Электр маш конспект. Трансформаторы основные теоретические сведения
 Скачать 0.96 Mb.
|
|
Рисунок 5.2 - Самовозбуждение генератора параллельного возбуждения при различных сопротивлениях цепи возбуждения Так как iв мало, то практически  .Из этого следует, что нарастание iв и, следовательно, Ua сначала происходит медленно, затем ускоряется и к концу процесса вновь замедляется. Начавшийся процесс самовозбуждения прекращается или ограничивается в точке а' вследствие криволинейности характеристики холостого хода. Если Rв увеличить, то вместо прямой 2 получим прямую 3 (рисунок 5.2). Процесс самовозбуждения при этом замедляется и напряжение машины, определяемое точкой а", будет меньше. При дальнейшем увеличении Rв получим прямую 4, касательную к кривой 1. При этом машина будет находиться на грани самовозбуждения. При небольших изменениях n или Rв (например, вследствие нагревания) машина может развивать небольшое напряжение или терять его. Значение Rв, соответствующее прямой 4, называется критическим (Rвкр)- При Rв > Rвкр (прямая 5) самовозбуждение невозможно и напряжение машины определяется остаточным потоком. Из сказанного следует, что генератор параллельного возбуждения может работать только при наличии определенного насыщения магнитной цепи. Посредством изменения Rв можно регулировать Uдо значения U = Umin, соответствующего началу колена кривой характеристики холостого хода. Для разных значений частот вращения n значения ЭДС Е0 изображены на рисунке 5.3 кривыми 1, 2 и 3. Из этого рисунка видно, что при некотором значении Rв в случае кривой 1 имеем устойчивое самовозбуждение, при кривой 2 машина находится на грани самовозбуждения и при кривой 3 самовозбуждение невозможно. Поэтому для каждого данного значения Rв существует такое значение частоты вращения n=nкр (кривая 2 на рисунке 5.3), ниже которого самовозбуждение невозможно. Такое значение n=nкр называется критической частотой вращения.  Рисунок 5.3 - Самовозбуждение генератора параллельного возбуждения при различных скоростях вращения 5.2.1. Характеристика самовозбуждения Характеристика самовозбуждения представляет собой зависимость напряжения на зажимах генератора в режиме холостого хода  от частоты вращения n при неизменном сопротивлении цепи возбуждения.Установив номинальное напряжение генератора при номинальной частоте вращения постепенно уменьшают частоту вращения и снимают значения напряжения и частоты вращения якоря генератора. По этим показаниям строят характеристику самовозбуждения (рисунок 5.4). На некотором участке характеристики самовозбуждения, соответствующем небольшой частоте вращения, показания вольтметра не зависят от частоты вращения. Соответствующая этому явлению частота вращения называется критической nкр. Самовозбуждение генератора возможно лишь при частоте вращения, превышающей критическую. Величина nкр зависит от сопротивления цепи возбуждения: с увеличением сопротивления величина nкр возрастает.  Рисунок 5.4 - Характеристики самовозбуждения генератора постоянного тока параллельного возбуждения 5.3. Характеристика холостого хода генератора постоянного тока параллельного возбуждения Характеристика холостого хода представляет собой зависимость ЭДС Е на выводах генератора от тока возбуждения при разомкнутой цепи якоря. Характеристика холостого хода U=f(iв) при I=0 и n=const при параллельном возбуждении может быть снята только в одном квадранте (рисунок 5.5) путем регулирования iв с помощью регулировочного реостата в цепи возбуждения. Так как ток iв мал, то , и характер кривой характеристики холостого хода у генератора с параллельным возбуждением будет таким же, как и у генератора с независимым возбуждением.Несовпадение кривых, полученных при увеличении и уменьшении тока возбуждения, объясняется наличием гистерезиса в стали, из которой выполнена магнитная система машины. За расчетную принимается средняя кривая (на рисунке 5.5 показана штриховой линией). При Iв=0 в обмотке якоря наводится ЭДС Еост. Эта ЭДС создается полем остаточного магнетизма статора и носит название ЭДС остаточного магнетизма. Она примерно равна 1—3 % номинального напряжения машины.  