Генераторы с самовозбуждением. Принцип самовозбуждения генератора с параллельным возбуждением
Недостатком генератора
с независимым возбуждением является необходимость иметь отдельный источник питания.
Но при определенных условиях обмотку возбуждения можно питать током якоря генератора.
Самовозбуждающиеся генераторы имеют одну из трех схем: с параллельным,
последовательным и смешанным возбуждением. На рис. 11.10 изображен генератор с
параллельным возбуждением.
Обмотка возбуждения подключена параллельно якорной
обмотке. В цепь возбуждения включен реостат Rв. Генератор работает в режиме холостого
хода.
Чтобы генератор самовозбудился, необходимо выполнение
определенных условий.
Первым из этих условий является
наличие остаточного магнитного потока между полюсами. При вращении якоря остаточный
магнитный поток индуцирует в якорной обмотке небольшую остаточную ЭДС.
Вторым условием является
согласное включение обмотки возбуждения. Обмотки возбуждения и якоря должны быть
соединены таким образом, чтобы ЭДС якоря создавала ток, усиливающий остаточный
магнитный поток. Усиление магнитного потока приведет к увеличению ЭДС. Машина
самовозбуждается и начинает устойчиво работать с каким-то током возбуждения Iв
= const и ЭДС Е = const, зависящими от сопротивления Rв в цепи возбуждения.
Третьим условием является то, что сопротивление цепи возбуждения
при данной частоте вращения должно быть меньше критического. Изобразим на рис.
11.11 характеристику холостого хода генератора E = f (Iв) (кривая 1) и вольт -
амперную характеристику сопротивления цепи возбуждения Uв = Rв·Iв, где Uв - падение
напряжения в цепи возбуждения. Эта характеристика представляет собой прямую линию
2, наклоненную к оси абсцисс под углом γ (tg γ ~ Rв).
Ток обмотки возбуждения увеличивает магнитный поток
полюсов при согласном включении обмотки возбуждения. ЭДС, индуцированная в
якоре, возрастает, что приводит к дальнейшему увеличению тока обмотки возбуждения,
магнитного потока и ЭДС. Рост ЭДС от тока возбуждения замедляется при насыщении
магнитной цепи машины. Электротехника - область науки и техники, использующей
электрическое и магнитное явления для практических целей. История развития
этой науки занимает два столетия. Она началась после изобретения первого электрохимического
источника электрической энергии в 1799 г. Именно тогда началось изучение свойств
электрического тока, были установлены основные законы электрических цепей,
электрические и магнитные явления стали использоваться для практических целей,
были разработаны первые конструкции электрических машин и приборов. Жизнь
современного человека без использования электрической энергии немыслима.
Падение напряжения в цепи возбуждения пропорционально
росту тока. В точке пересечения характеристики холостого хода машины 1 с прямой
2 процесс самовозбуждения заканчивается. Машина работает в устойчивом режиме.
Если увеличим сопротивление цепи обмотки возбуждения,
угол наклона прямой 2 к оси тока возрастает. Точка пересечения прямой с характеристикой
холостого хода смещается к началу координат. При некотором значении сопротивления
цепи возбуждения Rкр, когда
γ = γкр, самовозбуждение становится невозможным. При критическом
сопротивлении вольт - амперная характеристика цепи возбуждения становится
касательной к прямолинейной части характеристики холостого хода, а в якоре
появляется небольшая ЭДС.
8.6. Работа электрической машины постоянного тока
в режиме двигателя.
Основные уравнения
Под действием напряжения, подведенного к якорю двигателя, в обмотке якоря появится ток Iя. При взаимодействии тока с магнитным полем индуктора возникает электромагнитный вращающий момент
где CM - коэффициент, зависящий от конструкции
двигателя.
На рис. 11.12 изображен схематично двигатель
постоянного тока, выделен проводник якорной обмотки.
Ток в проводнике направлен от нас. Направление
электромагнитного вращающего момента определится по правилу левой руки. Якорь
вращается против часовой стрелки. В проводниках якорной обмотки индуцируется ЭДС,
направление которой определяется правилом правой руки. Эта ЭДС направлена встречно
току якоря, ее называют противо-ЭДС.
В установившемся режиме электромагнитный вращающий момент
Мэм уравновешивается противодействующим тормозным моментом М2 механизма, приводимого
во вращение.
На рис. 11.13 показана схема замещения якорной обмотки двигателя.
ЭДС направлена встречно току якоря. В соответствии со вторым законом Кирхгофа
, откуда
. (11.3)
Уравнение (11.3) называется основным уравнением двигателя.
Из уравнения (11.3) можно получить формулы:
(11.4)
(11.5)
Магнитный поток Ф зависит от тока возбуждения Iв, создаваемого в обмотке возбуждения. Из формулы (11.5) видно, что частоту вращения двигателя постоянного тока n2 можно регулировать следующими способами:
изменением тока возбуждения с помощью реостата в цепи обмотки возбуждения;
изменением тока возбуждения с помощью реостата в цепи обмотки возбуждения;
изменением напряжения U на зажимах якорной обмотки.
Чтобы изменить направление вращения двигателя на обратное (реверсировать двигатель), необходимо изменить направление тока в обмотке якоря или индуктора.
