Как на практике регулируется эдс и напряжение генераторов постоянного тока

Способы возбуждения генераторов постоянного тока

Электрическая машина постоянного тока может работать в режиме генератора, двигателя и электромагнитного тормоза.

Если к зажимам обмотки вращающегося якоря присоединить нагрузку, то под действием ЭДС якоря в цепи возникает ток. Машина будет работать в режиме генератора. Напряжение на его зажимах меньше ЭДС якоря на величину падения напряжения на внутреннем сопротивлении якоря

В результате взаимодействия тока якоря и поля возбуждения в машине создается электромагнитный момент. Этот момент будет тормозным по отношению к моменту первичного двигателя, вращающего якорь (ротор).

Если подать напряжение (от какого-нибудь источника) на зажимы обмотки неподвижного якоря, то в цепи якоря начнет протекать ток. Взаимодействие этого тока с полем возбуждения приведет к появлению вращающего момента. Если этот момент больше тормозного момента на валу (вызванного трением в подшипниках, вентиляцией, нагрузкой), то ротор начнет раскручиваться и достигнет установившейся скорости. Машина будет работать в двигательном режиме. Приложенное к якорю напряжение будет больше ЭДС, индуцированной в обмотке якоря, на величину падения напряжения на внутреннем сопротивлении

Итак, одна и та же машина постоянного тока может работать как генератором, так и двигателем. Это есть подтверждение свойства обратимости электрических машин.

Если момент нагрузки (например, при подъеме груза) станет больше вращающего момента двигателя, то он сначала остановится, а затем начнет вращаться в обратном направлении. При этом ЭДС якоря изменит направление. Двигатель окажется в режиме электромагнитного тормоза. Теперь ток в цепи создается суммой прикладываемого напряжения и ЭДС якоря и может существенно возрасти.

Для перевода двигателя в режим электромагнитного тормоза нужно поменять полярность обмотки якоря. Изменяется направление момента, развиваемого машиной, и двигатель быстро затормаживается.

Генераторы постоянного тока могут быть выполнены с магнит­ным и электромагнитным возбуждением. Для создания магнитногопотока в генераторах первого типа используют постоянные магниты,

а в генераторах второго типа — электромагниты. Постоянные, магниты применяют лишь в машинах очень малых мощностей. Таким образом, электромагнитное возбуждение является наиболее широко используемым способом для создания магнитного потока. При этом способе возбуждения магнитный поток создается током, протекающим по обмотке возбуждения.

В зависимости от способа питания обмотки возбуждения генераторы постоянного тока могут быть с независимым возбужде­нием и с самовозбуждением.

При независимом возбуждении (рис. 143, а) обмотка возбуж­дения включается в сеть вспомогательного источника энергии по­стоянного тока. Для регулирования тока возбуждения Iв в цепи обмотки включено сопротивление r_р. При таком возбуждении ток Iв не зависит от тока в якоре Iя.

Недостатком генераторов независимого возбуждения является потребность в дополнительном источнике энергии. Несмотря на то что этот источник обычно имеет малую мощность (несколько процентов мощности генераторов), необходимость в нем является большим неудобством, поэтому генераторы независимого возбуж­дения находят очень ограниченное применение только в машинах высоких напряжений, у которых питание обмотки возбуждения от цепи якоря недопустимо по конструктивным соображениям.

Генераторы с самовозбуждением в зависимости от включения обмотки возбуждения могут быть параллельного (рис. 143, б), по­следовательного (рис. 143, в) и смешанного (рис. 143, г) возбуж­дения.

У генераторов параллельного возбуждения ток мал (несколько процентов номинального тока якоря), и обмотка возбуждения имеет большое число витков. При последовательном возбуждении ток возбуждения равен току якоря и обмотка возбуждения имеет малое число витков.

При смешанном возбуждении на полюсах генератора помеща­ются две обмотки возбуждения — параллельная и последователь­ная.

Процесс самовозбуждения генераторов постоянного тока про­текает одинаково при любой схеме возбуждения. Так, например, в генераторах параллельного возбуждения, получивших наиболее широкое применение, процесс самовозбуждения протекает следую­щим образом.

Какой-либо первичный двигатель вращает якорь генератора, магнитная цепь (ярмо и сердечники полюсов) которого имеет не­большой остаточный магнитный поток Ф₀. Этим магнитным пото­ком в обмотке вращающегося якоря индуктируется э. д. с. Е₀, со­ставляющая несколько процентов номинального напряжения ма­шины.

Под действием э. д. с. Е₀ в замкнутой цепи, состоящей из якоря и обмотки возбуждения, протекает ток Iв. Намагничивающая сила обмотки возбуждения Iвw (w— число витков) направлена согласно с потоком остаточного магнетизма, увеличивая магнитный поток машины Ф, что вызывает увеличение как э. д. с. в обмотке якоря Е, так и тока в обмотке возбуждения Iв. Увеличение последнего вызывает дальнейшее увеличение Ф, что в свою очередь увели­чивает Е и Iв.

Из-за насыщения стали магнитной цепи машины самовозбуж­дение происходит не беспредельно, а до какого-то определенного напряжения, зависящего от скорости вращения якоря машины и сопротивления в цепи обмотки возбуждения. При насыщении стали Магнитной цепи увеличение магнитного потока замедляется и про­цесс самовозбуждения заканчивается. Увеличение сопротивления в цепи обмотки возбуждения уменьшает как ток в ней, так и маг­нитный поток, возбуждаемый этим током. Поэтому уменьшается э.д. с. и напряжение, до которого возбуждается генератор.

Изменение скорости вращения якоря генератора вызывает из­менение э.д. с, которая пропорциональна скорости, вследствие чего Изменяется и напряжение, до которого возбуждается генератор.

Самовозбуждение генератора будет происходить лишь при определенных условиях, которые сводятся к следующим:

1. >Наличие потока остаточного магнетизма. При отсутствия этого потока не будет создаваться э. д. с. Е₀, под действием котором в обмотке возбуждения начинает протекать ток, так что возбуждение генератора будет невозможным. Если машина размагничена и не имеет остаточного намагничивания, то по обмотке возбуждения надо пропустить постоянный ток от какого-либо постороннего источника электрической энергии. После отключения обмотки возбуждения машина будет иметь вновь остаточный магнитный поток.

2. Обмотка возбуждения должна быть включена согласно с потоком остаточного магнетизма, т. е. так, чтобы намагничивающая сила этой обмотки увеличивала поток остаточного магнетизма.

При встречном включении обмотки возбуждения ее намагничивающая сила будет уменьшать остаточный магнитный поток и при длительной работе может полностью размагнитить машину. Если обмотка возбуждения оказалась включенной встречно, то необходимо изменить направление тока в ней, т. е. поменять ме­стами провода, подходящие к зажимам этой обмотки.

3. Сопротивление цепи обмотки возбуждения должно быть чрезмерно большим, при очень большом сопротивлении цепи воз­буждения самовозбуждение генератора невозможно.

4. Сопротивление внешней нагрузки должно быть велико, так как при малом сопротивлении ток возбуждения будет также мал и самовозбуждения не произойдет.

39 ХАРАКТЕРИСТИКИ ГЕНЕРАТОРОВ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Характеристики генератора определяют его рабочие свойства и представляют зависимость между основными величинами, которы­ми являются э. д. с. в обмотке якоря Е, напряжение на его зажи­мах и, ток в якоре I_я, ток возбуждения I_в и скорость вращения якоря п.

Характеристики представляют собой зависимости между двумя из указанных основных величин при неизменных остальных. Эти зависимости имеют различный вид для генераторов разных типов.

Снятие всех характеристик машины производится при постоянной скорости вращения якоря, так как при изменении скорости зна­чительно изменяются все характеристики генератора.

Характеристика холостого хода генератора представляет собой зависимость между э. д. с. в якоре и током возбуждения, снятую при отсутствии нагрузки и постоянном числе оборотов.

Для генераторов независимого возбуждения при отсутствий; нагрузки (холостой ход) ток в якоре равен нулю. Так как э.д.с, индуктированная в обмотке якоря, равна Е = СпФ, то при постоян­ной скорости вращения э. д. с. окажется прямо пропорциональной магнитному потоку. Поэтому в измененном масштабе характери­стика холостого хода представляет магнитную характеристику машины.

При Iв=0 магнитная цепь машины (главным образом ярмо) имеет некоторый остаточный магнитный поток Ф₀, который индукти­рует в обмотке якоря э.д. с. Е₀ (рис. 144, а). Эта э.д.с. составляет несколько процентов (2—5%) номинального напряжения машины. С увеличением тока в обмотке возбуждения увеличивается как магнитный поток, так и э. д. с, индуктированная в обмотке якоря. Таким образом, при постоянном постепенном увеличении I_в увели­чивается и э.д.с. (кривая 1). Если после снятия восходящей ветви зависимости от точки А начать постепенно уменьшать ток возбуж­дения I_в, то э.д. с. также начнет уменьшаться, но за счет намагни­чивания стали нисходящая ветвь (кривая 2) пойдет несколько выше

восходящей ветви этой характеристики. Изменяя I_в не только по величине, но и по направлению, можно снять весь цикл перемагничивания стали машины.

Практически восходящая и нисходящая ветви магнитной харак­теристики имеют крайне незначительное расхождение, и за основ­ную характеристику принимается средняя зависимость (кривая 3).

На рис. 144, б показаны характеристики холостого хода, снятые при различных скоростях вращения якоря генератора.

Кривая 1 соответствует вращению якоря машины с номиналь­ной скоростью п_н, указанной в паспорте генератора. Для всех ма­шин нормального типа точка номинального напряжения (точка А) находится на перегибе магнитной характеристики, что соответству­ет наиболее удачным рабочим и регулировочным свойствам гене­ратора.

