• Питання, що виносяться на самостійне вивчення
  • Література
  • Питання для самоконтролю
  • 1 Колекторні генератори постійного
  • 2 Характеристика холостого ходу
  • 3 Навантажувальна характеристика
  • 4 Зовнішня та регулювальна характеристика
  • Регулювальна характеристика

  • Скачать 14.91 Mb.


    страница56/68
    Дата29.01.2019
    Размер14.91 Mb.
    ТипУчебник

    Скачать 14.91 Mb.

    Конструкція трансформаторів


    1   ...   52   53   54   55   56   57   58   59   ...   68

    Самостійна робота №44



    Тема: Колекторні генератори постійного струму. Генератори незалежного збудження.

    Мета: ознайомитися з принципом дії колекторних генераторів постійного струму та з основними характеристиками генераторів незалежного збудження.

    Питання, що виносяться на самостійне вивчення:

    1 Колекторні генератори постійного струму. Основні поняття

    2 Характеристика холостого ходу генератора незалежного збудження

    3 Навантажувальна характеристика генератора незалежного збудження

    4 Зовнішня та регулювальна характеристика генератора незалежного збудження

    Література: Электрические машины: учебник для студ. образоват. учреждений сред. проф. образования/ М. М. Кацман. – 6-е изд., испр. и доп. – М.: Издательский центр «Академия», 2006. – 496 с.

    Питання для самоконтролю:

    1 Опишіть принцип дії навантаженого генератора постійного струму.

    2 Запишіть рівняння напруг та потужностей для генератора постійного струму.

    3 Побудуйте характеристику х.х. генератора постійного струму незалежного збудження. Побудову поясніть.

    4 Побудуйте навантажувальну характеристику генератора постійного струму незалежного збудження. Побудову поясніть.

    5 Побудуйте зовнішню характеристику генератора постійного струму незалежного збудження. Побудову поясніть.

    6 Побудуйте регулювальну характеристику генератора постійного струму незалежного збудження. Побудову поясніть.
    1 Колекторні генератори постійного струму. Основні поняття

    У процесі роботи генератора постійного струму в обмотці якоря індукується ЕРС . При підключенні до генератора навантаження в колі якоря виникає струм, а на виводах генератора встановлюється напруга, обумовлена рівнянням напруг для кола якоря генератора:



    . (28.1)

    Тут

    (28.2)

    — сума опорів всіх ділянок ланцюга якоря: обмотки якоря , обмотки додаткових полюсів , компенсаційної обмотки , послідовної обмотки збудження й перехідного щіткового контакту .



    При відсутності в машині яких-небудь із зазначених обмоток в (28.2) не входять відповідні доданки.

    Якір генератора приводиться в обертання приводним двигуном, що створює на валу генератора обертаючий момент . Якщо генератор працює в режимі х.х. , то для обертання його якоря потрібний порівняно невеликий момент холостого ходу . Цей момент обумовлений гальмовими моментами, що виникають у генераторі при його роботі в режимі х.х.: моментами від сил тертя й вихрових струмів у якорі.



    При роботі навантаженого генератора в проводах обмотки якоря з'являється струм, що, взаємодіючи з магнітним полем порушення, створює на якорі електромагнітний момент М [див. (25.24)]. У генераторі цей момент спрямований зустрічно обертаючому моменту приводного двигуна ПД (мал. 28.1), тобто він є навантажувальним (гальмуючим).

    Рис. 28.1. Моменти, що діють у генераторі постійного струму


    При незмінній частоті обертання обертаючий момент приводного двигуна врівноважується сумою протидіючих моментів: моментом х.х. й електромагнітним моментом М, тобто

    . (28.3)

    Вираження (28.3) — рівняння моментів для генератора при . Помноживши члени рівняння (28.3) на кутову швидкість обертання якоря , одержимо рівняння потужностей:

    , (28.4)

    де подводимая від приводного двигуна до генератора потужність (механічна); потужність х.х., тобто потужність, подводимая до генератора в режимі х.х. (при відключеному навантаженні); електромагнітна потужність генератора.

    Згідно (25.27), одержимо

    ,

    або з обліком (28.1)

    , (28.5)

    де — корисна потужність генератора (електрична), тобто потужність, що віддає генератором навантаженню; — потужність втрат на нагрівання обмоток і щіткового контакту в ланцюзі якоря (див. § 29.8).

