Меню

Как определить ток якоря в генераторе независимого возбуждения



Генератор независимого возбуждения и его характеристики

date image2018-01-21
views image2823

facebook icon vkontakte icon twitter icon odnoklasniki icon

У генератора независимого возбуждения обмотка возбуждения В получает питание от постороннего источника тока — аккумулятора А (рис. 27). Ток возбуждения Iв, проходя по обмотке возбуждения, создает в полюсах магнитный поток Ф, пронизывающий обмотку якоря. При вращении якоря первичным двигателем в обмотке якоря индуктируется э. д. с. Ея, величина которой, зависит от магнитного потока и скорости вращения якоря.

Если к зажимам генератора подключить нагрузку, то в цепях якоря и нагрузки потечет ток нагрузки Iнг.

Графическое выражение зависимостей между различными вели­чинами электрических машин называют характеристиками.Они могут быть получены опытным или расчетным путем.

Характеристика холостого ходаотображает зависимость напря­жения на зажимах генератора от тока возбуждения при постоянной скорости вращения и токе нагрузки, равном нулю.

Математически эту характеристику можно записать так:

Рис. 1. Принципиальная схема

Генератора независимого возбуждения

U = f(Iв) при Iнг. = и n= const.

Схема для снятия некоторых характеристик генератора незави­симого возбуждения, приведена на рисунке 28.

Для изменения величины э. д. с. генератора в цепь обмотки воз­буждения введен регулировочный реостат Rр.Рубильник цепи на­грузки Р отключен. Силу тока возбуждения измеряет амперметр А, а напряжение на зажимах генератора -вольтметр V. Амперметр А1включенный в цепь нагрузки, в данном опыте не нужен, так как ток нагрузки равен нулю, но он необходим для снятия других характери­стик.

Рис. 2. Схема снятия характеристик холостого хода, внешней и регулировочной генератора независимого возбуждения

В обмотке возбуждения, к которой подключен аккумулятор, возникает ток Iв, а вольтметр показывает некоторое зна­чение э. д. с. При увеличении тока воз­буждения э. д. с. на зажимах генератора повышается: сначала в прямой зависимо­сти, а затем по мере насыщения магнитной системы машины это увеличение будет все меньшим (рис. 29).

Увеличим ток возбуждения до значения, при котором э. д. с. генератора возрастет примерно до значения 1,25 Uн, а затем, уменьшая ток возбуждения до нуля, запишем показанияамперметра А и вольтметра V. С уменьше­нием тока возбуждения напряжение на зажимах генератора снижает­ся, однако, когда ток возбуждения упадет до нуля, э. д. с. генератора не будет равна нулю, так как в полюсах есть поток остаточного магнетизма.

Величина э. д. с. от остаточного магнетизма состав­ляет 1—3% номинального напряжения машины.

Рис.3. Характеристика холостогохода генератора независимого возбуждения

Точка N, соответствующая номинальному значению напряжения генератора, лежит на перегибе кривой характеристики холостого хода. Начальная часть кривой ONсоответствует области неустой­чивых напряжений (незначительное изменение тока возбуждения приводит к значительному изменению напряжения), на пологой части кривой, в зоне насыщения, ограничиваются возможности регулиро­вания напряжения (для небольшого изменения напряжения требуется значительное изменение тока возбуждения).

Характеристика холостого хода дает представление о степени на­сыщения стали машины. По этой характеристике можно также опре­делить, на какое поминальное напряжение изготовлена машина. Для этого измеряют длину отрезка MNи получают в масштабе значение э. д. с, которое приближенно равно номинальному напря­жению машины.

Внешняя характеристика выражает зависимость напряжения на зажимах генератора от тока нагрузки при постоянных значениях скорости вращения и сопротивления цепи возбуждения, т. е.

U =f(Iнг)прип= const иrв=const.

В генераторе с независимым возбуждением ток возбуждения будет неизменным: Iв= const.

Внешнюю характеристику снимают при понижении и повышении напряжения.

В первом случаев режиме холостого хода устанавливают на зажимах генератора номинальное напряжениеи, не трогая регулировочный реостат Rр(см. рис. 28), нагружают генератор до номинального значения тока, записывая при этом показания амперметра А1 и вольтметра V. Амперметр А цепи возбуждения в данном опыте не нужен. Поскольку с увеличением нагрузки возрастает ток якоря Iя,,что сопровождается повышением па­дения напряжения 1яRя цепи яко­ря, и вследствие размагничивающего действия реакции якоря (при сдвиге щеток с геометрической нейтрали), напряжение машины уменьшается (рис. 30, а).