Выбор точки номинального напряжения на линейном участке Магнитной характеристики приводит к резким изменениям напряже­ния на зажимах генератора при изменениях нагрузки, так как не­значительные изменения намагничивающей силы вызывают резкие изменения э.д. с. Выбор этой точки на пологом участке магнитной Характеристики приводит к ограничению регулирования напряжения на зажимах генератора, так как для изменения э. д. с. требуются очень большие изменения тока возбуждения.

При изменении скорости вращения якоря генератора изменит свое положение характеристика холостого хода, так как э. д. с. про­порциональна скорости. При n’>n_н характеристика холостого хода пойдет выше (кривая 2), а при n"<n_н — ниже (кривая 3), чем при номинальной скорости.

Следовательно, при изменении скорости вращения якоря точка номинального напряжения окажется либо на линейном (точка В) либо на пологом (точка С) участке магнитной характеристики, что вызывает изменение всех характеристик генератора. Поэтому первичный двигатель для вращения якоря генератора надо выбрать так, чтобы его скорость была близкой к номинальной скорости генератора.

Для генераторов параллельного возбуждения при холостом ходе ток в якоре равен току возбуждения (Iя=Iв). Так как этот ток составляет малую величину (несколько процентов номинально­го тока генератора), то напряжение на зажимах машины при хо­лостом ходе будет примерно равным э.д. с. и характеристика холостого хода этого генератора практически совпадает с характеристикой генератора независимого возбуждения. Однако весь цикл перемагничивания в генераторах параллельного возбуждения снять нельзя, так как при изменении направления тока в обмотке возбуждения магнитный поток ее будет направлен встречно потоку оста­точного магнетизма и самовозбуждение генератора окажется невоз­можным.

Для генератора последовательного возбуждения характеристи­ка холостого хода смысла не имеет, так как при холостом ходе в якоре и обмотке возбуждения ток равен нулю, и характеристика может быть снята только по схеме независимого возбуждения. Для этого обмотка возбуждения генератора должна быть включена в сеть какого-либо независимого источника тока.

Для генераторов смешанного возбуждения характеристика холостого хода совпадает с характеристикой генератора параллель­ного возбуждения.

Внешняя характеристика представляет собой зависимость напря­жения на зажимах генератора от тока нагрузки. Эта характеристи­ка соответствует естественным условиям работы машины, т. е. ма­шина нерегулируема (сопротивление цепи возбуждения rв посто­янно) и снимается при неизменной скорости вращения.

Для генераторов независимого возбуждения при постоянном rв неизменен также и ток возбуждения Iв. Внешние характеристики такого генератора показаны на рис. 145.

Кривая 1 представляет собой внешнюю характеристику, снятую на понижение напряжения. Для снятия этой характеристики уста­навливается такой ток в обмотке возбуждения, чтобы при холостом ходе генератора напряжение на его зажимах было равно номиналь­ному. Затем нагрузка генератора возрастает при неизменном токе в обмотке возбуждения. С возрастанием нагрузки (тока в якоре

генератора Iя) увеличивается как падение напряжения в сопротивле­нии его обмотки, так и размагничивающее действие реакции якоря, что вызывает понижение напряжения. При изменении нагрузки от нуля до номинальной напряжение на зажимах генератора умень­шается на величину ΔUпн.

При снятии характеристики на повышение напряжения (кривая 2) устанавливается такой ток возбуждения, чтобы при номинальной нагрузке генератора напряжение на его зажимах было равно номинальному, после чего нагрузка генера­тора уменьшается.

С уменьшением нагрузки (тока в якоре) также уменьшается как паде­ние напряжения в сопротивлении об­мотки якоря и щеточных контактах, так и размагничивающее действие ре­акции якоря, что вызывает повышение напряжения. При изменении нагрузки от номинальной до 0 напряжение на зажимах генератора увеличивается на величину ΔUпн. За счет насыщения стали повышение напряжения будет меньше, чем понижение, так. кап размагничивающее действие реакции якоря будет сказываться тем сильнее, чем меньше степень насыщения стали.

В генераторах параллельного возбуждения при постоянном со­противлении цепи возбуждения гв ток возбуждения не остается постоянным, так как зависит от напряжения на зажимах генератора которое пои изменении нагрузки меняется. В генераторах независимого возбуждения увеличение нагрузки вызывает понижение напряжения под воз­действием падения напряжения в сопротив­лении машины и реакции якоря (кривая 1 на рис. 146).

В генераторах параллельного возбужде­ния при уменьшении напряжения также уменьшается ток возбуждения, что вызывает уменьшение магнитного потока и понижение напряжения. Следовательно, при увеличении нагрузки напряжение на зажимах генерато­ра этого типа уменьшается в большей мере (кривая 2), чем в генераторах независимого возбуждения, так как, помимо понижения напряжения за счет падения напряжения, в сопротивлении машины и реакции якоря, происходит также понижение напряжения за счет уменьшения тока возбуждения.

Уменьшение внешнего сопротивления нагрузки вызывает увеличение тока до некоторого значения Iмакс, не превышающего номи­нальный ток более чем в 2-2,5 раза. При дальнейшем уменьшении

внешнего сопротивления ток уменьшается и при коротком замыкать будет значительно меньше номинального. Уменьшение сопротивления нагрузки вызывает уменьшение тока возбуждения, так как на­пряжение генератора понижается. Если ток возбуждения уменьшился настолько, что машина оказалась размагниченной, то э. д. с. понижается в большей степени, чем сопротивление нагрузки, что: вызывает уменьшение тока в якоре.

При коротком замыкании генератора параллельного возбуждения ток I_в равен нулю, и обмотка возбуждения не создает магнитного потока. Поэтому в обмотке якоря будет э. д. с. только от остаточного магнитного потока Е₀, имеющая малое значение, и, следо­вательно, ток короткого замыкания I_к будет также мал.

Несмотря на малое значение установившегося тока короткого замыкания нельзя сказать, что для генераторов этого типа режим короткого замыкания не представляет опасности. При внезапном коротком замыкании такого генератора ток в обмотке возбуждения мгновенно уменьшиться до нуля не может, так же как и магнитный поток. Поэтому в обмотке яко­ря в момент короткого замыкания будет индуктирована большая э. д. с. и проте­кает ток во много раз больше номиналь­ного, вследствие чего создается интенсивное искрение под щетками, переходящее в круговой огонь, и машина может быть выведена из строя.

Внешняя характеристика на повышение напряжения у гене­ратора параллельного возбуждения (кривая 3) имеет такой же вид, как у генератора независимого возбуждения.

Для генератора последовательного возбуждения внешняя харак­теристика показана на рис. 147. В генераторах этого типа ток возбуждения равен току якоря (I_в=I_я), и при холостом хода (Iя=0) в обмотке якоря будет создана э. д. с. за счет остаточного магнетизма Ео; С увеличением нагрузки также увеличится ток в обмотке возбуждения, что вызывает увеличение э. д. с. (кривая 1). Напряжение на зажимах генератора при нагрузке меньше э. д. с. вследствие падения напряжения в сопротивлении машины и реак­ции якоря (кривая 2). Таким образом, у генератора последова­тельного возбуждения напряжение резко меняется с изменением нагрузки, поэтому они не нашли широкого применения.

В генераторах смешанного возбуждения возможно согласное и встречное включения последовательной и параллельной обмоток.

При согласном включении обмоток возбуждения результирую­щая намагничивающая сила, создающая магнитный поток, равна сумме намагничивающих сил параллельной и последовательной об­моток, а при встречном включении — разности этих намагничивающих сил.

На рис. 148 показаны внешние характеристики генератора сме­шанного возбуждения.

Увеличение нагрузки такого генератора вызывает уменьшение напряжения на его зажимах за счет падения напряжения в его со­противлении и реакции якоря. Однако с увеличением нагрузки возрастает также ток в последовательной обмотке возбуждения. Поэтому при согласном включении обмоток увеличение нагрузки будет вызывать увеличение магнитного потока и э. д. с. обмотки якоря. Если э. д. с. с увеличением нагрузки возрастает на величи­ну, равную понижению напряжения генератора за счет падения напряжения в его сопротивлении и реакции якоря, то напряжение на зажимах генератора будет практически оставаться неизменным при изменении нагрузки от холосто­го хода до номинальной (кривая 1).

Такой генератор, называемый нор­мально возбужденным, не требует изменения тока возбуждения при из­менениях нагрузки. При уменьшении числа витков последовательной об­мотки э. д. с. с возрастанием нагруз­ки будет увеличиваться в меньшей степени и не будет компенсировать понижения напряжения, так что на­пряжение на зажимах генератора будет уменьшаться (кривая 2), т. е. генератор недовозбужден. Если число витков последовательной об­мотки возбуждения больше, чем то, которое соответствует нормальному возбуждению машины, то генератор окажется перевозбужденным и на­пряжение на его зажимах будет увеличиваться с увеличением нагрузки (кривая 3).

При встречном включении обмоток возбуждения внешняя харак­теристика подобна этой зависимости для генератора параллель­ного возбуждения (кривая 4), однако токи максимальный /м и ко­роткого замыкания Iк у этого генератора будут меньше соответ­ствующих токов генератора параллельного возбуждения за счет размагничивающего действия намагничивающих сил последова­тельной обмотки.

Наиболее часто применяют генераторы нормально возбужден­ные, а также перевозбужденные генераторы, позволяющие компен­сировать падение напряжения в линии, соединительных проводах и т. д. с тем, чтобы напряжение на нагрузке оставалось постоян­ным при изменении тока.

