§ 111. TASAVIEN GENERAATTOREIDEN VIRITYSMENETELMÄT

Generaattorit tasavirta voidaan tehdä magneettisella ja sähkömagneettisella virityksellä. Magneettivuon luomiseksi ensimmäisen tyyppisissä generaattoreissa käytetään kestomagneetteja,

ja toisen tyypin generaattoreissa - sähkömagneetit. Pysyviä magneetteja käytetään vain erittäin pienitehoisissa koneissa. Näin ollen sähkömagneettinen heräte on laajimmin käytetty menetelmä magneettivuon luomiseksi. Tällä herätemenetelmällä magneettivuon muodostaa virityskäämin läpi virtaava virta.

Herätyskäämin syöttötavasta riippuen DC-generaattoreita voidaan virittää ja itsevirittää toisistaan ​​riippumatta.

Itsenäisellä herätyksellä (kuva 143, a) herätekäämi kytketään apu-DC-energialähteen verkkoon. Herätysvirran Iv säätämiseksi käämipiirissä on vastus r p. Tällaisella virityksellä virta Iv ei riipu ankkurin Ia virrasta.

Generaattorien huono puoli itsenäinen herätys on lisäenergialähteen tarve. Huolimatta siitä, että tällä lähteellä on yleensä alhainen teho (muutama prosentti generaattoreiden tehosta), sen tarve on suuri haitta, joten riippumattomia herätegeneraattoreita käytetään hyvin rajoitetusti vain koneissa. korkea jännite, jossa virityskäämin syöttöä ankkuripiiristä ei voida hyväksyä suunnittelusyistä.

Itsevirittyvät generaattorit, riippuen herätekäämin sisällyttämisestä, voivat olla rinnakkaisia ​​(kuva 143, b), sarja (kuva 143, c) ja sekoitettu (kuva 143, d) heräte.

Rinnakkaisten viritysgeneraattoreiden virta on pieni (muutama prosentti nimellisvirta ankkuri), ja herätekäämissä on suuri määrä kierroksia. Sarjavirityksellä viritysvirta on yhtä suuri kuin ankkurivirta ja herätekäämissä on pieni määrä kierroksia.

Sekavirityksellä generaattorin napoihin asetetaan kaksi virityskäämiä - rinnakkain ja sarjaan.

Tasavirtageneraattoreiden itseherätysprosessi etenee samalla tavalla missä tahansa herätekaaviossa. Joten esimerkiksi rinnakkaisherätysgeneraattoreissa, jotka ovat saaneet laajimman sovelluksen, itseherätysprosessi etenee seuraavasti.

Mikä tahansa voimanlähde pyörittää generaattorin ankkuria, jonka magneettipiirissä (ikeessä ja napaytimissä) on pieni jäännösmagneettivuo F 0 . Tämä pyörivän ankkurin käämityksen magneettivuo indusoituu esim. d.s. E 0 , joka on muutama prosentti koneen nimellisjännitteestä.

e. vaikutuksen alaisena. d.s. E 0 suljetussa piirissä, joka koostuu ankkurista ja herätekäämistä, virtaa Iv. Herätyskäämin magnetointivoima Ivw (w on kierrosten lukumäärä) suunnataan jäännösmagnetismin virtauksen mukaisesti, mikä lisää koneen magneettivuoa Ф, mikä aiheuttaa kasvun sekä e. d.s. ankkurikäämissä E ja virrat virityskäämissä Iv. Jälkimmäisen kasvu lisää F:n lisäystä, mikä puolestaan ​​lisää E:tä ja Iv:tä.

Koneen magneettipiirin teräksen kyllästymisestä johtuen itseherätystä ei tapahdu loputtomasti, vaan tiettyyn jännitteeseen asti, riippuen koneen ankkurin pyörimisnopeudesta ja virityskäämipiirin resistanssista . Kun magneettipiirin teräs kyllästyy, magneettivuon kasvu hidastuu ja itseherätysprosessi päättyy. Herätyskäämipiirin resistanssin lisääminen vähentää sekä sen virtaa että tämän virralla virittynyttä magneettivuoa. Siksi emf pienenee. Kanssa. ja jännite, johon generaattori on viritetty.

Generaattorin ankkurin pyörimisnopeuden muuttaminen aiheuttaa muutoksen emf:ssä. s, joka on verrannollinen nopeuteen, minkä seurauksena myös jännite, johon generaattori viritetään, muuttuu.

