей силы и напряжения $U_{v}$ различна. По мере увеличения тока возбуждения скорость роста ЭДС спадает, а скорость роста напряжения не менятся. При некоторой величине тока возбуждения ${displaystyle I^{prime }{_{v}}}$ напряжение ${displaystyle U^{prime }{_{v}}}$ становится равным электродвижущей силе ${displaystyle E^{prime }{_{v}}}$ :

${displaystyle U^{prime }{_{v}}=E^{prime }{_{v}}}$ . При токе возбуждения, равном $I_{v}$ графики электродвижущей силы и напряжения $U_{v}$ пересекаются. При дальнейшем росте тока возбуждения графики теоретически должны разойтись, однако в этом случае ЭДС должна стать меньше напряжения $U_{v}$ , что невозможно, так как напряжение $U_{v}$ является частью электродвижущей силы и не может быть больше её.

Значение тока возбуждения ${displaystyle I^{prime }{_{v}}}$ — это предельная величина его при постоянном числе оборотов и при постоянстве сопротивления цепи возбуждения . Для режима холостого хода генератора: ${displaystyle E={i_{B}}{R_{B}}+L{{d{i_{B}}} over {dt}}}$ , где — суммарная индуктивность обмоток возбуждения и якоря.

Угол наклона прямой, выражающей зависимость напряжения $U_{v}$ на зажимах генератора от тока возбуждения $I_{v}$ зависит от сопротивления цепи возбуждения и, следовательно, от сопротивления шунтового реостата, имеющегося в цепи возбуждения. Чем больше это сопротивление, тем круче поднимается прямая зависимости $U_{v}$ от $I_{v}$ и тем при меньшем токе возбуждения произойдёт пересечение графиков зависимости $U_{v}$ и от тока возбуждения $I_{v}$ .

Процесс самовозбуждения генератора с параллельным возбуждением длится до тех пор, пока ток возбуждения $I_{v}$ не достигнет некоторой предельной величины при заданных нормальных оборотах якоря генератора и электродвижущая сила не станет равной своему номинальному значению.

Если обмотка возбуждения генератора подключена неправильно к якорной обмотке, то генератор не возбудится, так как ток возбуждения создаёт магнитный поток, направленный навстречу остаточному магнитному потоку и машина размагнитится.

Затем нужно будет отключить от генератора обмотку возбуждения, правильно подключить её к источнику постоянного тока (аккумулятору), намагнитить и правильно собрать электрическую схему генератора.

Внешняя характеристика генератора постоянного тока с параллельным возбуждением

Внешняя характеристика:
При холостом ходе генератора напряжение на его зажимах максимально ${displaystyle U_{xx}}$ . Затем с ростом нагрузки генератора напряжение на его зажимах начинает падать, несколько быстрее, чем у генератора с независимым возбуждением. Это объясняется тем, что напряжение уменьшается не только в результате возрастающего влияния реакции якоря и падения напряжения в якорной обмотке, но и за счёт того, что с уменьшением напряжения на зажимах генератора уменьшается его ток возбуждения и в соответствии с этим снижается ЭДС.

Если происходит уменьшение электрического сопротивления потребителя то, следовательно, происходит увеличение нагрузки . Однако если сопротивление нагрузки станет критически мало, ток генератора достигнет своего критического значения, при котором начнётся резкое снижение напряжения. Как правило, критический ток генератора примерно в 2—2,5 раза больше номинального. В режиме короткого замыкания сопротивление становится равным нулю, ток генератора становится равным току короткого замыкания. Режим короткого замыкания генератору с параллельным возбуждением большой опасности не причиняет, так как при этом резко снижается ЭДС до остаточного значения ${displaystyle E_{ost}}$ . Однако переход через режим критического тока сопровождается сильным искрением под щётками коллектора из-за чрезмерной перегрузки генератора и поэтому нежелателен.

Регулировочная характеристика генератора постоянного тока с параллельным возбуждением

Регулировочной характеристикой генератора с параллельным возбуждением называется зависимость тока возбуждения $I_{v}$ от нагрузки генератора (тока якоря) $I_{a}$ при постоянном напряжении и постоянных оборотах . У генераторов последовательного возбуждения ток возбуждения $I_{v}$ равен току якоря $I_{a}$ . Поэтому при холостом ходе, когда ${displaystyle I_{v}=I_{a}=I=0}$ , наводится остаточная ЭДС ${displaystyle E_{ost}}$ .