Генераторы со встречным включением обмоток возбуждения не обеспечивают постоянства напряжения и широкого применения не нашли. Их используют в тех случаях, когда необходимо ограничить токи коротких замыканий (например, при электросварке).

Регулировочная характеристика генератора показывает, в какое мере следует изменить ток в обмотке возбуждения для того, чтобы напряжение на зажимах генератора оставалось постоянным при изменении тока нагрузки.

Таким образом, регулировочная характеристика генератора представляет собой зависимость тока возбуждения от тока нагрузки, снимаемая при постоянном напряжении на зажимах генератора

В генераторах независимого и параллельного возбуждения! увеличением тока нагрузки необходимо увеличить ток возбуждения для того, чтобы скомпенсировать падение напряжения на внутреннем сопротивлении машины и размагничивающее действие по­тока реакции якоря для обеспечения постоянства напряжения.

В генераторах смешанного возбуждения (нормально возбуж­денных) напряжение при изменении нагрузки не претерпевает из­менений, и, следовательно, необходимость регулирования тока возбуждения отпадает, т. е. регулировочная характеристика в таких генераторах не имеет смысла, так как ток возбуждения постоянен, при изменениях тока нагрузки.

Работа машины постоянного тока в режиме генератора

При независимом возбуждении (рис. 2.13, рис. 2.14) обмотка возбуждения (намагничивания) W_Н питается от отдельного источника питания ИПН, которым может служить аккумуляторная батарея, выпрямитель, вспомогательная маломощная машина постоянного тока.

В генераторах с независимым возбуждением можно в широких пределах регулировать ЭДС.

Согласно (2.13) , ЭДС генератора можно регулировать изменяя магнитный поток возбуждения Ф_В или частоту вращения якоря генератора n. Магнитный поток возбуждения, согласно (2.4) пропорционален току I_В в обмотке возбуждения, который можно регулировать изменяя напряжение, подаваемое на обмотку возбуждения U_В (I_В=U_В/R_В), где R_В — активное сопротивление обмотки возбуждения)

В режиме нагрузки рабочее напряжение генератора меньше ЭДС в якоре на величину падения напряжения на внутренних цепях генератора.

где R_Г – внутреннее сопротивление генератора (обмотки якоря и переходных сопротивлений щеток).

Обмотка якоря выполняется медным или алюминиевым проводом большого сечения, а щетки имеют значительную контактную площадь. Поэтому внутреннее сопротивление генератора мало. Если в режиме нагрузки магнитный поток возбуждения не меняется, то внешняя характеристика генератора будет пологопадающей.

Для получения жестких или падающих внешних характеристик на основных полюсах генератора кроме намагничивающей обмотки размещают дополнительную обмотку W_Д. Эта обмотка включается последовательно в цепь нагрузки (рис. 2.14), причем таким образом, чтобы создаваемый магнитный поток был направлен согласно с потоком намагничивания если необходимо получить жесткую характеристику или навстречу потоку намагничивания для получения падающей внешней характеристики.

Рабочее напряжение генератора в режиме нагрузки при этом определится выражением

При работе в режиме нагрузки ток протекающий по обмотке якоря создает магнитный поток реакции якоря Ф_Я . Этот поток приводит к смещению нейтральных линий генератора и величина этого смещения будет зависеть от величины тока нагрузки.

Смещение нейтрали с линии, на которой установлены главные щетки генератора приведет к снижению ЭДС генератора и может вызвать повышенное искрение на щетках и интенсивный износ щеток и коллектора.

Для устранения влияния потоков якоря на положение нейтрали в генераторе устанавливают добавочные полюсы (поз. 5 на рис. 2.2). Обмотки дополнительных полюсов W_ДП включают последовательно с обмоткой якоря по ним протекает весь ток нагрузки. Подключают обмотки дополнительных полюсов таким образом, чтобы создаваемый ими магнитный поток был направлен встречно потоку реакции якоря и компенсировал его влияние на основной магнитный поток машины при любых токах нагрузки. Обмотки дополнительных полюсов обеспечивают также улучшение коммутации и уменьшение искрения на щетках. С этой же целью дополнительные полюсы устанавливается в двигателях средней и большой мощности. У генератора по направлению вращения за основным полюсом должен следовать дополнительный полюс противоположной полярности. У двигателя эти полюсы должны иметь одинаковую полярностью В двигателях и генераторах малой мощности дополнительные полюса не устанавливаются.

В генераторах с самовозбуждением обмотка намагничивания питается от самого генератора. При этом применяется схема с параллельным возбуждением. Принципиальная электрическая схема генератора с самовозбуждением приведена на рис. 2.15. Цепь возбуждения включает обмотку возбуждения и регулировочный реостат R1.

Рисунок 2.15 –Схема генератора с самовозбуждением

Каждая машина постоянного тока обладает некоторым остаточным магнитным потоком, так как на заводе-изготовителе она подвергается испытаниям, во время которых намагничивается ее магнитная система. При вращении якоря генератора в поле остаточного магнетизма полюсов в обмотке якоря индуктируется первоначально небольшая ЭДС, которая вызывает в обмотке возбуждения (намагничивания) W_Н небольшой ток.

Магнитный поток этой обмотки направлен согласно с потоком остаточного магнетизма. В результате ЭДС в обмотке якоря несколько увеличится, что приводит к дальнейшему возрастанию тока в обмотке W_Н, а значит и ЭДС генератора.

Таким образом происходит самовозбуждение генератора до определенного напряжения холостого хода. Величина напряжения холостого хода определяется параметрами генератора и сопротивлением регулировочного реостата R1.

Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:

Генераторный режим работы машины

генераторы постоянного тока широко используют в различных промышленных, транспортных и других установках для питания электроприводов с широким регулированием скорости вращения. Для вращения генераторов употребляют электродвигатели переменного тока, паровые турбины или двигатели внутреннего сгорания.

Свойства генераторов постоянного тока определяются в основном способом питания их обмоток возбуждения. В зависимости от этого различают генераторы независимого возбуждения и самовозбуждения.

.Генераторы независимого возбуждения бывают с электромагнитным возбуждением (рис. 8.1, а), в которых обмотка возбуждения ОВ питается постоянным током от постороннего источника , и с постоянными магнитами. Генераторы последнего типа изготавливают для машин сравнительно малой мощности.

Рекомендуемые материалы

В зависимости от способа включения обмоток генераторы с са-мовозбуждением делят на генераторы параллельного возбуждения (шунтовые), последовательного (сериесные) и смешанного возбуждения (компаундные).

На рис. 8.1, а, б, в, г изображены принципиальные схемы гене-раторов соответственно независимого, параллельного, последовательного и смешанного возбуждения. Здесь Я — якорь, ОВ — обмотка возбуждения, U и U_В — напряжения на зажимах генератора и цепи возбуждения, — ток якоря, I — ток, отдаваемый генератором в сеть, — ток возбуждения.

В генераторе независимого возбуждения и в общем случае . В генераторе параллельного возбуждения и . В генераторе последовательного возбуждения , то есть возбуждение генератора зависит от его нагрузки. Генератор смешанного возбуждения имеет две обмотки возбуждения — параллельную 0В₁ и последовательную ОB₂, МДС которых могут либо складываться, либо вычитаться. Во всех случаях на возбуждение генератора тратится 1-3 % от его номинальной мощности.

Обмотки возбуждения у генераторов параллельного возбуждения имеют большое число витков малого сечения, а у генераторов последовательного возбуждения — относительно малое число витков большого сечения. В цепях обмоток параллельного возбуждения, а часто и независимого включают реостаты для регулирования тока возбуждения (рис. 8.1).

Мощные машины постоянного тока имеют независимое возбуждение. Машины малой и средней мощности — параллельное или смешанное возбуждение. Генераторы с последовательным возбуждением применяются крайне редко.

8.2. Энергетическая диаграмма.

Уравнение вращающих моментов.

Получаемая от первичного двигателя механическая мощность за вычетом потерь механических магнитных и добавочных преобразуется в якоре в электромагнитную мощность . Часть тратится на электрические потери в цепи якоря (в обмотках якоря, добавочных полюсов и компенсационной и в переходном сопротивлении щеточного контакта), остальная представляет полезную мощность , отдаваемую потребителям.

мую потребителям. Мощность на возбуждение поступает от постороннего источника тока.

На основании изложенного для генератора независимого возбуждения

(8.1)

. (8. 2)

Энергетическая диаграмма генератора постоянного тока представлена на рис. 8.2.

Если все члены уравнения (8.2) разделить на угловую скорость вращения якоря , то получим уравнение моментов для установившегося режима работы:

(8.3)

Здесь

(8.4)

— приложенный к валу вращающий момент первичного двигателя;

(8.5)

— электромагнитный момент, развиваемый якорем;

(8.6)

тормозной момент, соответствующий потерям на трение магнитным и добавочным потерям , которые покрываются за счет механической мощности. В дальнейшем индекс электромагнитного момента и мощности опускаем.

В переходных периодах, когда изменяется скорость вращения, возникает динамический момент

(8.7)

где момент инерции вращающихся частей генератора. Дина-

мический момент соответствует изменению кинетической энергии вращающихся масс. Если момент />> 0 он является тормозным. В этом случае кинетическая энергия вращающихся масс увеличивается за счет работы первичного двигателя. Если момент />< 0, он действует в направлении вращения и является движущим, поддерживая вращение за счет уменьшения кинетической энергии вращающихся масс.

В общем случае, при

. (8.8)

(8.9)

соответствующий статическим силам, называют статическим моментом.

Поэтому можно написать

. (8.10)

В вышеприведенных формулах — электромагнитный момент генератора по (4.14), , являющийся в генераторе тормозным моментом.