Generaattorin itseherätys tapahtuu vain tietyissä olosuhteissa, jotka ovat seuraavat:

1. >Jäännösmagnetismin virtaus. Jos tätä virtaa ei ole, e:tä ei luoda. d.s. E 0, jonka vaikutuksesta virityskäämissä alkaa virrata virta, jolloin generaattorin viritys on mahdotonta. Jos kone on demagnetoitu ja siinä ei ole jäännösmagnetointi, silloin on virityskäämin läpi johdettava tasavirta jostain ulkopuolisesta sähköenergian lähteestä. Kun virityskäämi on kytketty pois päältä, koneessa on jälleen jäännösmagneettivuo.

2. Herätyskäämi tulee kytkeä jäännösmagnetismin virtauksen mukaisesti, eli siten, että tämän käämin magnetointivoima lisää jäännösmagnetismin virtausta.

Kun herätekäämi kytketään päälle vastakkaiseen suuntaan, sen magnetointivoima vähentää jäännösmagneettivuoa ja voi pitkäaikaisen käytön aikana demagnetoida koneen kokonaan. Jos virityskäämi osoittautui kytkeytyneeksi vastakkaiseen suuntaan, on tarpeen muuttaa siinä olevan virran suuntaa, eli vaihtaa tämän käämin liittimiin sopivat johdot.

3. Herätyskäämipiirin resistanssin on oltava liian suuri; erittäin suurella virityspiirin resistanssilla generaattorin itseherätys on mahdotonta.

4. Ulkoisen kuorman resistanssin tulee olla suuri, koska pienellä resistanssilla myös viritysvirta on pieni eikä itseherätystä tapahdu.

Tasavirtageneraattorin ominaisuudet määräytyvät pääasiassa kenttäkäämin virransyöttötavan mukaan. Tästä riippuen erotetaan seuraavat generaattorityypit:

1) itsenäisellä virityksellä - virityskäämi saa virtansa ulkoisesta tasavirtalähteestä;

2) kanssa rinnakkainen heräte- virityskäämi on kytketty ankkurikäämiin rinnakkain kuorman kanssa;

3) kanssa peräkkäinen herätys- virityskäämi on kytketty sarjaan ankkurikäämin ja kuorman kanssa;

4) sekoitettu heräte - on kaksi herätekäämiä: yksi on kytketty rinnan kuorman kanssa ja toinen on kytketty sarjaan sen kanssa.

Tarkasteltujen tyyppien generaattoreilla on sama laite ja ne eroavat vain herätekäämin toteutuksessa. Itsenäisen ja rinnakkaisen herätteen käämit, joissa on suuri määrä kierroksia, on valmistettu pienen poikkileikkauksen omaavasta langasta; sarjan herätekäämi pienellä määrällä kierroksia - suuren poikkileikkauksen omaavasta langasta. Pienitehoiset generaattorit valmistetaan joskus kestomagneeteilla. Tällaisten generaattoreiden ominaisuudet ovat lähellä itsenäisillä herätteillä varustettujen generaattoreiden ominaisuuksia.

Generaattori itsenäisellä virityksellä. Tämän tyyppisessä generaattorissa (Kuva 10.35) herätevirta minä sisään riippumaton ankkurivirrastaminä a , joka on yhtä suuri kuin kuormitusvirtaminä n . Nykyinen minä sisään määräytyy vain säätöreostaatin asennon perusteellaRp . B, sisältyy herätekäämipiiriin:

minä b= U b (R b + R p.b),(10.33)

missä U B - virtalähdejännite;R B - virityskäämin vastus;Rp sisään - säätöreostaatin vastus.

Tyypillisesti viritysvirta on pieni ja on 1 ... 3 % ankkurin nimellisvirrasta. Tärkeimmät ominaisuudet, jotka määrittävät tasavirtageneraattoreiden ominaisuudet, ovat seuraavat: tyhjäkäynti, ulkoinen, ohjaus ja kuormitus. Tyhjäkäynnin ominaisuus (kuva 10.36, a) kutsutaan riippuvuudeksiU 0 = f( paunaa) klo minä n = 0 ja n = vakio . Kun kone on joutokäynnillä, kun kuormapiiri on auki, jänniteU o ankkurikäämin liittimissä on yhtä suuri kuin EMF E 0 \u003d c e F p. Armatuurin nopeusη pysyy muuttumattomana ja jännite tyhjäkäynnillä riippuu vain magneettivuosta F eli herätevirrastaminä sisään . Siksi ominaisuusU 0 = f( I B) samanlainen kuin magneettinen ominaisuus Ф = f( minä sisään ). Tyhjäkäynti-ominaisuus on helppo saada kokeellisesti. Tätä varten aseta ensin viritysvirta niin, ettäU o 1,25 U NOM , vähennä sitten herätevirta nollaan ja nosta se jälleen edelliseen arvoon. Tässä tapauksessa saadaan ominaisuuden nousevat ja laskevat haarat, jotka tulevat samasta pisteestä. Haarojen eroaminen selittyy hystereesin läsnäololla koneen magneettipiirissä. klominä sisään = 0 ankkurikäämityksessä, jäännös-EMF indusoituu jäännösmagnetismin virtauksella E stop , mikä on 2...4 % U nom.

