Файл: Лекции для курсов Электрические машины и аппараты.docx

Рис.11.5. Сдвиг щеток для улучшения коммутации.

3. 
   Подбор щеток с соответствующими характеристиками. При выборе марки щеток часто приходится находить компромиссное решение взаимно противоречивых требований. Например, с точки зрения улучшения коммутации выгодно выбирать твердые сорта щеток. Од­нако это приводит к повышенному износу коллектора и к увеличе­нию размеров всего щеточного аппарата и коллектора вследствие меньшей допустимой плотности тока этих сортов щеток. В настоящее время в машинах обычного исполнении широко применяют графитные щетки, в машинах с более тяжелым режимом работы — угольно - графитные и электро - графитные, в низковольтных машинах— медно- или бронзо - графитные.
   

4. 
   Применяют компенсационную обмотку (рис. 11.6). В пазу полюсных наконечников укладывают изолированные про­водники, которые соединяют так, что они образуют обмотку с магнитной осью, совпадающей с геометрической нейтралью. Компенсационную обмотку включают последовательно с об­моткой якоря.
   

---

Лекция 4

Генераторы постоянного тока

1. 
   Общие сведения и системы возбуждения
   
2. 
   Свойства генератора параллельного возбуждения
   
3. 
   Свойства генератора последовательного возбуждения
   

Общие сведения и системы возбуждения

Область применения генераторов постоянного тока.

Генераторы постоянного тока используются:

а) Для получения электроустановок с большой силой тока.

В тех случаях, когда по условиям производства необходим большой ток (предприятия химической и металлур­гической промышленности, транспорт и др.), его получают, преобра­зуя переменный ток в постоянный с помощью преобразователей,качестве которых широко применяют установки «двигатель переменного тока – генератор постоянного тока.»

б) В качестве первичных источников электрической энергии

Первичными источниками энергии генераторы постоянного то­ка работают, главным образом, в изолированных установках:

• 
  на автомашинах, самолетах, кораблях
  
• 
  при сварке дугой,
  
• 
  для освещения поездов, и др.
  
• 
  для зарядки аккумуляторных батарей
  

Системы возбуждения генераторов постоянного тока.

В зависи­мости от способа создания магнитного поля генераторы делят на:

• 
  генераторы независимого возбуждения с электромагнитным воз­буждением,
  
• 
  с возбуждением постоянными магнитами (магнито­электрические)
  
• 
  с самовозбуждением, в которых ток для обмотки возбуждения поступает от якоря генератора.
  

При независимом воз­буждении генератора обмотка возбуждения его получает питание от независимого источника постоянного тока.



Рис.13.1. Генератор с независимым возбуждением

Магнитоэлектрическое возбуждение находит применение лишь в машинах очень малой мощности.

При самовозбуждении возможны три варианта соедине­ния обмотки возбуждения с обмоткой якоря:

---

• 
  параллельное (шунтовое),
  
• 
  последовательное (сериесное)
  
• 
  смешанное (компаундное).
  

Рис.13.2. Генератор параллельного Рис.13.3. Генератор последовательного

возбуждения возбуждения



Рис.13.4. Генератор смешанного возбуждения.

Характеристики генератора постоянного тока.

Свойства генераторов анализируют с помощью характеристик, устанавливающих зависимости между основными величинами, определяющими рабо­ту генератора:

• 
  э.д.с. Е,
  
• 
  напряжение на зажимах генератора U,
  
• 
  ток возбуждения I_B,
  
• 
  ток в якоре I_Я
  
• 
  частота вращения п.
  

Основными характеристика­ми являются:

1. 
   нагрузочная U=f (I_B) при I_Я =const.
   
2. 
   внешняя U=f (I_Я) при R_В = const;
   
3. 
   регулировочная I_B =f(I) при U = const.
   

Режим работы электрической машины при услови­ях, для которых она предназначена, называют номинальным режи­мом работы.Номинальный режим работы характеризуется величи­нами, обозначенными на заводском щитке машины как номиналь­ные: напряжение, мощность, ток, частота вращения.