8.3. Уравнение напряжений

Нагруженный генератор постоянного тока (рис. 8.3, а) можно представить схемой (рис. 8.3, б) и, используя второй закон Кирхгофа, написать для этой схемы уравнение

, (8.11)

где – сопротивления внешней цепи (нагрузки), переходного контакта

щетки и обмотки якоря, соответственно.

Падение напряжения на сопротивлении внешней цепи определяет величину напряжения на зажимах машины. Поэтому, представив , уравнение (8.11) можно переписать в виде

(8.I2)

откуда напряжение генератора

(8.13)

Из (8.13) следует, что с ростом нагрузки (при той же Е) напряжение на зажимах машины падает.

Чтобы сохранить напряжение генератора постоянным при переменных нагрузках необходимо вместе с изменением нагрузки изменять и ЭДС генератора, воздействуя на ток возбуждения или скорость вращения, так как на основании (4.5) ЭДС генератора .

Из (8.13) ток нагрузки генератора

(8.I4)

определяется разностью между его ЭДС и напряжением сети. Сумму внутренних сопротивлений генератора принято считать постоянной, поскольку изменение сопротивления щеточного контакта невелико.

8.4. Генераторы независимого возбуждения

Свойства генераторов анализируют по характеристикам — зависимостям между основными величинами, определяющими работу генераторов. К таким величинам относят напряжение на зажимах , ток возбуждения , ток якоря или нагрузки , частоту вращения п. Обычно генераторы работают при .

Основные характеристики генераторов: холостого хода, короткого замыкания, внешняя, регулировочная, нагрузочная.

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

Характеристика холостого хода (х. х. х.) представляет зависимость напряжения или ЭДС якоря Е от тока возбуждения при холостом ходе и . Характеристику снимают экспериментально по схеме (рис. 8.1, а) при отключенном рубильнике.

В машине всегда имеется остаточный магнитный поток, поэтому при на зажимах генератора получается напряжение

(рис.8.4). Обычно от номинального напряжения .

При изменении тока от до наибольшего значения , напряжение растет по кривой 1 до значения . Обычно .

При холостом ходе якорь генератора независимого возбуждения включен только на вольтметр с относительно большим сопротивлением, поэтому можно считать, что

Зависимость повторяет в некотором масштабе зависимость , т. е. представляет характеристику намагничивания машины. При снижении тока возбуждения кривая напряжения 2 проходит выше кривой 1 вследствие возросшего значения остаточного магнитного потока. Если при изменить полярность возбуждения и увеличивать в обратном направлении, кривая пройдет через точку D соответствующую значению . Вернувшись к значению тока возбуждения равному нулю получим полную петлю гистерезиса. Штриховой линией на рис. 8.4 показана расчетная x. х. х., которая имеет в начальной части прямолинейный характер вследствие того, что при малых токах возбуждения почти вся МДС идет на проведение магнитного потока через зазор, т. е. среду с постоянной магнитной проницаемостью. Далее идет средненасыщенная часть характеристики холостого хода — колено кривой, а затем ее сильнонасыщенная часть.

Точка N, соответствующая номинальному напряжению , обычно лежит на колене кривой, так как при работе машины на прямолинейной части кривой напряжение генератора неустойчиво, а при работе на насыщенной части кривой ограничивается возможность регулирования напряжения и возрастают магнитные потери.

По характеристике холостого хода можно судить о насыщении магнитной цепи генератора при номинальном режиме работы.

Характеристика короткого замыкания (х. к. з.) — зависимость тока якоря от тока возбуждения генератора , которую снимают при замыкании выходных зажимов цепи якоря накоротко , . Тогда из уравнения ( 8.13) следует

, (8.15)

то есть при коротком замыкании генератора его ЭДС равна только падению напряжения в цепи якоря. Обычно характеристику снимают до токов .

При ЭДС Е обычно не превышает нескольких процентов от номинального напряжения. В этих условиях можно считать, что магнитная цепь генератора является ненасыщенной и что характеристика холостого хода на этом участке представляет прямую линию. Поэтому и характеристика короткого замыкания имеет прямую линию (рис. 8.5).

Так как в машине имеется остаточный магнитный поток, то при в цепи якоря наводится ЭДС Е = 0в (рис.8.6) и протекает ток короткого замыкания . В крупных машинах этот ток близок к номинальному или даже больше его. Поэтому перед опытом короткого замыкания машину целесообразно размагнитить, питая обмотку возбуждения на холостом ходу током обратного направления, при котором U = 0 . В размагниченной машине характеристика короткого замыкания начинается с нуля.

Начальные ветви характеристики холостого хода и характеристики короткого замыкания дают возможность построить характеристический треугольник для какого-нибудь тока, например, номинального .

Для этого продолжим прямые 1 и 2 (рис.8.6) до пересечения с осью абсцисс в точке , которую примем за новое начало координат. Отложим по оси ординат в масштабе отрезок и определим по характеристике короткого замыкания отрезок , представляющий полную МДС короткого замыкания при выраженную в масштабе тока возбуждения .

Эта МДС должна быть достаточна, чтобы скомпенсировать МДС реакции якоря и создать ЭДС .

На оси ординат откладываем отрезок и определяем по характеристике холостого хода ток возбуждения , необходимый для создания в обмотке якоря ЭДС Е; тогда отрезок (рис. 8.5) представляет МДС возбуждения, компенсирующую реакцию якоря при токе . Треугольник ABC со сторонами и является характеристическим треугольником генератора при заданном токе короткого замыкания.

В условиях опыта короткого замыкания магнитная цепь машины не насыщена, а построенный характеристический треугольник учитывает только продольную реакцию якоря, вызванную случайным или сознательным сдвигом щеток с геометрической нейтрали и отклонением коммутации от прямолинейной.

При установке щеток на геометрической нейтрали катет треугольника равен МДС коммутационной реакции якоря и характеризует качество коммутации. При установке щеток на геометрической нейтрали и прямолинейной коммутации треугольник ABC вырождается в прямую.

По характеристическому треугольнику определяют реакцию якоря и падение напряжения в цепи якоря. Его строят для нахождения реакции якоря по экспериментальным данным и используют для построения некоторых характеристик машины, если они не могут быть сняты экспериментально.

Внешняя характеристика выражает зависимость напряжения генератора от тока нагрузки при неизменном значении тока возбуждения: при .

У генераторов независимого возбуждения внешняя характеристика падающая: по мере увеличения нагрузки (тока якоря) напряжение генератора уменьшается из-за роста падения напряжения на сопротивлении якорной цепи (см. уравнение напряжения (8.13)) и размагничивающего действия МДС обмотки якоря, уменьшающей магнитный поток, а следовательно и ЭДС якорной обмотки.

Внешнюю характеристику рекомендуется снимать при таком возбуждении , когда и (номинальный режим). При переходе к холостому ходу (напряжение возрастает на определенную величину (рис.8.7), которая называется номинальным изменением напряжения генератора. В генераторах независимого возбуждения

Точка внешней характеристики с определяет значение тока короткого замыкания машины при полном возбуждении. Сопротивление мало и ток в 5-15 раз превышает , который опасен для машины, так как возникает круговой огонь, большие механические усилия и моменты вращения.

Регулировочная характеристика при

определяет закон изменения тока возбуждения, для поддержания величины напряжения на зажимах машины неизменным при изменении нагрузки. По зависимости напряжения на якоре от тока в нем находят характер кривой

У генераторов с независимым возбуждением регулировочные характеристики возрастающие, что объясняется падающим характером внешних.

С увеличением тока нагрузки I ток возбуждения не-обходимо несколько увеличить, чтобы компенсировать падение напряжения и действие реакции якоря. При переходе от холостого хода с , к номинальной нагрузке увеличение тока возбуждения составляет 15-25 % (рис.8.8).

Нагрузочная характеристика показывает ту же зависимость, что и характеристика холостого хода, но при некотором токе в якоре, неизменном на протяжении опыта: при

Вследствие падения напряжения на сопротивлениях якорной обмотки и размагничивающего действия МДС обмотки якоря нагрузочные характеристики генераторов независимого возбуждения проходят ниже и правее характеристики холостого хода (рис.8.9, кривая 2).

В машине, нагруженной током I , номинальное напряжение , определенное по кривой 2 (рис.8.9), равно отрезку АВ. Тот же ток возбуждения обеспечивает на холостом ходу напряжение = AD . Разность отрезков ВА = AD — DB = — DU определяет величину напряжения машины с учетом падения на сопротивлениях якорной цепи () и размагничивающей составляющей МДС якоря СД. Если реакция якоря отсутствует, то напряжение в нагруженной машине обеспечивает ток возбуждения : созданное при этом напряжение U = AC за вычетом падения дает .

Фактически номинальное напряжение U обеспечивается только током ОА. Следовательно, отрезок LA = OA – OL – есть МДС размагничивающей реакции якоря в масштабе тока возбуждения.

Треугольник КСВ с катетами ВС = (в масштабе напряжений) и КС = (в масштабе тока возбуждения) является характеристическим треугольником. Катет КС при ненасыщенном магнитопроводе определяет продольную составляющую МДС якоря , так как в этих условиях поперечная МДС не изменяет поля в зазоре.

В насыщенном магнитопроводе по катету находят полную МДС якоря , так как в условиях насыщения поперечная МДС становится также размагничивающей.

С помощью характеристического треугольника и характеристики холостого хода можно построить нагрузочную характеристику, не проводя опыта.

8.5. Генераторы с самовозбуждением

Самовозбуждение генераторов (см. рис. 8.1, б,в,г) произойдет при выполнении следующих условий:

1. Машина имеет остаточный магнитный поток.