Ulkoinen ominaisuus (kuva 10.36.6) on riippuvuus U = f( minä matto P - const ja minä in = vakio . Kuormatilassa generaattorin jännite

(10.34)

missä Σ R a - kaikkien ankkuripiirissä sarjaan kytkettyjen käämien resistanssien summa (ankkurikäämit, lisänavat ja kompensointi).

Kuorman kasvaessa jännitteen pienentämiseksi U vaikutus: jännitehäviö aikana sisäinen vastus Σ Ra autot; emf:n laskuΕ ankkurireaktion demagnetoivan vaikutuksen seurauksena.

Jännitteen muutos nimelliskuormitustilasta lepotilaan siirtymisen aikana

Δ u = ( U 0 - U ΗΟΜ )/ U ΗΟΜ . (10.35)

Generaattorien, joissa on itsenäinen heräte, se on 5 ... 15%.

Riisi. 10.36.Generaattorin ominaisuudet riippumattomalla herätteellä

(a-c)

Säätöominaisuus (kuva 10.36, sisään) kutsutaan riippuvuudeksiminä sisään = f( minä matto U= const ja n = konst . Se näyttää, kuinka kenttävirtaa tulisi säätää, jotta generaattorin jännite pysyy vakiona kuorman muuttuessa. Ilmeisesti tässä tapauksessa kuorman kasvaessa on tarpeen lisätä herätevirtaa.

Kuorman ominaiskäyrä (kuva 10.37, a) on riippuvuusU= f( I B) klo n = const ja / n = const . Kuormitusominaisuus klominä n = minä nom (käyrä 2) alittaa joutokäyntikäyrän (käyrä 1), jota voidaan pitää kuormituskäyrän erikoistapauksena atminä n = 0. Käyrien 1 ja 2 ordinaattien välinen ero johtuu ankkurireaktion demagnetoivasta vaikutuksesta ja sisäisen resistanssin jännitehäviöstäΣ Ra autoja.

Riisi. 10.37.Itsenäisen herätteen (a) generaattorin kuormituskäyrä ja sen rakentaminen ominaiskolmiota käyttämällä (b)

Visuaalinen esitys näiden tekijöiden vaikutuksesta antaa ominais- tai reaktiivinen LAN-kolmio. Jos segmenttiin a A, tietyssä asteikossa yhtä suuri kuin jänniteU, jollain kuormitusvirrallaminä n ja herätevirtaminä sisään lisää segmentti AB, sama kuin jännitehäviö samalla asteikollaI BΣ Ra generaattorissa saamme segmentin aB, yhtäläinen emf E.

Tyhjäkäynnillä EMFΕ indusoituu ankkurikäämitykseen pienemmällä virrallaminä" sisään , joka vastaa pisteen abskissaa FROM. Siksi segmentti aurinko kuvaa ankkurireaktion demagnetoivaa vaikutusta viritysvirran mittakaavassa. Vakiovirrallaminä n jalka AB ominaiskolmio on vakio; jalka aurinko ei riipu vain virrastaminä n , mutta myös magneettijärjestelmän kyllästysasteesta eli herätevirrastaminä sisään . Joissakin tapauksissa herätevirran vaikutus jätetään kuitenkin huomiotta ja oletetaan, että segmentti aurinko vain suhteessa virtaanminä n .

Tämä oletus antaa meille mahdollisuuden rakentaa kuormitusominaisuuksia eri virroilla muuttaen vain kolmion kaikkien sivujen pituuttaABC. Jos ominaiskolmion kärki C on rakennettu jollekin virralleminä n , joka sijaitsee ominaisuudella 1 joutokäynti (kuva 10.37, b), ja sitten kolmio liikkuu tätä ominaisuutta pitkinABC niin se kateti aurinko pysyy yhdensuuntaisena x-akselin kanssa, sitten pisteen jälki MUTTA näyttää suunnilleen halutun kuormituskäyrän 2 tietyllä virta-arvollaminä n . Tämä ominaisuus eroaa jonkin verran todellisesta ominaisuudesta. 3 (joka voidaan poistaa empiirisesti), koska jalan arvo aurinko ominaiskolmio muuttuu muuttuvien kyllästysolosuhteiden vuoksi. Käyttämällä joutokäynnin ominaisuutta ominaiskolmion avulla on mahdollista rakentaa muita generaattorin ominaisuuksia: ulkoisia ja säätöjä.