Регулировочная характеристика генератора с параллельным возбуждением имеет почти такой же вид, как и для генератора с независимым возбуждением. Эта кривая сначала почти прямолинейна, но затем загибается вверх, вследствие влияния насыщения магнитопровода машины. Однако при одинаковой нагрузке ток в якорной обмотке генератора с параллельным возбуждением больше, чем ток в якорной обмотке генератора с независимым возбуждением, на величину тока возбуждения ${displaystyle E_{ost}}$ . Поэтому в генераторе с параллельным возбуждением при всех прочих одинаковых условиях падение напряжения в якорной обмотке генератора и реакция якоря больше, что требует большего тока возбуждения. Регулировочная характеристика поднимается круче, чем у генератора с независимым возбуждением.

Генераторы с параллельным возбуждением не боятся коротких замыканий. При коротком замыкании ток во внешней цепи резко увеличивается, следовательно, возрастает ток в якорной обмотке генератора. В результате резко увеличивается падение напряжения в якорной обмотке, в свою очередь снижается напряжение на зажимах генератора, снижается ток возбуждения, снижается ЭДС генератора и ток в якорной обмотке. Все эти процессы протекают настолько быстро, что кратковременный ток короткого замыкания не успевает прогреть провода якорной обмотки.

Посторонний источник электрической энергии, питающий постоянным током обмотку возбуждения генераторам с параллельным возбуждением не нужен.

Генераторы постоянного тока с параллельным возбуждением применяются в технике связи для питания радиоустановок, для питания зарядных агрегатов, в передвижных сварочных аппаратах.

Генераторы с последовательным возбуждением[править | править код]

Генераторы постоянного тока с последовательным возбуждением имеют обмотку возбуждения, включенную последовательно с якорной обмоткой.

Ток в обмотке возбуждения $I_{v}$ равен току (нагрузке) генератора :
${displaystyle I_{v}=I}$ .

Так как нагрузка при холостом ходе равна нулю, то и ток возбуждения $I_{v}$ равен нулю, следовательно, характеристику холостого хода, то есть зависимость напряжения на зажимах генератора от тока возбуждения $I_{v}$ при постоянном числе оборотов в данном генераторе снять невозможно.

Электрическое напряжение на зажимах генератора с последовательным возбуждением при холостом ходе составляет всего несколько процентов от номинального, оно обусловлено действием магнитного поля остаточного магнетизма стали генератора.

Чтобы возбудить генератор, необходимо присоединить к нему внешнюю цепь (потребителя электроэнергии), тем самым создав условие для возникновения тока в обмотке возбуждения.

Внешняя характеристика генератора постоянного тока с последовательным возбуждением

Внешняя характеристика: напряжение на зажимах генератора вначале растёт вместе с нагрузкой (участок кривой), а затем начинает уменьшаться. Это объясняется так: вначале с ростом нагрузки растёт и ток возбуждения $I_{v}$ , так как ${displaystyle I_{v}=I}$ . Следовательно, растут электродвижущая сила и напряжение на зажимах генератора. Однако по мере увеличения нагрузки напряжение на его зажимах начинает спадать, потому что падение напряжения внутри якорной обмотки становится всё более ощутимым. Кроме того, электродвижущая сила генератора по мере магнитного насыщения стали генератора увеличивается очень мало, поэтому, невзирая на её некоторый рост, напряжение на зажимах генератора после некоторой предельной нагрузки начинает уменьшаться.

Регулировочную характеристику генератора с последовательным возбуждением снять невозможно, потому что при изменении нагрузки генератора невозможно подобрать ток его возбуждения так, чтобы сохранить напряжение на зажимах генератора постоянным по величине.

Недостаток генератора с последовательным возбуждением — резко выраженная зависимость напряжения от нагрузки . Из-за этого генераторы с последовательным возбуждением редко применяются на практике, так как большинство потребителей электроэнергии требует для своей нормальной работы строго определённое напряжение.

Генераторы с последовательным возбуждением могут применяться только в условиях строгого постоянства нагрузки, например, для питания электровентиляторов, электронасосов, электропривода станков.

