при изменении нагрузки поддерживать напряжение постоянным.

Регулировочную характеристику снимают по схеме, показанной на рисунке 51, причем используют все включенные приборы.

Так как U = Е - IaRa, а с увеличением тока якоря /я возрастает падение напряжения IaRa, то для того, чтобы напряжение U оставалось постоянным, нужно одновременно с увеличением тока якоря увеличивать о. д. с. Е путем увеличения тока возбуждения £в (рис. 52, б).

Характеристика короткого замыкания. Характеристикой короткого замыкания называют зависимость тока

Рис. 54. Опыт короткого замыкания: а - схема, б - характеристика, в - векторная диаграмма.

короткого замыкания от тока возбуждения при постоянных оборотах и напряжении, равном нулю

IK - f (iB) 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 сопротивление #ДОб, чтобы значительно уменьшить ток возбуждения £в (рис. 54, а). Обмотку якоря замыкают накоротко через амперметр.

Так как ток возбуждения и соответственно магнитный поток Ф при снятии характеристики имеют очень малую величину, то сталь машины не насыщена, и характеристика короткого замыкания имеет вид прямой линии (рис. 54, б). Начинается она не с нуля вследствие наличия в полюсах остаточного магнетизма. Можно построить

векторную диаграмму генератора при коротком замыкании (рис. 54, в), из которой видно, что э. д. с. Е, индуктируемая в якоре, полиостью уравновешивается э. д. с. активного сопротивления Еа, численно равной 1ЯЯЯ.

При помощи характеристики короткого замыкания можно графически приближенно определить величину тока короткого замыкания, который будет протекать в генераторе в тот момент, когда замыкание произойдет при номинальном режиме работы генератора. Для этого откладывают ток возбуждения, соответствующий номинальному режиму работы генератора гв н (рис. 54, б, точка N), затем продолжают линию характеристики до пересечения ее с вертикалью, установленной в точке N. Отрезок NM представит приближенно величину тока короткого замыкания в номинальном режиме работы генератора.

§ 4. Генератор параллельного возбуждения и его характеристики

В генераторе параллельного возбуждения обмотка возбуждения питается от своего

а

Рис. 55. Генератор параллельного возбуждения: а - схема, б - внешняя характеристика.

якоря (рис. 55, а). Генератор параллельного возбуждения часто в практике называют ш у и т о в ы м.

Самовозбуждение генератора получается вследствие наличия остаточного магнетизма в стали полюсов.

При вращении якоря генератора магнитный поток остаточного магнетизма индуктирует в его обмотке небольшую о. д. с, а так как к якорю подключена обмотка возбуждения полюсов, то в ней появляется небольшой ток, обусловленный этой э. д. с. Этот ток возбуждения вызывает увеличение магнитного потока полюсов, что в свою очередь приводит к увеличению э. д. с. и т. д.

Величина установившегося напряжения холостого хода зависит от величины сопротивления цепи возбуждения, а также от степени насыщения стали машины.

Основные условия самовозбуждения генератора постоянного тока следующие:

а) наличие в стали полюсов остаточного магнетизма;

б) правильное подключение обмотки возбуждения к якорю, чтобы магнитный поток, создаваемый обмоткой возбуждения, совпадал по направлению с магнитным потоком остаточного магнетизма;

в) наименьшее сопротивление в цепи возбуждения (регулировочный реостат должен быть выведен);

г) отключение нагрузки у генераторов параллельного возбуждения.

Если нет остаточного магнетизма, то машина возбудиться не может. Отсутствие остаточного магнетизма редко наблюдается в машинах постоянного тока.

Если обмотка возбуждения включена так, что ее магнитный поток направлен против потока остаточного магнетизма, то происходит размагничивание полюсов, и машина возбудиться не может. Для возбуждения машины нужно изменить направление вращения якоря или переключить концы обмотки возбуждения так, чтобы ток в ней прошел в противоположном направлении.

Если реостат в цепи обмотки возбуждения не выведен, то в обмотке возбуждения будет проходить очень малый ток, недостаточный для самовозбуждения.

Если нагрузка не отключена, то большая часть тока пойдет на нагрузку, а ток, проходящий в обмотку возбуждения, будет недостаточным для самовозбуждения машины.

Характеристики холостого хода и регулировочная для генератора параллельного возбуждения снимаются так же, как для генератора независимого возбуждения, и их вщ и значения те же. Характеристика короткого замы-кадия имеет такой яда вид, как у генератора независимого

3 К. В. Лотоцкий

возбуждения, и снять ее можно только по схеме независимого возбуждения, так как у короткозамкнутого генератора параллельного возбуждения не будет тока возбуждения.

Внешняя характеристика генератора параллельного возбуждения значительно отличается от такой же характеристики генератора независимого возбуждения.

Снимается внешняя характеристика генератора параллельного возбуждения по схеме, приведенной на рисунке 55, а.

Для сравнения на рисунке 55, б приведена внешняя характеристика генератора независимого возбуждения 1 и параллельного возбуждения 2.