Если пренебречь размагничиваю­щим действием реакции якоря, то уравнение напряжения генератора можно записать в таком виде:

Изменение напряжения ΔU опре­деляют в процентах от номинального

где ΔU% составляет (5-10%) Uн.Еслибы продолжать нагружать генератор далее и затемзамкнутьего зажимы накоротко, чего делать нельзя, то можно было бы полу­чить продолжение внешней характеристики. Точке пересечения кри­вой с осью абсцисс соответствовало бы значение тока короткого за­мыкания Iк, которое может быть в несколькодесятковразбольшеноминального. Обмотку якоря защищают от токов короткогозамыкания, устанавливая в цепи нагрузки плавкие предохранители или
автоматы.

Рис. 4 Внешние характеристики генератора н.в. при понижении и повышении напряжения.

Во втором случаеустанавливают поминальное напряжение на за­жимах генератора при поминальном токе нагрузки и затем, не изме­няя скорости вращения и сопротивления регулировочного реостата, уменьшают ток нагрузки до нуля, записывая показания приборов. Вследствие того, что с уменьшением тока нагрузки падение напря­жения в цепи якоря уменьшается, соответственно возрастает и напря­жение на зажимах генератора до значе­ния Uo(рис. 30, б). Тогда

Читайте также:  Что убивает людей ток или напряжение

Регулировочная характеристика отражает зависимость тока возбуждения от тока нагрузки при постоянных значениях скорости вращения и напряжения на зажимах генератора, т.е.

IВ =f(Iнг)прип = const иU = const.

Регулировочная характеристика показывает, как нужно изменять ток возбуждения, чтобы при изменении нагрузки поддерживать напряжение постоянным.

Регулировочную характе­ристику снимают по схеме, показанной на рисунке 28, причем используют все вклю­ченные приборы.

Так как U= Е -IяRя, а с увеличением тока яко­ря 1Явозрастает падение на­пряжения IяRя, то для того, чтобы напряжение Uостава­лось неизменным, нужно одновременно с увеличением тока якоря повышать э. д. с, увели­чивая ток возбуждения 1я(рис. 31).

Рис. 5. Регулировочная характеристикагенератора н.в.

Характеристикой короткого замыкания выражают зависимость тока короткого замыкания от тока возбуждения при постоянном зна­чении скорости вращения и напряжении, равном нулю, т. е.

1к = f(Iв) при п = const и U = 0.

При снятии характеристики короткого замыкания величина тока короткого замыкания не должна превышать номинального зна­чения. Для этого в цепь возбуждения, кроме регулировочного рео­стата, включают дополнительное сопротивлениеRдоб, чтобы значи­тельно уменьшить ток возбуждения Iв (рис. 32, а). Обмотку якоря замыкают накоротко через амперметр А.

Поскольку ток возбуждения 1Ви соответственно магнитный поток Ф при снятии характеристики очень малы, то сталь машины не насы­щена, в результате чего характеристика короткого замыкания пред­ставляет собой прямую линию (рис. 32, б).

Рис. 6. Опыт короткого замыкания генератора н.в. а) схема; б) характеристика

При помощи характеристики короткого замыкания можнопри­ближенно определить значение тока короткого замыкания, который протекает в генераторе в тот момент, когда замыкание происходит при номинальном режиме работы. Для этого откладывают (точка N) значение тока возбуждения 1Вн, соответствующее номинальному ре­жиму работы генератора, затем продолжают линию характеристики до пересечения ее с перпендикуляром, восстановленным в точке N. Отрезок NMпредставляет собой в масштабе приближенновеличину тока короткого замыкания в номинальном режиме работы генера­тора.

Источник

Генераторы независимого возбуждения

Дата публикации: 29 января 2013 .
Категория: Статьи.

Свойства генераторов анализируются с помощью характеристик, которые устанавливают зависимости между основными величинами, определяющими работу генераторов. Такими основными величинами являются: 1) напряжение на зажимах U, 2) ток возбуждения iв, 3) ток якоря Iа или ток нагрузки I, 4) скорость вращения n.

Обычно генераторы работают при n = const. Поэтому основные характеристики генераторов определяются при n = nн = const.

Существуют пять основных характеристик генераторов: 1) холостого хода, 2) короткого замыкания, 3) внешняя, 4) регулировочная, 5) нагрузочная.