Генераторы со смешанным возбуждением[править | править код]

В генераторе со смешанным возбуждением имеются две обмотки возбуждения: основная (подключена параллельно якорной обмотке, состоит из большого числа витков тонкой проволоки) и вспомогательная (подключена последовательно к якорной обмотке, состоит из относительно небольшого числа витков относительно толстой проволоки). В цепь обмотки параллельного возбуждения включен реостат возбуждения, с помощью которого регулируется ток возбуждения в этой обмотке.

Наличие параллельной и последовательной обмоток возбуждения в генераторе даёт возможность сочетать в нём характеристики генераторов с параллельным и последовательным возбуждением.

Характеристика холостого хода генератора постоянного тока со смешанным возбуждением

Характеристика холостого хода

Так как генератор при холостом ходе отключен от внешней цепи, то его нагрузка равна нулю . Ток возбуждения в последовательной обмотке возбуждения также равен нулю. Характеристика холостого хода генератора постоянного тока со смешанным возбуждением аналогична характеристике холостого хода генератора постоянного тока с параллельным возбуждением.

Процесс самовозбуждения генератора со смешанным возбуждением такой же, как и у генератора постоянного тока с параллельным возбуждением, так как последовательная обмотка возбуждения не принимает участия в самовозбуждении генератора из-за отсутствия в ней в это время тока возбуждения.

Внешняя характеристика генератора постоянного тока со смешанным возбуждением

Внешняя характеристика

Вид внешней характеристики генератора со смешанным возбуждением зависит от соотношения магнитных потоков от обмоток параллельного и последовательного возбуждения, а также от направления магнитных потоков, создаваемых этими обмотками.

При холостом ходе генератора напряжение на его зажимах равно номинальному $U_{n}$ . При включении нагрузки и последующем её росте напряжение начинает изменяться.

График 1 относится к генераторам, у которых преобладает магнитный поток от обмотки последовательного возбуждения. С ростом нагрузки напряжение на зажимах начинает увеличиваться и достигает максимума при нагрузке ниже номинальной $I_{n}$ , затем напряжение начинает спадать. Когда нагрузка становится номинальной, напряжение всё-таки выше номинального $U_{n}$ .
График 2 относится к генераторам, у которых напряжение на зажимах при номинальной нагрузке такое же, как и при холостом ходе. Это достигается регулированием тока возбуждения параллельной обмотки с помощью реостата. Всё-таки напряжение вначале несколько растёт, и, достигнув максимума, спадает.
График 3 относится к генераторам, у которых преобладает магнитный поток от обмотки параллельного возбуждения. Напряжение при номинальной нагрузке $I_{n}$ ниже номинального напряжения $U_{n}$ .
График 4 показывает, что произойдёт, если обмотку с последовательным возбуждением включить таким образом, что она будет создавать магнитное поле, направленное навстречу магнитному полю, создаваемому параллельной обмоткой возбуждения. По мере увеличения нагрузки генератора и соответственно тока возбуждения последовательной обмотки быстрота убывания напряжения на зажимах генератора всё более и более возрастает. Нагрузка генератора не успевает достигнуть номинальной величины, а напряжение уже становится равным нулю.

Регулировочная характеристика генератора постоянного тока со смешанным возбуждением

Регулировочная характеристика

Наличие двух обмоток при их согласном включении позволяет получать приблизительно постоянное напряжение генератора при изменении нагрузки. Подбирая число витков последовательной обмотки так, чтобы при номинальной нагрузке создаваемое ею напряжение ${displaystyle {Delta U}_{posl}}$ компенсировало суммарное падение напряжения Delta U при работе машины с одной только параллельной обмоткой, можно добиться, чтобы напряжение при изменении тока нагрузки от нуля до номинального оставалось практически неизменным.

При холостом ходе генератора ток возбуждения равен некоторой величине ${displaystyle i_{v0}}$ , а затем с ростом нагрузки он начинает спадать. Это объясняется тем, что с появлением нагрузки вступает в действие последовательная обмотка возбуждения, магнитное поле которой действует согласно с магнитным полем параллельной обмотки возбуждения. Для поддержания постоянства результирующего магнитного потока, а значит, и постоянства напряжения на зажимах генератора необходимо вначале несколько снижать ток возбуждения ${displaystyle i_{v}}$ в параллельной обмотке возбуждения.