Рисунок 5.5 - Характеристика холостого хода генератора постоянного тока параллельного возбуждения Для практических целей обычно ограничиваются снятием части петли, которую получают, уменьшая ток возбуждения Iв. В начальной части характеристики холостого хода ЭДС изменяется пропорционально току возбуждения, а затем рост ЭДС замедляется, что объясняется насыщением стальных участков магнитной цепи. Практическое значение характеристики холостого хода заключается в том, что по ней можно судить о степени насыщения магнитной цепи машины. Кроме того, эта характеристика необходима для построения других характеристик машины. 5.4. Характеристика короткого замыкания генератора постоянного тока параллельного возбуждения Характеристика короткого замыкания I=f(iв) при U=0 и n=const для генератора параллельного возбуждения может быть снята только при питании обмотки возбуждения от постороннего источника, как и для генератора независимого возбуждения, так как при самовозбуждении при U=0 также iв=0.  Рисунок 5.6 Характеристика короткого замыкания генератора постоянного тока параллельного возбуждения Характеристика короткого замыкания снимается при замыкании выходных зажимов цепи якоря генератора накоротко. Так как U = 0, то:  (5.16)и так как Ra мало, то в условиях опыта ЭДС Еа также должна быть мала. Поэтому необходимо проявлять осторожность и начинать снятие характеристики короткого замыкания с минимальных значений iв, чтобы ток якоря не превысил  .Так как при снятии характеристики короткого замыкания электродвижущая сила мала и поэтому поток мал и машина не насыщена, то зависимость I=f(iв) практически прямолинейна (рисунок 5.6). При iв=0 из-за наличия остаточного магнитного потока ток  и в крупных машинах близок к номинальному току или даже больше его.В размагниченной машине характеристика короткого замыкания начинается с нуля (штриховая линия на рисунке 5.6). Если характеристика короткого замыкания снята без предварительного размагничивания машины (сплошная линия на рисунке 5.6), то ее также целесообразно перенести параллельно самой себе в начало координат. 5.5. Нагрузочная характеристика генератора постоянного тока параллельного возбуждения Практическое значение нагрузочной характеристики состоит в том, что она позволяет количественно определить размагничивающее действие реакции якоря и исследовать зависимость ее от насыщения машины и тока якоря. Эта характеристика представляет собой зависимость U=f(Iв) при условии, Iа=constи n=const. Можно снять ряд характеристик для различных значений тока якоря Iа. Ток возбуждения изменяют в сторону уменьшения, начиная от максимального его значения. Для сопоставления и дальнейших построений нагрузочную характеристику 2 удобно построить на одном графике с нисходящей ветвью характеристики холостого хода 1 (рисунок 5.7). Характеристику холостого хода можно рассматривать как частный случай нагрузочной характеристики при Iа=0.  Рисунок 5.7 - Нагрузочная характеристика генератора постоянного тока параллельного возбуждения Нагрузочная характеристика располагается ниже характеристики холостого хода из-за падения напряжения в цепи якоря и размагничивающего действия реакции якоря, которые уменьшают поток и ЭДС машины. Составляющую реакции якоря, оказывающую воздействие на поток и ЭДС машины, можно найти следующим образом. Добавив к напряжению нагрузочной характеристики падение напряжения в цепи якоря (Ia·Ra), получим зависимость ЭДС, наводимой в обмотке якоря при нагрузке от тока возбуждения (штриховая кривая на рисунке 10.7) (ток Iа равен току, при котором снималась нагрузочная характеристика). В общем случае разность (Iв2—Iв1) пропорциональна алгебраической сумме размагничивающей составляющей поперечной реакции якоря Fqd и продольной реакции якоря Fd. При установке щеток на геометрической нейтрали разность(Iв2—Iв1)=Iqd. Соединяя между собой точки  ,  и  , получаем характеристический треугольник.Характеристический треугольник иногда используется для построения других характеристик машины, при этом приближенно принимается, что его оба катета изменяются пропорционально току Iа. 5.6. Внешняя характеристика генератора постоянного тока параллельного возбуждения Внешняя характеристика U=f(I) генератора параллельного возбуждения снимается при Rв=const и n=const, т. е. без регулирования в цепи возбуждения, при естественных условиях работы. С помощью реостата Rв устанавливают ток возбуждения iв=Iв.