Номинальной мощностьюгенератора постоянного тока называют полезную электрическую мощность машины, выраженную в ваттах или киловат­тах.

---

Свойства генератора параллельного возбуждения

Схема генератора параллельного возбуждения

Рис.14.1. Генератор параллельного возбуждения
Г – Якорь генератора; Ш – Шунтовая (параллельная) обмотка возбуждения;

R_н – сопротивление нагрузки; I – ток нагрузки; I_я – ток якоря; I_в – ток обмотки возбуждения

Условия самовозбуждения генератора

Для самовозбуждения генера­тора необходимо, чтобы в нем был небольшой поток остаточного намагничивания Ф_ост (2—3% от номинального).

При вращении якоря генератора в его обмотке магнитным потоком Ф_остнаводится оста­точная э.д.с. Е_ост = 2 – 3% от номинальной, которая создает в обмотке возбуж­дения небольшой ток.

Этот ток при согласном направлении намаг­ничивающего и остаточного потоков усилит магнитный поток полю­сов и вызовет соответствующее увеличение э.д.с, индуктированной в обмотке якоря. Увеличение э.д.с. повлечет за собой увеличение тока возбуждения, а следовательно, и магнитного потока главных полюсов, и т. д.

Самовозбуждение генератора параллельного возбуждения возможно при соблюдении следующих условий:

а) магнитная система машины должна обладать остаточным магнетизмом;

б) магнитным поток, создаваемый обмоткой возбуждения, дол­жен совпадать по направлению с потоком остаточного магнетизма;

в) сопротивление цепи возбуждения должно быть меньше кри­тического R_крит

г) сопротивление нагрузки не должно быть очень малым.

Внешняя характеристика генератора с параллельным возбуждением.

U=f(I) при R_B = const; n=const.
Рис.14.2.Внешняя характеристика генератора с параллельным возбуждением.

Свойства генератора последовательного возбуждения

Схема генератора последовательного возбуждения

---

Рис.15.1. Генератор последовательного возбуждения
Г – Якорь генератора; С – сериесная (последовательная) обмотка возбуждения;

R_н – сопротивление нагрузки;

I – ток нагрузки; I_я – ток якоря; I_в – ток обмотки возбуждения
В генераторе последовательного возбуждения ток возбуждения I_в=I_я = I (рис. 15.1.), поэтому свойства этого генератора определя­ются лишь внешней характеристикой .
15.2. Внешняя характеристика генератора с последовательным возбуждением.
Эта характеристика отражает зависимость напряжения на зажимах генератора от тока нагрузки:
U=f(I) при R_B = const; n=const.

Внешняя ха­рактеристика генерато­ра последовательного возбуждения показыва­ет, что с увеличением тока нагрузки от нуля до номинального на­пряжения на зажимах генератора в начале, когда магнитная цепь еще не насыщена, рас­тет почти прямо про­порционально току на­грузки. Затем рост напряжения постепенно уменьшается и, наконец, прекращается. Объясняется это тем, что I_я одновременно является и током возбуж­дения I_в, и с ростом нагрузки происходит насыщение стали.

Однако одновременно с ростом тока якоря увеличивается как размагничи­вающее влияние реакции якоря, так и падение напряжения в со­противлениях цепи якоря и обмотки возбуждения, вызывающее уменьшение напряжения на зажимах генератора. При большом насыщении стали магнитной цепи машины рост магнитного потока " э. д. с. практически прекращаются. В то же время падение напряжения и реакция якоря будут продолжать возрастать. При к. з. напряжение генератора будет равно нулю, а ток к. з. намного пре­вышать номинальный ток машины. Генератор последовательного возбуждения практического применения не имеет, так как не удов­летворяет требованиям большинства потребителей в отношении по­стоянства напряжения.

Свойства генератора смешанного возбуждения

Схема генератора смешанного возбуждения

Рис.16.1. Генератор смешанного возбуждения
Г – Якорь генератора; Ш – шунтовая (параллельная) обмотка возбуждения;

С – сериесная (последовательная) обмотка возбуждения; R_н – сопротивление нагрузки;

---