    Враховуючи втрати на порушення генератора , одержимо рівняння потужностей для генератора постійного струму:

    . (28.6)

    Отже, механічна потужність, що розвиває приводним двигуном , перетвориться в генераторі в корисну електричну потужність , передану навантаженню, і потужність, затрачувану на покриття втрат .

    Тому що генератори звичайно працюють при незмінній частоті обертання, те їхньої характеристики розглядають за умови . Розглянемо основні характеристики генераторів постійного струму.

    Характеристика холостого ходу залежність напруги на виході генератора в режимі х.х. від струму порушення :

    при й .

    Навантажувальна характеристика — залежність напруги на виході генератора U при роботі з навантаженням від струму порушення :

    при й .

    Зовнішня характеристика — залежність напруги на виході генератора U від струму навантаження :

    при й ,

    де — регулювальний опір у ланцюзі обмотки збудження.

    Регулювальна характеристика — залежність струму порушення від струму навантаження при незмінній напрузі на виході генератора:

    при й .

    Вид перерахованих характеристик визначає робочі властивості генераторів постійного струму.


    2 Характеристика холостого ходу генератора незалежного збудження

    Схема включення генератора незалежного порушення показана на мал. 28.2, а. Реостат , включений у ланцюг порушення, дає можливість регулювати струм в обмотці збудження, а отже, і основний магнітний потік машини. Обмотка збудження харчується від джерела енергії постійного струму: акумулятора, випрямляча або ж іншого генератора постійного струму, називаного в цьому випадку збудником.



    Рис. 28.2 Принципова схема (а) і характеристики х.х. (б) генератора незалежного порушення
    При знятті характеристики генератор працює в режимі х.х. . Установивши номінальну частоту обертання й підтримуючи її незмінної, поступово збільшують струм в обмотці збудження від нульового значення до , при якому напруга х.х. . Одержують дані для побудови кривій 1 (мал. 28.2, ). Початкова ордината кривій 1 не дорівнює нулю, що порозумівається дією невеликого магнітного потоку залишкового магнетизму, що зберігся від попереднього намагнічування машини. Зменшивши струм порушення до нуля, і змінивши його напрямок, поступово збільшують струм у ланцюзі порушення до . Отримана в такий спосіб крива 2 називається спадною галуззю характеристики. У першому квадранті крива 2 розташовується вище кривій 1. Порозумівається це тим, що в процесі зняття кривій 1 відбулося збільшення магнітного потоку залишкового намагнічування. Далі досвід проводять у зворотному напрямку, тобто зменшують струм порушення від до , а потім збільшують його до значення . У результаті одержують криву 3, називану висхідною галуззю характеристики х.х. Спадна й висхідна галузі характеристики х.х. утворять петлю намагнічування. Провівши між кривими 2 й 3 середню лінію 4, одержимо розрахункову характеристику х.х.

    Прямолінійна частина характеристики х.х. відповідає ненасиченій магнітній системі машини. При подальшому збільшенні струму сталь машини насичується й характеристика здобуває криволінійний характер. Залежність повторює в іншому масштабі магнітну характеристику машини (див. § 26.1) і дає можливість судити про магнітні властивості машини.
    3 Навантажувальна характеристика генератора незалежного збудження

    Ця характеристика виражає залежність напруги на виході генератора від струму порушення при незмінних струмі навантаження, наприклад номінальному, і частоті обертання. При зазначених умовах напруга на виводах генератора менше ЕРС [див. (28.1)], тому навантажувальна характеристика 1 розташовується нижче характеристики холостого ходу 2 (мал. 28.3). Якщо із крапки а, що відповідає номінальній напрузі , відкласти нагору відрізок аb, рівний , і провести горизонтально відрізок bс до перетинання з характеристикою х.х., а потім з'єднати крапки а й з, то одержимо аbс трикутник реактивний (характеристичний).