Однако по мере роста нагрузки генератора и приближения её к номинальной ток возбуждения начинает расти. Это объясняется тем, что с ростом нагрузки генератора усиливается влияние реакции якоря, увеличивается падение напряжения в якорной обмотке, возникает магнитное насыщение в стали генератора и снижается напряжение на зажимах генератора. В данном случае для поддержания постоянства напряжения необходимо увеличивать ток в параллельной обмотке. В результате этого ток возбуждения ${displaystyle i_{v}}$ параллельной обмотки достигает при номинальной нагрузке $I_{n}$ генератора величины, примерно равной току возбуждения при холостом ходе генератора.

Основное преимущество генераторов со смешанным возбуждением перед прочими типами генераторов постоянного тока — их способность поддерживать практически постоянным напряжение на своих зажимах при изменении нагрузки в широких пределах.

Недостатком генераторов со смешанным возбуждением является их боязнь коротких замыканий, а также сложность конструкции из-за наличия последовательной и параллельной обмоток возбуждения.

Применение генераторов постоянного тока[править | править код]

На заре электрификации (до конца XIX века) генераторы постоянного тока были единственным источником электрической энергии в промышленности (электрическая энергия, получаемая с помощью химических источников тока стоила дорого, да и в наше время батарейки имеют довольно высокую стоимость). Переменным током человечество просто не умело пользоваться.

Благодаря Вестингаузу, Яблочкову, Тесла, Доливо-Добровольскому были изобретены трансформаторы, асинхронные двигатели переменного тока, трёхфазная система электроснабжения. Постоянный ток стал уступать свои позиции.

Генераторы постоянного тока нашли применение на городском электротранспорте (трамваи и троллейбусы) для питания низковольтных цепей управления, в технике электросвязи.

До второй половины XX века генераторы постоянного тока применялись на автотранспорте (автомобильные генераторы), однако в связи с широким распространением полупроводниковых диодов их вытеснили более компактные и более надёжные трёхфазные генераторы переменного тока с встроенными выпрямителями.

Например, генератор постоянного тока Г-12 (автомобиль ГАЗ-69) весит 11 кг, номинальный ток 20 ампер, а генератор переменного тока Г-250П2 (автомобиль УАЗ-469) при массе 5,2 кг выдаёт номинальный ток 28 ампер; генератор 31400-83E00 (Suzuki Wagon R+) при весе 4,5 кг выдаёт ток 70 ампер. То есть достигнуто практически 8-кратное увеличение токоотдачи на килограмм массы.

На железнодорожном транспорте (на тепловозах) до 1970-х гг. основным типом тягового генератора был генератор постоянного тока (тепловозы ТЭ3, ТЭ10, ТЭП60, ТЭМ2 и др.), однако начался процесс их вытеснения трёхфазными генераторами, на тепловозах, таких как ТЭ109, ТЭ114, ТЭ129, ТЭМ7, ТЭМ9, ТЭРА1, ТЭП150, 2ТЭ25К применяется электрическая передача переменно-постоянного тока, устанавливаются синхронные трёхфазные тяговые генераторы. Тяговые электродвигатели постоянного тока, вырабатываемая генератором электроэнергия выпрямляется полупроводниковой выпрямительной установкой. Замена генератора постоянного тока на генератор переменного тока позволила снизить массу электрооборудования, резерв может быть использован для установки более мощного дизельного двигателя. Однако тяговый генератор переменного тока не может использоваться как стартер для тепловозного дизельного двигателя, запуск производится генератором постоянного тока для цепей управления. На новых российских локомотивах 2ТЭ25А, ТЭМ21 применяется электрическая передача переменно-переменного тока с асинхронными тяговыми электродвигателями.

Параллельная работа генераторов постоянного тока[править | править код]

Каждый генератор электрической энергии работает с наибольшим коэффициентом полезного действия при полной своей нагрузке, если генератор нагружен слабо, то режим его работы мало экономичен. Для экономичной работы генераторов в сети с сильно изменяющейся нагрузкой её обычно питают от нескольких генераторов, соединённых параллельно.

При параллельном соединении положительные зажимы генераторов через амперметр и рубильник подключаются к положительной распределительной шине, а отрицательные зажимы — к отрицательной шине. Вольтметр позволяет измерять напряжение на зажимах генератора и проверять его полярность.