Все характеристики могут быть определены как экспериментальным, так и расчетным путем.

Рассмотрим основные характеристики генератора независимого возбуждения.

Характеристика холостого хода

Характеристика холостого хода (х. х. х.) U = f (iв) при I = 0 и n = const определяет зависимость напряжения или электродвижущей силы (э. д. с.) якоря Eа от тока возбуждения при холостом ходе (I = 0, P2 = 0). Характеристика снимается экспериментально по схеме рисунка 1, а при отключенном рубильнике.

Рисунок 1. Схемы генераторов и двигателей независимого (а), параллельного (б), последовательного (в), смешанного (г) возбуждения (сплошные стрелки – направления токов в режиме генератора, штриховые – в режиме двигателя)

Рисунок 2. Характеристика холостого хода генератора независимого возбуждения

Снятие характеристики целесообразно начинать с максимального значения тока возбуждения и максимального напряжения U = (1,15 – 1,25) Uн (точка а кривой на рисунке 2). При уменьшении iв напряжение уменьшается по нисходящей ветви аб характеристики сначала медленно ввиду насыщения магнитной цепи, а затем быстрее. При iв = 0 генератор развивает некоторое напряжение U00 = Об (рисунок 2), обычно равное 2 – 3% от Uн, вследствие остаточной намагниченности полюсов и ярма индуктора. Если затем изменить полярность возбуждения и увеличить iв в обратном направлении, начиная с iв = 0, то при некотором iв div > .uk-panel’>» data-uk-grid-margin>

Источник

Генераторы независимого возбуждения

Свойства генераторов анализируются с помощью характеристик, которые устанавливают зависимости между основными величинами, определяющими работу генераторов. Такими основными величинами являются: 1) напряжение на зажимах U, 2) ток возбуждения iB, 3) ток якоря Iаили ток нагрузки I, 4) скорость вращения n.

Обычно генераторы работают при п = const. Поэтому основные характеристики генераторов определяются при n= nн = const.

Существует пять основных характеристик генераторов: 1) холостого хода, 2) короткого замыкания, 3) внешняя, 4) регулировочная, 5) нагрузочная.

Все характеристики могут быть определены как эксперименталь­ным, так и расчетным путем.

Характеристика холостого хода (х. х. х.)U = f (iB)при I = 0 и п = const определяет зависимость напряжения Uили э. д. с. якоря Еаот тока возбуждения при холостом ходе (I = 0, Р2 = 0). При уменьшении iB напряжение уменьшается по нисходящей ветви аб характеристики сначала медленно ввиду насыщения магнитной цепи, а затем быстрее. При iB = 0 генератор развивает некоторое напряжение U00 = Об

Читайте также:  При перемещении магнита в катушке постоянного тока в ней возникает электрический ток это явление

Если затем изменить полярность возбуждения и увеличить iBв обратном направлении, начиная с iB = 0, то при некотором iв

Характеристический (реактивный) треугольник определяет величину реакции якоря и падения напряжения в цепи якоря. Он строится для нахождения величины, реакции якоря по экспериментальным данным и используется также для построения некоторых характеристик машины, если они не могут быть сняты экспериментально. Характеристический треугольник можно построить по экспериментальным данным с помощью х. х. х. и любой другой основной характеристики машины, а также по расчетным данным.

Поскольку в условиях снятия х. к. з. магнитная цепь машины не насыщена, то построенный характеристический треугольник учитывает только продольную реакцию якоря, вызванную случайным или сознательным сдвигом щеток с геометрической нейтрали и тклонением коммутации от прямолинейной. При

установке щеток на геометрической нейтрали катет треугольника iBa = дб равен н. с. коммутационной реакции якоря (в масштабе iв) и характеризует качество коммутации (на рис. а — замедленная коммутация и на рис,6 — ускоренная). Когда щетки стоят на нейтрали и коммутация прямолинейна, iBa = дб = 0 и треугольник бег вырождается в вертикальную прямую.