2. Ток в обмотке возбуждения течет в таком направлении, что создаваемый им поток DФ совпадает с остаточным потоком увеличивая результирующее поле в зазоре.

3. Сопротивление цепи возбуждения машины меньше критического.

Для самовозбуждения достаточно, чтобы остаточный поток составлял 2–3 % от номинального. Магнитный поток такого значения практически всегда имеется в уже работавшей машине. Вновь изготовленную машину или машину, которая по каким-либо причинам размагнитилась, необходимо намагнитить, пропуская через обмотку возбуждения ток от постороннего источника.

При соблюдении необходимых условий процесс самовозбуждения протекает следующим образом.

Небольшая ЭДС, индуктируемая в якоре остаточным магнитным потоком, создает в обмотке возбуждения малый ток />. Ток увеличивает поток полюсов, а следовательно, и ЭДС, которая обусловливает дальнейшее увеличение />и т. д. Такой лавинообразный процесс самовозбуждения продолжается до тех пор, пока напряжение генератора не достигнет установившегося значения.

Если подключение концов обмотки возбуждения или направление вращения якоря неправильны, то потечет ток обратного направления, вызывающий ослабление остаточного потока и уменьшение ЭДС до нуля, вследствие чего самовозбуждение невозможно.

Понятие о критическом сопротивлении можно получить из следующих рассуждений.

Для машины, находящейся в процессе самовозбуждения, справедливо уравнение

, (8.16)

где — напряжение на зажимах обмоток якоря и полюсов, меняющееся по характеристике холостого хода (кривая ОКА, рис. 8.10); падение напряжения на сопротивлении обмотки возбуждения, возрастающее по мере увеличения тока по прямой ОА (рис. 8.10), так как сопротивление обмотки ;

— ЭДС самоиндукции обмотки полюсов, индуктируемая

в результате нарастания тока возбуждения.

Из уравнения (8.16) ЭДС самоиндукции:

(8.I7)

и для некоторого значения тока соответствует отрезку МК. Процесс самовозбуждения будет продолжаться до тех пор, пока > 0 и закончится при .

При данных значениях и частоты вращения якоря машина будет устойчиво работать с напряжением в точке пересечения прямой с характеристикой холостого хода. Прямая наклонена к оси абсцисс под углом a, тангенс которого из треугольника ОАВ

, (8.18)

где соответственно масштабы тока и сопротивления.

С изменением сопротивления угол наклона прямой ОА меняется и при некотором сопротивлении прямая ОА становится касательной к начальной части характеристики холостого хода.

Это сопротивление и называют критическим: дальнейшее увеличение сопротивления цепи возбуждения исключает наличие общих точек прямой и кривой характеристики холостого хода, а вместе с этим и возможность самовозбуждения.

Если скорость вращения увеличить, то характеристика холостого хода поднимется выше (пунктирная кривая, рис. 8.10), самовозбуждение окажется возможным и машина будет устойчиво работать в точке N.

Характеристики генераторов параллельного возбуждения. Характеристика холостого хода при и при параллельном возбуждении может быть снята только при одном направлении тока (рис. 8.11), регулируя его реостатом в цепи возбуждения (см. рис. 8.1, б). Попытка изменить направление тока возбуждения после уменьшения его до нуля приводит к размагничиванию машины (к уничтожению остаточной намагниченности) и исключению самовозбуждения. Так как ток мал, то и характер кривой характеристики холостого хода у генератора параллельного возбуждения будет таким же, как и у генератора с независимым возбуждением.

Характеристика короткого замыкания при и 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 также равен нулю.

Внешнюю характеристику генератора снимают при и , то есть без регулирования в цепи возбуждения, при естественных условиях работы.

У генераторов параллельного возбуждения в дополнение к двум факторам снижения напряжения, указанным для генераторов независимого возбуждения, действует третий — уменьшение напряжения на зажимах обмотки возбуждения. Вследствие этого кривая внешней характеристики более крутая (рис. 8.12).При некотором значении тока нагрузки падение напряжения в обмотке якоря становится настолько большим, что ток возбуждения оказывается меньшим, чем это необходимо для поддержания заданного напряжения U, а вместе с ним и тока . Машина переходит работать на прямолинейный участок кривой намагничивания, и напряжение на ее зажимах снижается до значения, определяемого потоком остаточной намагниченности. ЭДС остаточной намагниченности определяет и величину тока короткого замыкания. Установившееся значение тока короткого замыкания

(8.19)

значительно меньше, чем у генераторов независимого возбуждения.

В переходных режимах эти токи значительно выше приведенных.

Регулировочную при и и нагрузочную при и характеристики снимают также как и у генератора независимого возбуждения. Поскольку и малы, то мало и их влияние на падение напряжения в цепи якоря. Поэтому указанные характеристики получаются практически такими же, как и у генераторов независимого возбуждения.

Характеристики генератора параллельного возбуждения мало отличаются от характеристик генератора независимого возбуждения, кроме внешней.

В генераторах последовательного возбуждения и при имеются только две независимые переменные: U и I. Вследствие этого генератор имеет только одну характеристику — внешнюю при .

С увеличением тока I растут магнитный поток Ф и ЭДС Е. Поэтому по (8.13) с ростом тока I напряжение U растет практически линейно, при достижении насыщения рост U замедляется. При весьма больших токах I напряжение уменьшится, вследствие большой реакции якоря и большого падения напряжения (рис.8.13).

Значительное изменение напряжения при изменении нагрузки приводит к непригодности этого генератора для большинства потребителей.

Генератор смешанного возбуждения при холостом ходе аналогичен генератору параллельного возбуждения, поскольку при ток и магнитный поток последовательной обмотки равны нулю.

Характеристика холостого хода этого генератора повторяет такую характеристику генератора параллельного возбуждения.

Характеристику короткого замыкания можно снять при питании параллельной обмотки от постороннего источника при встречном включении обмотки последовательного возбуждения. При согласном включении обмоток ток короткого замыкания велик уже при остаточном магнитном потоке и .

Нагрузочная характеристика представляет зависимость напряжения от тока параллельной обмотки возбуждения: . При согласном включении последовательной обмотки ее МДС усиливает магнитное поле и нагрузочная характеристика проходит выше, чем в генераторах независимого и параллельного возбуждения. Встречное включение обмоток возбуждения влечет за собой уменьшение результирующего потока в зазоре машины и уменьшает напряжение на зажимах генератора.

Характеристика проходит ниже таковой генераторов других видов возбуждения. На рис. 8.14 представлены кривые: 1 — нагрузочная характеристика генератора смешанного возбуждения при согласном соединении обмоток; 2 — характеристика холостого хода; 3 — нагрузочная характеристика генератора независимого или параллельного возбуждения.

Сопоставление внешних и регулировочных характеристик генераторов различных типов представлено на рис. 8.15. При надлежащем выборе МДС последовательной обмотки и согласном ее включении напряжение на зажимах генератора мало изменяется с изменением нагрузки (кривая 1) и можно добиться практически неизменного напряжения на выходе генератора правильным выбором количества витков последовательной обмотки.

При встречном включении последовательной обмотки возбуждения ее действие эквивалентно размагничивающему действию реакции якоря. С увеличением нагрузки напряжение на зажимах якоря падает (кривая 2).

Встречное включение последовательной и параллельной обмоток применяют в сварочных генераторах и других специальных машинах, где требуется ограничить ток короткого замыкания. Генераторы постоянного тока, выпускаемые отечественной промышленностью, имеют большей частью параллельное возбуждение.

Обычно для улучшения внешней характеристики их снабжают небольшой последовательной обмоткой (один – три витка на полюс).

При необходимости такие генераторы можно включать и по схеме с независимым возбуждением.

8.6. Параллельная работа генераторов постоянного тока

Генераторы постоянного тока могут быть включены параллельно на общие шины, если их напряжение и полярность выводов одинаковы (U₁ = U₂). Перед включением нужно измерить напряжение, разность напряжений и убедиться, что .

Распределение тока между параллельно включенными генераторами зависит от вида их внешних характеристик (рис.8.16). Задаваясь несколькими значениями напряжений можно найти токи и , полный ток нагрузки и зависимости или .

Если их внешние характеристики совпадают, то они будут одинаково нагружены, то есть .

При параллельном включении генераторов со смешанным возбуждением их работа может оказаться неустойчивой (при отсутствии соединения между точками а и б — рис. 8.17). При случайном увеличении (и уменьшении ) Е₁ за счет МДС последовательной обмотки возрастет (Е₂ упадет), что приведет к еще большему возрастанию и уменьшению . Неустойчивость может быть предотвращена электрическим соединением точек а и б (рис. 8.17), которое обеспечивает равномерное распределение тока между последовательными обмотками одинаковых генераторов.

Как регулируют напряжение на зажимах генератора постоянного тока

Регулирование напряжения генератора постоянного тока

Все потребители электрической энергии рассчитаны на определенную величину напряжения, отклонение от которой приводит к изменению их характеристик. Так, понижение напряжения приводит к уменьшению светового потока ламп накаливания, создает затруднение в пуске электродвигателей, уменьшает их скорость вращения и т. п. Повышение напряжения уменьшает срок службы электрооборудования, увеличивает скорость вращения электродвигателей, приводит к ложному срабатыванию различных агрегатов и устройств и т. д.

Напряжение авиационных генераторов зависит от скорости вращения якоря генератора, от нагрузки и от температуры окружающей среды. Все эти параметры не являются для авиационных генераторов постоянными величинами и в определенной степени влияют на их напряжение.

Так, изменение скорости вращения в пределах рабочего диапазона приводит к изменению напряжения генератора до 300%, изменение нагрузки от нуля до номинальной — на величину до 20%, изменение температуры окружающей среды от +50 до — 60° С — на величину до 20% номинальной.