    Так, при роботі генератора в режимі х.х. при струмі порушення напруга на виводах ; з підключенням навантаження (при незмінному струмі порушення) напруга генератора знизиться до значення . Таким чином, відрізок dа виражає значення напруги при . Напруга на виводах генератора в цьому випадку зменшилося в результаті дії двох причин: спадання напруги в ланцюзі якоря [див. (28.1)] і впливу, що розмагнічує, реакції якоря . Вимірявши значення опору ланцюга якоря й підрахувавши спадання напруги , можна визначити ЕРС генератора при заданому струмі навантаження: . На мал. 28.3 ця ЕРС представлена відрізком bе. Електрорушійна сила генератора при навантаженні менше, ніж у режимі х.х. ( < ), що порозумівається впливом, що розмагнічує, реакції якоря. Для кількісної оцінки цього впливу із крапки з опускаємо перпендикуляр на вісь абсцис. Отриманий відрізок cf являє собою ЕРС генератора при навантаженні; у режимі х.х. для створення цієї ЕРС необхідний струм порушення . Отже, відрізок fе, рівний різниці струмів порушення , являє собою струм порушення, що компенсує вплив, що розмагнічує, реакції якоря.


    Рис. 28.3. Навантажувальна характеристика генератора незалежного порушення
    Катети реактивного трикутника кількісно визначають причини, що викликають зменшення напруги генератора при його навантаженні: спадання напруги в ланцюзі якоря визначає катет

    (28.7)

    струм порушення , що компенсує дію, що розмагнічує, реакції якоря, визначає катет

    , (28.8)
    де й величини, що визначають дію, що розмагнічує, реакції якоря по поперечній і поздовжній осях (див. § 26.2); -число витків у полюсній котушці обмотки збудження.

    Реактивный трикутник а'b'с' побудований для іншого значення струму порушення . Сторона а'b' трикутника залишилася незмінною ( ), що порозумівається незмінністю струму навантаження, але сторона b' зменшилася (b'с' < ), тому що при меншому струмі порушення зменшився ступінь насичення магнітного ланцюга генератора, а отже, і дія, що розмагнічує, реакції якоря.


    4 Зовнішня та регулювальна характеристика генератора незалежного збудження

    Ця характеристика являє собою залежність напруги на виводах генератора від струму навантаження . При знятті даних для побудови зовнішньої характеристики генератор приводять в обертання з номінальною швидкістю й навантажують його до номінального струму при номінальній напрузі. Потім, поступово зменшуючи навантаження аж до х.х. ( = 0), знімають показання приладів. Опір ланцюга порушення й частоту обертання протягом досвіду підтримують незмінними.



    На мал. 28.4, а представлена зовнішня характеристика генератора незалежного порушення, з якої видно, що при збільшенні струму навантаження напруга на виводах генератора знижується; це порозумівається впливом, що розмагнічує, реакції якоря й спаданням напруги в ланцюзі якоря. Нахил зовнішньої характеристики до осі абсцис (твердість зовнішньої характеристики) оцінюється номінальною зміною напруги генератора при скиданні навантаження:

    . (28.9)

    Звичайно для генератора незалежного порушення .

    Регулювальна характеристика. Характеристика показує, як варто міняти струм у ланцюзі порушення, щоб при змінах навантаження генератора напруга на його виводах залишалося незмінним, рівним номінальному. При цьому частота обертання зберігається постійної .

    При роботі генератора без навантаження в ланцюзі порушення встановлюють струм , при якому напруга на виводах генератора стає рівним номінальному. Потім поступово збільшують навантаження генератора, одночасно підвищують струм порушення таким чином, щоб напруга генератора у всьому діапазоні навантажень залишалося рівним номінальному. Так одержують висхідну галузь характеристики (крива 1 на мал. 28.4, б). Поступово зменшуючи навантаження генератора до х.х. і регулюючи відповідним чином струм порушення, одержують спадну галузь характеристики (крива 2 на мал. 28.4, б). Спадна галузь регулювальної характеристики розташована нижче висхідної, що порозумівається впливом зрослого залишкового намагнічування магнітного ланцюга машини в процесі зняття висхідної галузі. Середню криву 3, проведену між висхідною й спадною галузями, називають практичною регулювальною характеристикою генератора.



    Основний недолік генераторів незалежного порушення - це необхідність у стороннім джерелі енергії постійного струму - збуднику. Однак можливість регулювання напруги в широких межах, а також порівняно тверда зовнішня характеристика цього генератора є його достоїнствами.

    Рис. 28.4. Зовнішня (а) і регулювальна (б) характеристики генератора незалежного порушення
    1   ...   52   53   54   55   56   57   58   59   ...   68

    Коьрта
    Контакты

        Главная страница


    Конструкція трансформаторів

    Скачать 14.91 Mb.