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

Внешняя характеристика генератора независимого возбуждения U = f(I) при iB = const ип =const (рис. 9-6) определяет за­висимость напряжения генератора от его нагрузки в естественных условиях, когда ток возбуждения не регулируется. При увеличении I напряжение Uнесколько падает по двум причинам: вследствие падения напряжения в цепи яко­ря IRaи уменьшения э. д. с

Рис. 9-6. Внешняя характеристика генератора независимого возбуждения

Внешнюю характеристику рекомендуется снимать при таком возбуждении (iB = iвн), когда при I = Iн также U = UK(номинальный режим). При переходе к холостому ходу (I=0) в этом случае напряжение возрастает на вполне определенную величину DUн(рис. 9-6), которая называется номинальным изме­нением напряжения генератора. В генераторах независимого возбуждения

Внешнюю характеристику (в левом квадранте рис. 9-7) можно построить также с помощью характеристики холостого хода (в правом квадранте рис. 9-7) и характеристического треугольника. Для этого проведем на рис. 9-7 вертикальную прямую аб, соответствую­щую заданному току iB = const. Тогда аб — Об представляет собой Uпри I = 0 и определяет начальную точку внешней характеристики.

Рис. 9-7. Построение внешней характеристики генератора независимого возбуждения с помощью характеристики холостого хода и характеристического треугольника

Регулировочная характеристикаiв = f (I) при U =const и п= const показывает, как нужно регулировать ток возбуждения, чтобы, при изменении нагрузки напряжение генера­тора не менялось (рис. 9-8). С увеличением I ток iB необходимо несколько увеличивать, чтобы компенсировать влияние падения напряжения laRa и реакции якоря.

Рис. 9-8. Регулировочная характеристика генератора независимого С учетом изменяющихся условий насыщения реальная опытная регулировочная характеристика будет иметь вид, показанный в нижнем квадранте рис. 9-9 штриховой линией.

Обратным построением, если даны х. х. х. и регулировочная характеристика, можно получить характери­стический треугольник.

Нагрузочная характеристикаU =f (iB) при / = const и п = const (кривая 2 на рис. 9-10) по виду схожа с х. х. х. (кривая 1 на рис. 9-10)и проходит несколько ниже х. х. х. вследствие падения напряжения в цепи якоря и влияния реакции якоря. X. х. х. представляет собой предельный случай нагрузочной характеристики, когда / = 0.

Влияние сдвига щеток с геометрической нейтрали сказывается в том, что возни­кает продольная реакция якоря, изменяющая поток полюсов, и поток добавочных полюсов будет индуктировать э. д. с. не в коммутируемых секциях, а в рабочих секциях параллельных ветвей якоря. При повороте щеток против направления вра­щения якоря (рис. 9-11) это вызовет уве­личение э. д. с. якоря, а при сдвиге по направлению вращения — уменьшение э. д. с. В первом случае внешняя характеристика (рис. 9-6) с увеличением / будет падать медленнее или даже может подниматься, во втором — будет падать более круто. При наличии добавочных полюсов в обоих случаях возникает расстройство коммутации.

4.8 Способы пуска и регулирования частоты вращения АД.

1) Прямой пуск включ-е обмотки его статора в сеть, на номин.напр. обмотки статора Iп=(4-7)∙IН. Это считается норм-м пуском.

2) Реакторный пуск. Сначала вкл-я выкл-ль В1(б) и дв.получает питание ч/з 3фаз. реактор. При достижении нормальной скорости вращ-я вкл-я выкл-ль В2кот. шунтирует реактор, в рез-те на двиг. Подается нормальное напр-е сети.

3) автотрансформаторный пуск. Сначала вкл-я выкл-ль В1(в) и В2и на дв. ч/з автотр-р АТ подается пониж-е напр-е, после достиж-я дв-м опред-й скорости В2отк-я и Д получает питание ч/з часть обмотки автотр-а, кот.в этом случае рабтает как реактор. Наконец вкл-я вык-ль В3, в рез-те чего Д получает полное напр-е.

Читайте также:  Как создать младенца в тока ворлд

В1должен быть выбран на отключ-ю мощность при к.з., а В2 и В3могут иметьменьшие отключ-е мощности.

4)пуск перекл-м «звезда-треуг-к» прим-я когда выведены все шесть концов обмотки статора (г) и Д норм-о работает с соединением обмотки статора в треуг-к напр-р когда Д раб-т от сети 380/220 и с соед-м обмоток «зв-тр.» работает от сети 220 В. В этом случае при пуске обмотка статора вкл-я в зв. (нижнее полож-е перекл-я П), а при достиж-и норм.скорости вращ-я переключается в тр-к (верхнее полож-е перекл-я П).

5) пкск Д с фазным ротором с пом-ю пускового реостата.

6) самозапуск АД. В эл-х сетях в рез-те к.з. остановка нежелательна.