Такое изменение напряжения нарушает нормальную работу потребителей, поэтому возникает необходимость регулировать напряжение. Регулировать напряжение также необходимо и для обеспечения параллельной работы авиационных генераторов.

Регулированием напряжения называется процесс поддержания напряжения постоянным независимо от изменения скорости вращения, нагрузки генератора и температуры окружающей среды.

Устройство, с помощью которого напряжение генератора поддерживается автоматически постоянным, называется регулятором напряжения.

Известно, что напряжение генератора

где I — ток в обмотке якоря генератора;

R_я — сопротивление обмотки якоря генератора; Ф — магнитный поток полюсов; С_е — конструктивная постоянная генератора; n — скорость вращения якоря генератора; Е — ЭДС генератора.

Из приведенной выше формулы видно, что при изменении величины тока нагрузки и скорости вращения якоря генератора его напряжение меняется, и что в то же время его можно поддерживать постоянным, если изменять определенным образом магнитный поток возбуждения генератора, а при электромагнитном возбуждении ток в обмотке возбуждения.

Для регулирования тока возбуждения применяется различные регуляторы напряжения. В зависимости от способа регулирования тока возбуждения генераторов бывают регуляторы напряжения дискретного (импульсного) и реостатного типа.

На старых ВС, где мощность генераторов не превышала 1,5 кВт, применялись вибрационные регуляторы напряжения импульсного типа. При этом способе регулирования сопротивление в цепи обмотки возбуждения изменяется периодическим шунтированием добавочного сопротивления вибрирующими контактами с изменяющимся соотношением между временем замкнутого и разомкнутого состояния контактов.

При больших мощностях генераторов на контактах регулятора получается сильное искрение, которое создает большие помехи радиоприему и приводит к быстрому подгоранию контактов.

В настоящее время на летательных аппаратах применяются угольные регуляторы напряжения реостатного типа. При реостатном способе регулирования в цепь обмотки возбуждения включается реостат, сопротивление которого можно изменять плавно или ступенями.

На более новых ВС применяется электронный регулятор напряжения импульсного типа. Возврат к регулятором дискретного действия был обусловлен появлением мощных коммутаторов, выполненных на полупроводниковых элементах: транзисторах, тиристорах, диодах.

Регулирование напряжения генератора

Напряжение генератора при изменении частоты вращения коленчатого вала двигателя должно поддерживаться на строго определенном уровне, зависящем от потребного зарядного напряжения на выводах полностью заряженной аккумуляторной батареи.

Для того чтобы напряжение генератора не повышалось при увеличении частоты вращения якоря, уменьшают силу тока в обмотке возбуждения, а вместе с ней и магнитный поток, создаваемый этой обмоткой. Для этого, как только напряжение генератора достигает предельно допустимого значения, в цепь обмотки возбуждения последовательно с ней включают резистор. Общее сопротивление соединения резистор — обмотка возбуждения возрастает, а сила тока возбуждения уменьшается, что вызывает падение напряжения генератора. При понижении его ниже допустимого значения резистор замыкается накоротко, т. е. выключается из работы, что приводит к возрастанию силы тока возбуждения и увеличению напряжения генератора. Эти процессы происходят с большой частотой, и на выводах генератора поддерживается среднее значение требуемого напряжения.

Данный принцип регулирования напряжения может быть осуществлен вибрационными реле или контактно-транзисторными и транзисторными регуляторами.

Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:

Рекомендуем для прочтения:

Воздушные линии электропередачи Воздушными называются линии, предназначенные для передачи и рас&shy.
Роль и значение постановлений Пленумов Верховного Суда Российской Федерации и Высшего Арбитражного Суда Российской Федерации в судебной практике Разъяснения Пленума ВС РФ играют существенную роль в преодолении пробелов в правовом регулировании.
Источники права: понятие, виды Источник (форма) права — внешняя форма выражения и закрепления норм права.
Грамматическое оформление в рецептах Названий лекарственных препаратов Все названия лекарственных препаратов прописываются с заглавной буквы.
Общая характеристика рынка капитала .

Регулирование напряжения в цепях постоянного тока

Довольно большое количество промышленных электроприводов и технологических процессов для своего питания используют постоянный ток. Причем в таких случаях довольно часто необходимо изменять значение этого напряжения. Такие виды транспорта как метрополитен, троллейбусы, электрокары и другие виды транспорта получают питающее напряжения из сетей постоянного тока с неизменным напряжением. Но ведь многие из них нуждаются в изменении значения напряжения, подводимого к якорю электродвигателя. Классическими средствами получения необходимых значений являются резистивное регулирование и система генератор-двигатель, или система Леонардо. Но эти системы являются устаревшими, и встретить их можно довольно редко (особенно систему генератор-двигатель). Более современными и активно внедряемыми сейчас являются системы тиристорный преобразователь-двигатель, импульсный преобразователь двигатель. Рассмотрим каждую систему более подробно.

Резисторное регулирование

Для регулирования пускового тока и напряжения, подводимого к электродвигателю, в якорную цепь последовательно якорю (или якорю и обмотке возбуждения в случае двигателя последовательного возбуждения) подключают резисторы:

Таким образом, регулируется ток, подводимый к электрической машине. Контакторы К1, К2, К3 шунтируют резисторы при необходимости изменения какого-либо параметра или координаты электропривода. Этот способ довольно еще широко распространен, особенно в тяговых электроприводах, хотя ему сопутствуют большие потери в резисторах и, как следствие, довольно низкий КПД.

Система генератор-двигатель

В такой системе необходимый уровень напряжения формируется путем изменения потока возбуждения генератора:

Наличие в такой системе трех электромашин, больших массогабаритных показателей и длительного времени ремонта при поломках, а также дорогостоящего обслуживания и большую инерционность такой установки сделали КПД такой машины очень низким. Сейчас систем генератор-двигатель практически не осталось, все они активно заменяются на системы тиристорный преобразователь – двигатель ТП-Д, который обладает рядом преимуществ.

Тиристорный преобразователь – двигатель

Получила свое массовое развитие в 60-х годах, когда начали появляться тиристоры. Именно на их базе были созданы первые статичные маломощные тиристорные преобразователи. Такие устройства подключались напрямую к сетям переменного тока:

Регулирование напряжения происходит путем изменения угла открывания тиристора. Регулирование через тиристорный преобразователь имеет ряд преимуществ перед установкой генератор-двигатель, такие как высокое быстродействие и КПД, плавное регулирование напряжения постоянного и много других.

Преобразователь с промежуточным звеном постоянного напряжения

Здесь все немного сложнее. Чтоб получить постоянное напряжение необходимой величины применяют еще вспомогательные устройства, а именно инвертор, трансформатор, выпрямитель:

Здесь постоянный ток преобразуют в переменный с помощью инвертора тока, потом с помощью трансформатора понижают или повышают (в зависимости от надобности), а потом снова выпрямляют. Значительно удорожает установку наличие трансформатора и инвертора, укрупняет систему, чем снижает КПД. Но есть и плюс – гальваническая развязка между сетью и нагрузкой из – за наличия трансформатора. На практике такие устройства встречаются крайне редко.

Импульсные преобразователи постоянного напряжения

Это пожалуй самые современные устройства регулирования в цепях постоянного тока. Его можно сравнить с трансформатором, поскольку поведение импульсного преобразователя подобно трансформатору с плавно меняющимся количеством витков:

Такие системы активно заменяют электроприводы с резистивным регулированием, путем подключения их к якорю машины последовательно, вместо резистивно-контакторной группы. Их довольно часто применяю в электрокарах, а также довольно большую популярность они обрели в подземном транспорте (метрополитен). Такие преобразователи выделяют минимум тепла, что не нагревает тоннелей и могут реализовывать режим рекуперативного торможения, что является большим плюсом для электроприводов с частым пуском и торможением.

Большим плюсом таких устройств есть то, что они могут осуществить рекуперацию энергии в сеть, плавно регулируют скорость нарастания тока, обладают высоким КПД и быстродействием.

Как регулируют напряжение на зажимах генератора постоянного тока

Работа машины постоянного тока в режиме генератора .

Якорь генератора приводится во вращение каким-либо двигателем, развивающим вращающий момент М 1 . При перемещении проводников обмотки якоря в магнитном поле полюсов в них индуктируется эдс, направление которой определяется правилом правой руки (изо). Если якорь вращается с частотой в минуту n , то в его обмотке индуктируется эдс Е = СnФ .

Если обмотку якоря через щетки замкнуть на какой-либо приемник энергии Rн (сопротивление нагрузки), то через этот приемник и обмотку якоря будет проходить ток I , направление которого в обмотке якоря совпадает с направлением эдс.
В результате взаимодействия этого тока с магнитным полем полюсов создается электромагнитный момент Мэ , направление которого определяется правилом левой руки.
Таким образом, развиваемый машиной электромагнитный момент является тормозным, направленным встречно направлению вращения якоря машины, так что для вращения последнего первичный двигатель должен развивать вращающий момент М 1 достаточный для преодоления электромагнитного тормозного момента, следовательно, машина потребляет механическую энергию.

В случае равновесия моментов, т. е. М 1 = Мэ , якорь машины вращается с неизменной частотой.
При нарушении равновесия моментов частота вращения якоря начнет изменяться. Если почему-либо момент первичного двигателя уменьшится, т. е. станет меньше электромагнитного момента генератора ( М 1 < Мэ ), вращение якоря машины начнет замедляться. При этом будет уменьшаться как эдс, так и ток в обмотке якоря, что понизит тормозной электромагнитный момент генератора.
В случае увеличения момента первичного двигателя ( М 1 > Мэ ) частота вращения якоря, а также эдс и ток в его обмотке будут возрастать, что увеличит тормозной электромагнитный момент.
При нарушении равновесия моментов частота вращения якоря, эдс и ток в его обмотке претерпевают изменения до восстановления равновесия моментов, т. е. пока электромагнитный момент генератора не станет равным вращающему моменту первичного двигателя.

