Лекция № 31

Генераторы постоянного тока. Классификация генераторов постоянного тока по способу возбуждения. Характеристики генераторов независимого возбуждения

Условия самовозбуждения генераторов параллельного возбуждения. Характеристики холостого хода, внешние, нагрузочные, регулировочные.

Генераторы постоянного тока Классификация и основные уравнения генераторов

Генераторы постоянного тока являются источниками постоянного тока, в которых осуществляется преобразование механической энергии в электрическую. Генераторы постоянного тока находят применение в тех отраслях промышленности, где по условиям производства необходим или предпочтителен постоянный ток (на предприятиях цветной металлургии при использовании электролиза, железнодорожном, городском и водном транспорте, в авиации и др.). Кроме того, они широко используются в качестве возбудителей синхронных генераторов.

Классификация генераторов постоянного тока производится по способу их возбуждения, т.е. различают генераторы с независимым возбуждением и самовозбуждением. Независимое возбуждение может быть электромагнитным или магнитоэлектрическим.

В генераторах с электромагнитным возбуждением обмотка возбуждения, расположенная на главных полюсах, подключается к независимому источнику питания (рис. 4.1, ). Ток в цепи возбуждения изменяют в широких пределах с помощью регулировочного реостата . Мощность, потребляемая обмоткой возбуждения, невелика и в номинальном режиме составляет 1 ...5 % номинальной мощности генератора. Обычно относительное значение мощности возбуждения уменьшается с возрастанием номинальной мощности машины.

В генераторах с магнитоэлектрическим возбуждением для создания поля используются постоянные магниты, устанавливаемые на его полюсах. Это генераторы относительно небольшой мощности, основным недостатком которых является трудность регулирования напряжения.

В генераторах с самовозбуждением обмотка возбуждения получает питание от обмотки якоря. В зависимости от схемы включения этих обмоток различают генераторы с параллельным, последовательным и смешанным возбуждением.

В схеме генератора параллельного возбуждения, показанной на рис. 4.1, б, ток возбуждения изменяется с помощью регулировочного реостата.

В генераторах последовательного возбуждения обмотка возбуждения соединяется последовательно с обмоткой якоря и ее ток возбуждения равен току якоря и току нагрузки: (рис. 4.1, в). Генераторы последовательного возбуждения имеют крайне ограниченное применение и далее рассматриваться не будут.

В генераторах со смешанных возбуждением (рис. 4.1, г) на полюсах размещаются две обмотки возбуждения. Одна из этих обмоток, имеющая большое число витков и выполненная из проводников относительно небольшого сечения, включается параллельно с обмоткой якоря, а другая обмотка с малым числом витков из проводников большого сечения — последовательно с ней. При этом параллельная и последовательная обмотки могут включаться как согласно, так и встречно, в зависимости от чего различают генераторы смешанного согласного возбуждения и генераторы смешанного встречного возбуждения. Обычно в генераторах смешанного возбуждения основная часть МДС возбуждения создается параллельной обмоткой.

Маркировка обмоток машин постоянного тока в соответствии с ГОСТ 26772–85 приведена в табл. 4.1 (в скобках указана маркировка этих обмоток в соответствии с ГОСТ 183–74**).

Рассмотрим основные уравнения генераторов.

1.Уравнение равновесия напряжений для цепи якоря генератора имеет вид

(4.1)

Таблица 4.1

Маркировка обмоток машин постоянного тока

Наименование обмотки	Обозначение выводов
Наименование обмотки	Начало	Конец
Обмотка якоря	А1 (Я1)	А2 (Я2)
Обмотка дополнительных полюсов	В1 (Д1)	В2(Д2)
Компенсационная обмотка	С1 (К1)	С2 (К2)
Последовательная обмотка возбуждения	D1 (С1)	D2 (С2)
Параллельная обмотка возбуждения	Е1 (Ш1)	Е2 (Ш2)
Независимая обмотка возбуждения	Р1 (Н1)	Р2 (Н2)

где и – напряжение и ЭДС генератора; – ток якоря;

– суммарное сопротивление всех обмоток, обтекаемых током якоря;

– падение напряжения в щеточном контакте (на пару щеток).

Падение напряжения в цепи якоря складывается из падения напряжения в обмотках и падения напряжения в щеточном контакте . В общем случае

где — сопротивления обмотки якоря, дополнительных полюсов, последовательной (сериесной) и компенсационной соответственно.

Для приближенных расчетов уравнение (4.1) можно упростить за счет пренебрежения падением напряжения в щеточном контакте = 1,7...3В, что весьма мало по сравнению с напряжением генераторов общепромышленного применения, составляющим (115...460)В. Тогда это уравнение будет иметь вид