При восстан-и напр-я начин-ся одноврем-й запуск не отключ-ся от сети Д. Такой самозапуск Д способ-т быстрому воост-ю норм-й работы произв-х мех-в. Однако одновр-й саозапуск большого числа АД загруж-т сеть большими токами что вызывает в ней большое падение напр-я и задержив-т процесс восст-я норм-го напр-я. Время самозапуска Д при этом увелич-я, а врде случаев знач-е пуск-го мом-а недостат-о для пуска Д.

Возм-сть самозапуска целесооб-о исп-ть для Д наиболее ответ-х произв-х мех-в.

Источник

Генератор постоянного тока независимого возбуждения

ads

Схема включения генератора независимого возбуждения по­казана на рис. 28.2, а. Реостат rрг, включенный в цепь возбужде­ния, дает возможность регулировать ток Iв в обмотке возбуждения, а следовательно, и основной магнитный поток машины. Обмотка возбуждения питается от источника энергии постоянного тока: аккумулятора, выпрямителя или же другого генератора постоян­ного тока, называемого в этом случае возбудителем.

Принципиальная схема (а) и характеристики х.х. (б) генератора независимого возбуждения

Рис. 28.2 Принципиальная схема (а) и характеристики х.х. (б) генера­тора независимого возбуждения

Характеристика холостого хода генератора постоянного тока независимого возбуждения

При снятии характеристики U= F(IВ) генератор работает в режиме х.х. (Ia = 0). Установив номинальную частоту вращения и поддерживая ее неизменной, постепенно увеличивают ток в обмотке возбуждения Iв от нулевого значения до +Iв = Oa, при котором напряжение х.х. U = 1.15Uном . Получают данные для построения кривой 1 (рис. 28.2, б). Начальная ордината кривой 1 не равна нулю, что объясняется действием небольшого магнитного потока остаточного магнетизма, сохранившегося от предыдущего намагничивания машины. Уменьшив ток возбуждения до нуля, и изменив его направление, постепенно увеличивают ток в цепи возбуждения до -Iв = Oб. По­лученная таким образом кривая 2 называется нисходящей ветвью характеристики. В первом квадранте кривая 2 располагается вы­ше кривой 1. Объясняется это тем, что в процессе снятия кривой 1 произошло увеличение магнитного потока остаточного намагни­чивания. Далее опыт проводят в обратном направлении, т. е. уменьшают ток возбуждения от -Iв = Oб до Iв = 0, а затем увеличи­вают его до значения +Iв = Oa. В результате получают кривую 3, называемую восходящей ветвью характеристики х.х. Нисходящая и восходящая ветви характеристики х.х. образуют петлю намагни­чивания. Проведя между кривыми 2 и 3 среднюю линию 4, полу­чим расчетную характеристику х.х.

Прямолинейная часть характеристики х.х. соответствует нена­сыщенной магнитной системе машины. При дальнейшем увеличе­нии тока сталь машины насыщается и характеристика приобретает криволинейный характер. Зависимость U= F(IВ) дает возможность судить о магнитных свойствах машины.

Нагрузочная характеристика генератора постоянного тока независимого возбуждения

Эта характери­стика выражает зависимость напряжения U на выходе генератора от тока возбуждения Iв при неизменных токе нагрузки, например номинальном, и частоте вращения. При указанных условиях на­пряжение на выводах генератора меньше ЭДС , поэто­му нагрузочная характеристика 1 располагается ниже характери­стики холостого хода 2 (рис. 28.3). Если из точки а, соответствующей номинальному напряжению Uном, отложить вверх отрезок аb, равный IaΣr, и провести горизонтально отре­зок bс до пересечения с характеристикой х.х., а затем соединить точки а и с, то получим аbстреугольник реактивный (характе­ристический).

Так, при работе генератора в режиме х.х. при токе возбужде­ния IВ1 = IВ.ном напряжение на выводах U = de ; с подключением нагрузки (при неизменном токе возбуждения) напряжение генера­тора снизится до значения Uном = ae . Таким образом, отрезок dа выражает значение напряжения ΔU = U — Uном при IВ1 = IВ.ном. На­пряжение на выводах генератора в этом случае уменьшилось в результате действия двух причин: падения напряжения в цепи якоря и размагничивающего влияния реакции якоря . Измерив значение сопротивления цепи якоря и подсчитав падение напряжения IaΣr, можно определить ЭДС генератора при заданном токе нагрузки: Ea = U + IaΣr. На рис. 28.3 эта ЭДС представлена отрезком bе. Электродвижущая сила генератора при нагрузке меньше, чем в режиме х.х. (bе

Источник