ном таким, чтобы при номинальном токе нагрузки Iном напряжение на выводах машины было номинальным. Изменяя ток нагрузки, получают другие точки внешней характеристики (рисунок 5.8).  Рисунок 5.8 - Внешняя характеристика генератора постоянного тока параллельного возбуждения Характерной особенностью внешней характеристики генератора параллельного возбуждения является то, что при некотором максимальном значении тока I=Iкр она делает петлю и приходит в точку Iк на оси абсцисс, которая соответствует установившемуся току короткого замыкания. У генератора с параллельным возбуждением напряжение понижается не только из-за размагничивающего действия реакции якоря и падения напряжения в цепи якоря, но и вследствие уменьшения тока возбуждения iв. Такой характер внешней характеристики объясняется тем, что генератор параллельного возбуждения сам себя размагничивает, так как уменьшается ток возбуждения. Вначале этот процесс протекает медленно, так как сталь машины насыщена и уменьшение тока возбуждения не вызывает сильного снижения потока и ЭДС машины. Затем, когда ток возбуждения будет соответствовать линейной (ненасыщенной) части характеристики холостого хода, размагничивание будет происходить более интенсивно, так как уменьшение тока iв будет вызывать большие изменения потока и ЭДС. При коротком замыкании машина практически будет размагничена и установившийся ток короткого замыкания Iк определяется только ЭДС остаточного магнетизма. Вследствие малости этой ЭДС ток Iк в большинстве случаев невелик и не превышает номинального значения. Однако, несмотря на это, в переходном режиме при внезапном коротком замыкании вследствие медленного спада потока и ЭДС мгновенный ток короткого замыкания достигает значений  , что вызовет сильное искрение щеток, а в некоторых случаях и появление кругового огня. Поэтому эти генераторы, как и все другие генераторы, должны быть снабжены предохранителями или быстродействующими выключателями, отключающими короткозамкнутую цепь еще до того, как ток якоря достигнет больших значений.Номинальное изменение напряжения генераторов параллельного возбуждения составляет 15—20%. Построение внешней характеристики генератора параллельного возбуждения с помощью характеристики холостого хода и характеристического треугольника показано на рисунке 5.9, где 1 — кривая характеристики холостого хода; 2 — характеристика цепи возбуждения  при заданном  =const и 3 — построенная кривая внешней характеристики.  Рисунок 5.9 - Построение внешней характеристики генератора параллельного возбуждения с помощью характеристики холостого хода и характеристического треугольника При  значение U определяется пересечением кривой 1 и прямой 2. Для получения значения U при  разместим характеристический треугольник для номинального тока так, чтобы его вершины  и  расположились на кривой 1 и прямой 2. Тогда точка определит искомое значение U. Для других значений тока между 1 и 2 можно провести наклонные отрезки прямых, параллельные  , которые представляют собой гипотенузы новых характеристических треугольников. Нижние точки этих отрезков  ,  и т. д. определяют U при токах: (5.17)Перенеся все эти точки в левый квадрант рисунка 5.9, и соединив их плавной кривой, получим искомую характеристику 3. С учетом нелинейной зависимости катета  треугольника от тока,опытная зависимость  имеет характер, показанный на рисунке 5.9 слева штриховой линией.5.7 Регулировочная характеристика генератора постоянного тока параллельного возбуждения Как следует из рассмотрения внешних характеристик генератора, при изменении нагрузки напряжение на его выводах не остается постоянным. Для того чтобы сохранить напряжение неизменным, необходимо регулировать ток возбуждения. Закон регулирования тока возбуждения для сохранения неизменным напряжения при изменении нагрузки дает регулировочная характеристика, представляющая собой зависимость Iв=f(I) при U=const и n=const.  Рисунок 5.10 - Регулировочная характеристика генератора постоянного тока параллельного возбуждения Начинают снимать ее с холостого хода, когда ток нагрузки I=0. При увеличении тока нагрузки ток возбуждения Iв необходимо несколько увеличивать, чтобы скомпенсировать уменьшение напряжения из-за падения напряжения и размагничивающего действия реакции якоря. |