Таким образом, любое изменение момента первичного двигателя, т. е. потребляемой генератором мощности, вызывает соответствующее изменение как электромагнитного момента генератора, так и вырабатываемой им мощности.

Так же при изменениях нагрузки генератора потребуется соответствующее изменение момента первичного двигателя для поддержания постоянства частоты вращения якоря генератора.

Схема работы генератора постоянного тока

Ток обмотки якоря I при нагрузке генератора встречает на своем пути сопротивление внешней нагрузки Rн , сопротивление обмотки якоря Ro6 и сопротивление переходных контактов между щетками и коллектором Rщ .

Обозначив через Rя внутреннее сопротивление машины, представляющее собой сумму сопротивлений обмотки якоря и щеточных контактов( Ro6 + Rщ ), для тока в якоре можем записать следующее выражение: I = E/(Rя+Rн) .

Сопротивление Rщ непостоянно и зависит от многих факторов: величины и направления тока, состояния коллектора, силы нажатия щеток на коллектор, частоты вращения.
Падение напряжения в щеточных контактах остается примерно неизменным при изменениях нагрузки (принимается равным 2 В на пару угольных и графитных щеток). Поэтому внутреннее сопротивление машины Rя также непостоянно при изменении нагрузки генератора.

Так как IRn = U , где U — напряжение на зажимах генератора при нагрузке, то получим следующее уравнение равновесия эдс для генератора: U = E — IRя .

Из уравнения равновесия эдс легко получить уравнение мощностей,
т. е. UI = EI — IRя или Р 2 = Рэ — IRя , где Р 2 — полезная мощность генератора, отдаваемая потребителю электрической энергии; Рэ — внутренняя или электромагнитная мощность генератора, преобразованная им в электрическую;
IRя = Pоб — потери мощности в обмотке якоря и щеточных контактах.

При холостом ходе генератора электромагнитная мощность равна нулю ( Рэ = 0 ), но для вращения якоря машины первичный двигатель должен затратить некоторую мощность Р 0 , расходуемую на покрытие потерь холостого хода.
Мощность Р 0 складывается из механических потерь на трение в подшипниках и трение о воздух вращающихся частей машины Р Mex и из потерь в стали на гистерезис и вихревые токи Рст .

В генераторах с самовозбуждением мощность Р 0 включает также мощность, затраченную на создание магнитного потока, т. е. на возбуждение машины.
При нагрузке генератора первичный двигатель затрачивает мощность
P 1 = Pэ + P 0 .
Электромагнитный момент машины Мэ = Рэ/ , где = 2n/60 рад/с — угловая скорость якоря.

Так как Рэ = ЕI и E = (pN/60a)nФ , то электромагнитный момент машины определится следующим выражением: Мэ = (pN/2 a)IФ .

Величины а , р и N постоянны для данной машины, поэтому выражение
pN/2 a = К представляет собой некоторый постоянный для данной машины коэффициент, и электромагнитный момент равен: М Э = КIФ , т. е. электромагнитный момент пропорционален произведению тока в якоре на магнитный поток полюсов.

Способы возбуждения генераторов постоянного тока

Генераторы постоянного тока могут быть выполнены с магнитным и электромагнитным возбуждением.
Для создания магнитного потока в генераторах с магнитным возбуждением используют постоянные магниты, а в генераторах с электромагнитным возбуждением — электромагниты.
Постоянные магниты применяют лишь в машинах очень малых мощностей.
Таким образом, электромагнитное возбуждение является наиболее широко используемым способом для создания магнитного потока.
При этом способе возбуждения магнитный поток создается током, проходящим по обмотке возбуждения.

В зависимости от способа питания обмотки возбуждения генераторы постоянного тока могут быть с независимым возбуждением и с самовозбуждением.

При независимом возбуждении (изо, а ) обмотка возбуждения включается в сеть вспомогательного источника энергии постоянного тока. Для регулирования тока возбуждения Iв в цепи обмотки включено сопротивление Rp . При таком возбуждении ток Iв не зависит от тока в якоре I .
Недостатком генераторов независимого возбуждения является потребность в дополнительном источнике энергии. Поэтому генераторы независимого возбуждения находят очень ограниченное применение только в машинах высоких напряжений, у которых питание обмотки возбуждения от цепи якоря недопустимо по конструктивным соображениям.

Генераторы с самовозбуждением в зависимости от включения обмотки возбуждения могут быть параллельного (изо, б ), последовательного (изо, в ) и смешанного (изо, г ) возбуждения.

Схемы возбуждения генераторов постоянного тока:
а — независимого, б — параллельного, в — последовательного, г — смешанного

У генераторов параллельного возбуждения ток мал (несколько процентов номинального тока якоря), и обмотка возбуждения имеет большое число витков.

При последовательном возбуждении ток возбуждения равен току якоря и обмотка возбуждения имеет малое число витков.

При смешанном возбуждении на полюсах генератора помещаются две обмотки возбуждения — параллельная и последовательная.

Процесс самовозбуждения генераторов постоянного тока протекает одинаково при любой схеме возбуждения. Рассмотрим, например, процесс самовозбуждения в генераторах параллельного возбуждения, получивших наиболее широкое применение.
Какой-либо первичный двигатель вращает якорь генератора, магнитная цепь (ярмо и сердечники полюсов) которого имеет небольшой остаточный магнитный поток Ф 0 . Этим магнитным потоком в обмотке вращающегося якоря индуктируется эдс Е 0 , составляющая несколько процентов номинального напряжения машины.

Под действием эдс Е 0 в замкнутой цепи, состоящей из якоря и обмотки возбуждения, проходит ток Iв .
Магнитодвижущая сила обмотки возбуждения I B ( — число витков) направлена согласно с потоком остаточного магнетизма, увеличивая магнитный поток машины Ф , что вызывает повышение как эдс в обмотке якоря Е , так и тока в обмотке возбуждения Iв . Увеличение последнего приводит к дальнейшему возрастанию Ф , что, в свою очередь, увеличивает Е и Iв .

Из-за насыщения стали магнитной цепи машины самовозбуждение происходит не беспредельно, а до какого-то определенного напряжения, зависящего от частоты вращения якоря машины и сопротивления в цепи обмотки возбуждения.

При насыщении стали магнитной цепи увеличение магнитного потока замедляется и процесс самовозбуждения заканчивается.

Увеличение сопротивления в цепи обмотки возбуждения уменьшает как ток в ней, так и магнитный поток, возбуждаемый этим током. Поэтому уменьшается эдс и напряжение, до которого возбуждается генератор.

Напряжение так же, как и эдс, прямо пропорционально частоте, вследствие чего с изменением частоты вращения изменяется и напряжение, до которого возбуждается генератор.

Характеристики генераторов постоянного тока

Характеристики генератора определяют его рабочие свойства и представляют зависимость между основными величинами, которыми являются эдс в обмотке якоря Е , напряжение на его зажимах U , ток в якоре I , ток возбуждения Iв и частота вращения якоря n .

Характеристика холостого хода генератора независимого возбуждения:
а — при перемагничнвании стали, б — при изменении частоты вращения якоря

Характеристики представляют собой зависимости между двумя из указанных основных величин при неизменных остальных. Эти зависимости имеют различный вид для генераторов разных типов.

Снятие всех характеристик машины производится при постоянной частоте вращения якоря, так как при изменении частоты значительно изменяются все характеристики генератора.
Характеристика холостого хода генератора представляет собой зависимость между эдс в якоре и током возбуждения, снятую при отсутствии нагрузки и постоянной частоте вращения.

Для генераторов независимого возбуждения при отсутствии нагрузки (холостой ход) ток в якоре равен нулю. Так как эдс, индуктированная в обмотке якоря, равна
Е = СnФ , то при постоянной частоте вращения эдс окажется прямо пропорциональной магнитному потоку.
Поэтому в измененном масштабе характеристика холостого хода представляет магнитную характеристику машины.

При Iв = 0 магнитная цепь машины (главным образом ярмо) имеет некоторый остаточный магнитный поток Ф 0 , который индуктирует в обмотке якоря эдс Е (изо, а ).
Эта эдс составляет несколько процентов ( 2 — 5% ) номинального напряжения машины.
С увеличением тока в обмотке возбуждения возрастают как магнитный поток, так и эдс, индуктированная в обмотке якоря. Таким образом, при постоянном постепенном увеличении Iв возрастает и эдс (кривая 1 ).

Если после снятия восходящей ветви от точки А начать постепенно понижать ток возбуждения Iв , то эдс также начнет уменьшаться, но за счет гистерезиса нисходящая ветвь (кривая 2 ) пойдет несколько выше восходящей ветви этой характеристики.
Изменяя Iв не только по величине, но и по направлению, можно снять весь цикл перемагничивания стали машины.

Практически восходящая и нисходящая ветви магнитной характеристики имеют крайне незначительное расхождение, и за основную характеристику принимается средняя зависимость (кривая 3 ).
На изо, б показаны характеристики холостого хода, снятые при различной частоте вращения якоря генератора.

Вращению якоря машины с номинальной частотой n н , указанной в паспорте генератора, соответствует кривая 1 . Для всех машин нормального типа точка номинального напряжения (точка А ) находится на перегибе магнитной характеристики.

Выбор точки номинального напряжения на линейном участке магнитной характеристики приводит к резким колебаниям напряжения на зажимах генератора при нагрузке, так как незначительные колебания магнитодвижущей силы вызывают резкое изменение эдс.

