4.2.2.Характеристики генераторов постоянного тока 4.2.2.1. Нагрузочные характеристики

Нагрузочные характеристики - это зависимость напряжения генератора U от тока возбуждения i_B: U = f(i_В) при неизменном токе нагрузки I = const . Наибольший практический интерес представляют нагрузочные характеристики при I = 0 (характеристика холостого хода) и при номинальной нагрузке I = I_H.

а) Характеристика холостого хода Е = f(i_e) при I = 0, n = n_Н.

Характеристика холостого хода (х. х. х.) снимается, как правило, при независимом возбуждении генератора. Она представляет собой зависимость ЭДС Е на зажимах генератора от тока возбуждения i_B при отсутствии тока якоря (I = 0) (рис. 4.6, кривая 1).

Аналитическое выражение характеристики холостого хода имеет вид

. (4.17)

Магнитодвижущая сила (МДС) обмотки возбуждения

F_B =, (4.18)

где и– ток и число витков обмотки возбуждения.

Связь между магнитным потоком Ф и МДС

Ф = F_B / R_ , (4.19)

где R_ – сопротивление магнитной цепи. С ростом тока возбуждения растет насыщение магнитной цепи и величина R_ , а рост ЭДС соответственно замедляется.

Снятие характеристики холостого хода опытным путем проводят при монотонном уменьшении тока возбуждения от максимального значения, соответствующего Е  1,3 U_Н, до нуля. Остаточная ЭДС Е_ост при i_B=0 наводится потоком остаточного намагничивания из-за явления гистерезиса (остаточного магнетизма) в материале полюсов и ярма. Обычно Е_ост = 2 ...5 % U _н.

Приведенную характеристику холостого хода

(кривая 2) получают путем смещения оси коор- динат на величину i_o.Аналогично снимают вос- ходящую ветвь характеристики, получив полную петлю. На практике пользуются средней кривой.

По характеристике холостого хода опреде- ляется ток возбуждения i_B, соответствующий но-минальному напряжению U_H. Х. х. х. позво- ляет определить коэффициент насыщения магнитной системы , характеризующий степень отклонения х. х. х. от линейной зависимости. Коэффициент

Рис.4.6 номинального значения ЭДС

обычно определяется для .

Для большинства генераторов нормального исполнения =1,2...1,35.

б) Нагрузочные характеристики при номинальном токе

На рис.4.7 представлены нагрузочные характеристики генератора при независимом (кривая 2) и смешанном возбуждении при согласном включении обмоток (кривая 3), здесь же приведена х. х. х. (кривая 1). Нагрузочная харак- теристика генератора независимого возбуждения смещается по отношению к х. х. х. вниз на величину падения напряжения в якорной цепи (4.9) и вправо на величину тока возбуждения, необходимого для компенсации размагничивающего действия поперечной реакции якоря. При смешанном возбуждении характеристика смещается влево на величину МДС последовательной обмотки. Рис.4.7 При достаточно большой величиненагрузочная

характеристика может располагаться левее и выше характеристики холостого хода (х. х. х.). По нагрузочным характеристикам при определяют номинальные значения тока возбуждения при независимом и смешанном возбуждении генератора.

4.2.2.2. Внешние характеристики при и

Внешние характеристики – это зависимости напряжения генератора U от тока нагрузки I: U = f(I) при нерегулируемом токе возбуждения, т. е. при постоянном сопротивлении цепи обмотки возбуждения = const. Наибольший практический интерес представляет внешняя характеристика при таком, которое обеспечивает номинальное напряжение при номинальном токе нагрузки, т.е. при.

Внешние характеристики генератора снимаются при независимом, параллельном и смешанном способах возбуждения. Эти характеристики должны сниматься при уменьшении тока нагрузки. Вид внешних характеристик показан на рис. 4.8.

При испытании генератора независимого возбуждения (кривая 1) условие = const приводит к условиюi_В= i_ВН = const и с изменением тока нагрузки напряжение U изменяется из-за действия двух факторов: падения напряжения в якорной цепи (4.9) и размагничивающего действия реакции

Рис.4.8 якоря . При параллельном возбуждении ток возбуждения определяется величиной напряжения генератора и не остается постоянным. С изменением тока возбуждения изменяется величина магнитного потока, индуктируемая им ЭДС якоря и напряжение на зажимахU. Таким образом, при параллельном возбуждении действует, кроме вышеназванных факторов и, третий фактор – изменение тока возбужденияi_В. Поэтому действие тока якоря на величину выходного напряжения проявляется в большей степени.

При смешанном возбуждении генератора последовательная обмотка компенсирует перечисленные факторы. При достаточно большой МДС последовательной обмотки внешняя характеристика может иметь вид кривой 3, рис. 4.8.

По внешним характеристикам можно определить изменение напряжения при изменении нагрузки от номинальной до холостого хода

(4.20)

где – напряжение генератора при холостом ходе.

4.2.2.3. Регулировочные характеристики

) при и n = n_H

Регулировочные характеристики - это зависимости тока возбуждения i_В от тока нагрузки I: при постоянном напряжении U генератора.

Наибольший интерес представляет характеристика, снятая при номинальном напряжении генератора . Регулировочные характеристики обычно снимаются при независимом и смешанном возбуждении. При параллельном возбуждении регулировочная характеристика аналогична характеристике при независимом возбуждении. Регулировочные характеристики также, как и внешние, снимаются при уменьшении тока нагрузки от номинального до нуля. В процессе снятия характеристики ток возбуждения изменяют так, чтобы напряжение оставалось номинальным.

Вид характеристик показан на рис.4.9.

При независимом возбуждении на характеристику (кривая 1) влияют падение напряжения в якорной цепи и размагничивающее действие поперечной реакции якоря. Нелинейность характеристики зависит от степени насыщения магнитной системы генератора. При смешанном возбуждении генератора вид характеристики (кривая 2) Рис.4.9 зависит от величины МДС последователь- ной обмотки возбужденияF_C. При значительной МДС F_C ток возбуждения i_В при нагрузке может быть меньше, чем при холостом ходе.

По регулировочным характеристикам для каждого способа возбуждения определяется изменение тока возбуждения при изменении нагрузки от номинальной до нуля

. (4.21)