По мере увеличения нагрузки напряжение генератора независимого возбуждения постепенно понижается вследствие падения напряжения на сопротивлении обмотки якоря и действия реакции якоря. Ток возбуждения в генераторе независимого возбуждения при снятии внешней характеристики не изменяется, постоянна по величине и э. д. с. генератора.

У генератора параллельного возбуждения величина тока возбуждения iB зависит от напряжения машины

гБ = щ-, а так как напряжение машины и с увеличением

в

нагрузки уменьшается, то снижается и величина тока возбуждения, что приводит к большему изменению напряжения по сравнению с генератором независимого возбуждения (кривая 2, рис. 55, б). С увеличением нагрузки происходит размагничивание генератора, и поэтому в генераторе параллельного возбуждения ток нагрузки возрастает только до определенного, критического значения тока /кр, превышающего номинальный ток в 2-2,5 раза.

При достижении критического тока напряжение машины сразу понижается до нуля, а в обмотке якоря протекает ток короткого замыкания, незначительный по величине, обусловленный э. д. с. от остаточного магнетизма.

Напряжение генератора параллельного возбуждения (кривая 2, рис. 55, б) вначале изменяется незначительно, так как пока сталь полюсов еще насыщена, влияние размагничивания машины сказывается мало. По мере увеличения тока нагрузки происходит уменьшение напряжения

и все большее размагничивание машины, что приводит к более резкому понижению напряжения, а при достижении критического тока к быстрому исчезновению ( сбрасыванию ) напряжения и нагрузки.

Ток короткого замыкания не опасен для генератора параллельного возбуждения, но критический ток может вызвать круговой огонь на коллекторе.

Генераторы параллельного возбуждения нашли широкое применение в сельском хозяйстве как машинные возбудители синхронных генераторов, на автомобилях и в зарядных агрегатах.

§ 5. Генератор последовательного возбуждения и его характеристики

У генератора последовательного возбуждения, который в практике называют с е-р и е с н ы м, обмотка возбуждения выполнена из провода большого сечения, с небольшим числом витков и включена последовательно с обмоткой якоря. Таким образом, весь ток нагрузки проходит через обмотку возбуждения.

Характеристики холостого хода и короткого замыкания для генератора последовательного возбуждения снимают по схеме независимого возбуждения, а регулировочную характеристику для него

не снимают. Общий вид этих характеристик такой же, как и для генератора независимого возбуждения.

На рисунке 56, а представлена схема генератора последовательного возбуждения для снятия его внешней характеристики

и = 1(1ит) при п - const и rB = const.

При отсутствии тока нагрузки нет возбуждения генератора и вольтметр показывает величину э. д. с. от

Рис

56. Генератор последовательного возбуждения

схема, б - внешняя характеристика

остаточного магнетизма еост (рис. 56, б). По мере увеличения тока нагрузки возрастают магнитный поток полюсов и напряжение машины. Сначала напряжение увеличивается почти прямо пропорционально току нагрузки, а затем при дальнейшем увеличении тока нагрузки происходит насыщение стали и напряжение растет медленнее.

При большом насыщении стали машины, когда магнитный поток полюсов почти не увеличивается, напряжение машины при дальнейшем росте тока нагрузки будет даже уменьшаться вследствие увеличения падения напряжения на активном сопротивлении обмотки якоря и действия реакции якоря.

Так как напряжение генератора резко изменяется с изменением нагрузки, то в практике такие генераторы применения не нашли.

§ 6. Генератор смешанного возбуждения и его характеристики

В генераторе смешанного возбуждения, который в практике называют к,о м. ii a у НЛ;

jLMjAjmemxai две обмотки возбуждения, одна из них включена последовательно, а другая параллельно обмотке якоря (рис. 57, а).

Количество витков каждой обмотки рассчитывают так, чтобы номинальное напряжение на зажимах генератора при холостом ходе обеспечивалось параллельной обмоткой возбуждения. Последовательная обмотка возбуждения создает м. д. с, индуктирующую в якоре э. д. с. такой величины, чтобы компенсировать падение напряжения в якоре и действие реакции якоря. На рисунке 57, б изображена внешняя характеристика генератора смешанного возбуждения. Кривая 3 показы-

б

Рис. 57. Генератор смешанного возбуждения:

а - схема, б - внешняя характеристика, 1 - для генератора смешанного возбуждения, 2 - при включенной только одной обмотке параллельного возбуждения, з - при включенной только одной обмотке последователь ноо возбуждения

вает внешнюю характеристику этого генератора при отключенной обмотке параллельного возбуждения, а кривая 2 - ту же характеристику с одной только обмоткой параллельного возбуждения. Если сложить ординаты кривых 3 и 2, то получится кривая 1, представляющая собой внешнюю характеристику генератора смешанного возбуждения. Как видно из кривой 1, напряжение генератора при изменении нагрузки остается почти постоянным.

Приведенную на рисунке 58, в внешнюю характеристику 1 получают в том случае, когда обмотки возбуждения включены согласно, т. е. так, что магнитные потоки обеих обмоток складываются. При встречном включении

а 6 в

Рис. 58. Внешние характеристики генератора смешанного возбуждения:

а - согласное включение обмоток, б - встречное включение обмоток, в - внешние характеристики.