Выбор этой точки на пологом участке магнитной характеристики приводит к ограничению регулирования напряжения на зажимах генератора, так как для изменения эдс требуются очень большие изменения тока возбуждения.

При частоте вращения, отличной от номинальной частоты вращения якоря генератора, меняется характеристика холостого хода, так как эдс пропорциональна частоте. При n’ > n н характеристика холостого хода расположится выше (кривая 2 ), а при n’ < n н — ниже (кривая 3 ), чем при номинальной частоте вращения.

Следовательно, при изменении частоты вращения якоря точка номинального напряжения окажется либо на линейном (точка В ), либо на пологом (точка С ) участке магнитной характеристики, что вызывает изменение всех характеристик генератора. Поэтому первичный двигатель для вращения якоря генератора надо выбирать так, чтобы его частота вращения была близкой к номинальной частоте генератора.

Для генераторов параллельного возбуждения при холостом ходе ток в якоре равен току возбуждения ( I = Iв ). Так как этот ток составляет малую величину (несколько процентов номинального тока генератора), то напряжение на зажимах машины при холостом ходе будет примерно равным эдс и характеристика холостого хода этого генератора практически совпадет с характеристикой генератора независимого возбуждения.
Однако весь цикл перемагничивания в генераторах параллельного возбуждения снять нельзя, так как при изменении направления тока в обмотке возбуждения магнитный поток ее будет направлен встречно потоку остаточного магнетизма и самовозбуждение генератора окажется невозможным.

Для генератора последовательного возбуждения характеристика холостого хода смысла не имеет, так как при холостом ходе в якоре и обмотке возбуждения ток равен нулю, и характеристика может быть снята только по схеме независимого возбуждения.
Для этого обмотка возбуждения генератора должна быть включена в сеть какого-либо независимого источника тока.

Для генераторов смешанного возбуждения характеристика холостого хода совпадает с характеристикой генератора параллельного возбуждения.
Внешняя характеристика представляет собой зависимость напряжения на зажимах генератора от тока нагрузки. Эта характеристика соответствует естественным условиям работы машины, т. е. машина нерегулируема (сопротивление цепи возбуждения R B постоянно) и снимается при неизменной частоте вращения.

Для генераторов независимого возбуждения при постоянном R B неизменен также и ток возбуждения Iв . Внешние характеристики такого генератора показаны на изо, а .

Внешняя характеристика генератора независимого возбуждения

Кривая 1 представляет собой внешнюю характеристику на понижение напряжения, соответствующую току обмотки возбуждения, при котором напряжение генератора равно номинальному при холостом ходе.
С возрастанием нагрузки (тока I в якоре генератора) увеличивается как падение напряжения в сопротивлении его обмотки, так и размагничивающее действие реакции якоря, что вызывает понижение напряжения.
При изменении нагрузки от нуля до номинальной напряжение на зажимах генератора уменьшается на величину Uпн .
Характеристике на повышение напряжения (кривая 2 ) соответствует такой ток возбуждения, чтобы при номинальной нагрузке генератора напряжение на его зажимах было равно номинальному, после чего нагрузка генератора уменьшается.

С уменьшением нагрузки (тока в якоре) также снижается как падение напряжения в сопротивлении обмотки якоря и щеточных контактах, так и размагничивающее действие реакции якоря, что вызывает повышение напряжения.
При изменении нагрузки от номинальной до 0 напряжение на зажимах генератора увеличивается на величину Uп в .
За счет насыщения стали повышение напряжения меньше, чем понижение, так как размагничивающее действие реакции якоря будет сказываться тем сильнее, чем меньше степень насыщения стали.

В генераторах параллельного возбуждения при постоянном сопротивлении цепи возбуждения R B ток возбуждения не остается постоянным, так как зависит от напряжения на зажимах генератора, которое при изменении нагрузки меняется.

Внешняя характеристика генератора параллельного возбуждения

В генераторах независимого возбуждения увеличение нагрузки вызывает понижение напряжения под воздействием падения напряжения в сопротивлении машины и реакции якоря (кривая 1 на изо, б ).

В генераторах параллельного возбуждения при уменьшении напряжения также уменьшается ток возбуждения, что вызывает уменьшение магнитного потока и понижение напряжения.
Следовательно, при увеличении нагрузки напряжение на зажимах генератора этого типа уменьшается в большей мере (кривая 2 ), чем в генераторах независимого возбуждения.

Уменьшение внешнего сопротивления нагрузки вызывает увеличение тока до некоторого значения I макс , не превышающего номинальный ток более чем
в 2 — 2,5 раза.
При дальнейшем уменьшении внешнего сопротивления ток уменьшается и при коротком замыкании будет значительно меньше номинального.

Понижение сопротивления нагрузки вызывает уменьшение тока возбуждения, так как напряжение генератора понижается. Если ток возбуждения уменьшился настолько, что машина оказалась размагниченной, то эдс понижается в большей степени, чем сопротивление нагрузки, что вызывает уменьшение тока в якоре.

При коротком замыкании генератора параллельного возбуждения ток Iв равен нулю, и обмотка возбуждения не создает магнитного потока.
Поэтому в обмотке якоря будет эдс только от остаточного магнитного потока Е 0 , имеющая малое значение, и, следовательно, ток короткого замыкания Iк будет также мал.

Внешняя характеристика на повышение напряжения у генератора параллельного возбуждения (кривая 3 ) имеет такой же вид, как у генератора независимого возбуждения.

Внешняя характеристика генератора последовательного возбуждения

Для генератора последовательного возбуждения внешняя характеристика показана на изо, в . В генераторах этого типа ток возбуждения равен току якоря ( Iв = I ), и при холостом ходе ( I = 0 ) в обмотке якоря будет создана эдс Е 0 за счет остаточного магнетизма.
С увеличением нагрузки также возрастет ток в обмотке возбуждения, что вызывает увеличение эдс (кривая 1 ).

Напряжение на зажимах генератора при нагрузке меньше эдс вследствие падения напряжения в сопротивлении машины и реакции якоря (кривая 2 ).

Таким образом, у генераторов последовательного возбуждения напряжение резко меняется с изменением нагрузки, поэтому они не нашли применения.

В генераторах смешанного возбуждения возможно согласное и встречное включение последовательной и параллельной обмоток.
При согласном включении обмоток возбуждения результирующая магнитодвижущая сила, создающая магнитный поток, равна сумме магнитодвижущих сил параллельной и последовательной обмоток, а при встречном включении — разности этих магнитодвижущих сил.

Внешняя характеристика генератора смешанного возбуждения

На изо, г показаны внешние характеристики генератора смешанного возбуждения.
С увеличением нагрузки такого генератора уменьшается напряжение на его зажимах в результате падения напряжения в его сопротивлении и реакции якоря.
Однако с увеличением нагрузки возрастает также ток в последовательной обмотке возбуждения.
Поэтому при согласном включении обмоток увеличение нагрузки вызывает увеличение магнитного потока и эдс обмотки якоря.

Если эдс с повышением нагрузки возрастает на величину, равную понижению напряжения генератора, так как падает напряжение в его сопротивлении и реакции якоря, то напряжение на зажимах генератора будет практически оставаться неизменным при изменении нагрузки от холостого хода до номинальной (кривая 1 ).

Такой генератор, называемый нормально возбужденным, не требует регулировки тока возбуждения при изменениях нагрузки.

При уменьшении числа витков последовательной обмотки эдс с возрастанием нагрузки будет увеличиваться в меньшей степени и не будет компенсировать понижения напряжения, так что напряжение на зажимах генератора будет уменьшаться (кривая 2 ), т. е. генератор недовозбужден.

Если число витков последовательной обмотки возбуждения больше, чем то, которое соответствует нормальному возбуждению машины, то генератор окажется перевозбужденным, и напряжение на его зажимах будет возрастать с увеличением нагрузки (кривая 3 ).

При встречном включении обмоток возбуждения внешняя характеристика подобна внешней характеристике генератора параллельного возбуждения (кривая 4 ), однако токи максимальный I макс и короткого замыкания Iк у генератора смешанного возбуждения будут меньше соответствующих токов генератора параллельного возбуждения в результате размагничивающего действия магнитодвижущих сил последовательной обмотки.

Наиболее часто применяют генераторы нормально возбужденные, а также перевозбужденные, позволяющие компенсировать падение напряжения в линии, соединительных проводах и т. д. с тем, чтобы напряжение на нагрузке оставалось постоянным при изменении тока.

Генераторы со встречным включением обмоток возбуждения не обеспечивают постоянства напряжения и поэтому широкого применения не нашли. Их используют лишь в тех случаях, когда необходимо ограничить токи коротких замыканий (например, при электросварке).

Регулировочная характеристика генератора представляет собой зависимость тока возбуждения от тока нагрузки, снимаемая при постоянном напряжении на зажимах генератора.
Регулировочная характеристика генератора показывает, в какой мере следует изменить ток в обмотке возбуждения для того, чтобы напряжение на зажимах генератора оставалось постоянным при изменении тока нагрузки.

В генераторах независимого и параллельного возбуждения с увеличением тока нагрузки необходимо увеличить ток возбуждения для того, чтобы скомпенсировать падение напряжения на внутреннем сопротивлении машины и размагничивающее действие потока реакции якоря.

В генераторах смешанного возбуждения (нормально возбужденных) напряжение при изменении нагрузки не претерпевает изменений, и, следовательно, необходимость регулирования тока возбуждения отпадает, т. е. регулировочная характеристика в таких генераторах не имеет смысла, так как ток возбуждения постоянен при изменениях тока нагрузки.