Если возрастает нагрузка на электросеть, запускают второй генератор. Регулируя обороты первичного двигателя, добиваются нормального числа оборотов и нормального напряжения на зажимах. После того, как электрическое напряжение второго генератора станет равно напряжению в сети, замыкают рубильник и подключают генератор к шинам. Однако в этом случае ЭДС второго генератора равна напряжению первого генератора и он не посылает ток в сеть. Чтобы загрузить второй генератор, необходимо несколько увеличить его ЭДС, регулируя ток возбуждения реостатом. Затем можно регулируя ток возбуждения первого генератора, перераспределять нагрузку между ними, при этом нужно следить, чтобы напряжение на распределительной шине оставалось неизменным.

Если ЭДС генератора окажется ниже электрического напряжения в распределительной шине, то он заработает как электродвигатель постоянного тока, что может привести к аварии.

Генераторы со смешанным возбуждением имеют уравнительный провод между одноимёнными (положительными или отрицательными) щётками генераторов, к которым подсоединён один из концов последовательной обмотки возбуждения. Уравнительный провод (шина) необходим для устойчивой параллельной работы генераторов. Если у одного генератора по какой-то причине уменьшится ЭДС, второй генератор по уравнительному проводу пошлёт ток в последовательную обмотку первого генератора, увеличит её магнитное поле и увеличит ЭДС первого генератора до необходимой величины. Таким образом достигается автоматическая регулировка электродвижущих сил параллельно работающих генераторов со смешанным возбуждением, достигается стабильность их работы.

См. также[править | править код]

Генератор переменного тока

Примечания[править | править код]

↑ ¹ ² ³ § 169. Генераторы с независимым возбуждением и с самовозбуждением. // Элементарный учебник физики / Под ред. Г.С. Ландсберга. — 13-е изд. — М.: ФИЗМАТЛИТ, 2003. — Т. 2. Электричество и магнетизм. — С. 422—427.

Литература[править | править код]

Вольдек А. И., Попов В. В. Электрические машины. Введение в электромеханику. Машины постоянного тока и трансформаторы: Учебник для вузов. — СПб: «Питер», 2008. — 320 с.

Ссылки[править | править код]

Генераторы постоянного тока
Генератор постоянного тока: устройство, принцип работы, классификация

Источник

7.5. Двигатель постоянного тока

DC Generator Definition

Types of DC Generator

Main Parts of a DC Generator

EMF Equation of DC Generator

Generated Power and Load Power of DC Generator

Terminal Voltage of DC Generator

Terminal Voltage of Series DC Generator

Terminal Voltage of Shunt DC Generator

Armature Current of DC Generator

Armature Current of Series DC Generator

Armature Current of Shunt DC Generator

Field Current of Shunt DC Generator

Total Output Power of DC Generator

DC Generator Losses

Efficiency of DC Generator

Mechanical Efficiency of DC Generator

Electrical Efficiency of DC Generator

Overall Efficiency of DC Generator

Condition for Maximum Efficiency of DC Generator

Conclusion

Генератор постоянного тока: устройство, принцип работы, классификация

Устройство и принцип работы

Классификация

С параллельным возбуждением

С независимым возбуждением

С последовательным возбуждением

Со смешанным возбуждением

Технические характеристики генератора постоянного тока

Реакция якоря

Мощность

Применение

Генератор постоянного тока ГПТ: основные понятия.

Рассмотрим основные характеристики генераторов посто­янного тока.

Генератор постоянного тока

Принцип действия генераторов тока[править | править код]

Особенности и устройство генераторов постоянного тока[править | править код]

Реакция якоря[править | править код]

Электродвижущая сила генератора постоянного тока[править | править код]

Мощность генераторов постоянного тока[править | править код]

Коэффициент полезного действия генераторов постоянного тока[править | править код]

Классификация генераторов постоянного тока по способу их возбуждения[править | править код]

Генераторы с независимым возбуждением[править | править код]

Генераторы с параллельным возбуждением[править | править код]

Генераторы с последовательным возбуждением[править | править код]

Генераторы со смешанным возбуждением[править | править код]

Применение генераторов постоянного тока[править | править код]

Параллельная работа генераторов постоянного тока[править | править код]

См. также[править | править код]

Примечания[править | править код]

Литература[править | править код]

Ссылки[править | править код]

Вам также может понравиться

Как исправить ошибку изи античит 30005

Как найти своего человека в этом мире

Как найти ограничения на машину

Добавить комментарий Отменить ответ

Рассмотрим основные характеристики генераторов постоянного тока.