магнитные потоки обмоток возбуждения вычитаются, а напряжение генератора при увеличении нагрузки резко понижается (кривая 2, рис. 58, в). Встречное включение генератора может применяться в том случае, когда нужно получить круто падающую внешнюю характеристику, например, для сварочного генератора.

Иногда может быть поставлено задание поддерживать постоянное напряжение у потребителя, подключенного в конце какой-нибудь линии, для чего нужно скомпенсировать падение напряжения в линии. В этом случае увеличивают число витков последовательной обмотки возбуждения с таким расчетом, чтобы с ростом нагрузки напряжение на зажимах генератора возрастало на величину падения напряжения в линии. Такие генераторы называют перекомпаундированными. Внешняя

характеристика этого генератора изображена на рисунке 59.

Напряжение на зажимах генератора с ростом нагрузки увеличивается пропорционально величине падения напряжения в линии. В результате этого напряжение у удаленного от станции потребителя при любой нагрузке остается номинальным. ,

У генераторов смешанного возбуждения обмотка параллельного возбуждения подключена к щеткам машины, такую схему называют схемой с коротким шунтом (рис. 60, а).

о

Рис. 59. Внешняя характеристика перекомпаундированного генератора.

Рис. 60. Схемы включения обмоток при смешанном возбуждении:

а - короткий шунт ; б - длинный шунт .

При коротком шунте к обмотке возбуждения подведено наибольшее напряжение, что обеспечивает максимальный ток возбуждения. Для двигателей смешанного возбуждения применяют длинный шунт (рис. 60, б). При этом к параллельной обмотке возбуждения подведено также наибольшее напряжение из сети.

Напряжение на зажимах генератора смешанного возбуждения при соединении с коротким шунтом определяют по формуле

U = E-IJia - IloJie.0(e)i (40)

где Е - э. д. с. якоря (в); 7я - ток якоря (а); /нг - ток нагрузки (а); Rn - сопротивление обмотки якоря (ом); R-c.o - сопротивление сериесной обмотки (ом).

U= Const

Рис. 61 Регулировочные характеристики генераторов смешанного возбуждения.

Регулировочные характеристики генераторов смешанного возбуждения представлены на рисунке 61-. Здесь кривая 1 изображает регулировочную - характеристику обычного генератора смешанного возбуждения, а кривая 2 - перекомпаундироваиного генератора.

Регулировочные характеристики снимают при согласном включении обмоток. Регулировочные характеристики всегда представляют собой зеркальное изображение соответствующих внешних характеристик генератора.

Характеристика холостого хода этого генератора имеет такой же вид, как для генератора независимого возбуждения, а характеристику короткого замыкания снимают по схеме независимого возбуждения.

Генераторы смешанного возбуждения получили широкое распространение вследствие их ценного свойства - поддерживать постоянное напряжение при изменении нагрузки.

Пример 1. Определить э. д. с. генератора с параллельным возбуждением и величину тока в якоре, если напряжение на его зажимах U = = 230 в, сопротивление всей цепи якоря #я = 0,1 ом, сопротивление параллельной обмотки возбуждения 115 ом и сопротивление цепи нагрузки i?Harp = 2,3 ом

Инагр

Рис. 62. Схема генератора к примеру 1.

(рис. 62).

Решение цепи:

Определим неличину тока U

во внешней

нагр- ft

Определим величину тока возбуждения:

230 9

iB- - 115 2а.

Величина тока в якоре составляет

/я = /нагр -j- £в = 100 + 2 = 102 а.

Э. д. с. генератора будет равна

Е = U +, IaRa = 230 -f 102 0,1 = 240,2 в.

Пример 2. Определить процентное изменение напряжения генератора с параллельным возбуждением, если

UE = 230 в, а напряже-Ятгр HoSui ние генератора после

его разгрузки U0 = 253 е.

Решение. Опре-[я делим процентное повышение напряжения генератора:

ий - и

Рис. 63 Схемы к примеру 3.

г - до преобразования; б - после преобразования.

253 - 230 : 230

100=10%

Пример 3. Определить ток якоря генератора с параллельным возбуждением, если

£ = 120 в, Дя = 0Д ом, Rmrp = 10 ом, гвозб=40 ом (рис. 63).

Решение. Так как напряжение генератора неизвестно, то сложим параллельно включенные сопротивления Ztaarp и ?BOSg и определим ток в последовательной цепи с э. д. с. Е:

общ

Днагр^возб 10-40 o-

нагр+-возб + 40-° М-

Тогда схема примет вид, изображенный на рисунке 63, б. Ток якоря

т Е 120 . / о

1 = -в--= , =14,8 а.

общ

;-т од

Пример 4. Найти э. д. с. генератора со смешанным возбуждением, если UB = 230 в, гв = 2 a, i?H ~ 0,1 ол ,

= 38 a, R.

0,1 ом.

Решение. Определим ток якоря

/нагР + гв = 38 + 2 = 40а.