Ulkoinen ominaisuus on rakennettu joutokäyntikäyrän perusteella 1 (Kuva 10.38, a). Ottaen pisteenD nimellisjännitettä vastaavalla y-akselillaU nom , sen läpi vedetään suora viivaILMOITUS, yhdensuuntainen x-akselin kanssa. Huippupiste sijaitsee tällä viivalla. MUTTA ominaiskolmio otettu nimellisankkurivirralla niin, että jalka AB oli yhdensuuntainen y-akselin kanssa ja kärki C oli ominaisuudella 1 . Sitten pudottamalla kohtisuora kärjestä MUTTA etsi piste x-akselilta Ja siihen, mikä vastaa nimellisherätysvirtaaminä vnom . Kun määritetäänminä vnom Ota huomioon, että ankkurireaktion vaikutuksesta EMF kuormituksella on pienempi kuin tyhjäkäynnillä, eli se syntyy ikään kuin pienemmällä viritysvirralla.

Riisi. 10.38. Kaaviot ulkoisen rakentamiseen (a) ja säätöön (b)

generaattorin ominaisuudet riippumattoman herätteen avulla

ominaista kolmiota

Virran pieneneminen minä sisään vastaa segmenttiä aurinko, joka kuvaa ankkurireaktion demagnetoivaa vaikutusta. Jännite nimellisvirralla on myös pienempi kuin EMF jännitehäviön määrälläMinä aΣ Ra, jota jalka vastaa AB.

Rakennettaessa haluttua riippuvuutta 2 eli jännitettäU kuormitusvirrasta 1 a, sen kaksi pistettä voidaan määrittää helposti: nimellisvirtaminä anom vastaa nimellisjännitettäU HOM (kohta b ), ja ankkurivirta, joka on yhtä suuri kuin nolla (tyhjäkäyntitila), on jänniteU o (piste a), sama kuin EMF viritysvirrallaminä vnom . Muut kohdat (jad jne.) ulkoisen ominaiskäyrän voidaan rakentaa muuttamalla ominaiskolmion kaikkia sivuja ankkurivirran muutoksen mukaan ja järjestämällä se siten, että jalat A"B", A"B",... pysyi samansuuntaisena y-akselin kanssa. Samalla pisteet B, B" B" pitäisi olla pystysuoralla linjalla A K B vastaa herätevirtaaminä in.nom , ja pisteet C, C", C", ... - joutokäynnin ominaispiirteistä 1 . Sitten pisteiden ordinaatit A, A,... määrittää halutun jännitearvon kuormitusvirroilla 1 a1 \u003d 1 anom A "B" / AB, 1 a2 \u003d \u003d 1 anom A "B" / AB jne. Yleensä ulkoista ominaisuutta rakennettaessa piirretään vain tunnusomaisten kolmioiden hypotenuusat A "C", "C""",..., rinnakkainACjoutokäynti-ominaisuuden ja linjan leikkauskohtaan asti A K V. Löytyneiden pisteiden ordinaatit A", A"... määrittää halutut jännitysarvot (eli pisteet c,d ulkoiset ominaisuudet 2) kuormitusvirroillaminäa nom , Minä a 1 , 1 a2.

Jos pisteestä A to piirrä yhdensuuntainen viiva AU, leikkaukseen joutokäyntikäyrän kanssa pisteessä C to, niin saat nykyisen arvon oikosulku 1 k \u003d 1 anom A - C - /AC, joka on 5 ... 15 kertaa nimellisvirta. Kun tiedät oikosulkuvirran, voit laskea maksimi hetki, akselin mekaaninen lujuus ja valitse suojalaitteiden parametrit. Oikosulkuvirran kokeellinen määritys vaikeaa, koska kokeen suorittamisen aikana voi tapahtua kaikenlainen tulipalo.

Rakennettu ominaisuus on likimääräinen. Sen päävirhe johtuu siitä, että ankkurireaktion (eli jalan) demagnetoiva vaikutus aurinko) ei ole verrannollinen ankkurivirtaan. Yleensä annettu rakenne antaa jonkin verran aliarvioitua oikosulkuvirran arvoa.

Säätökäyrä (kuva 10.38, b) on rakennettu seuraavasti. Etsi ensin viritysvirta minä in0 , joka vastaa nimellisjännitettä kuormittamattomana. Määrittääksesi herätevirran nimelliskuormitusvirralla, ylhäältä MUTTA ominaiskolmio (vastaa nimelliskuormitusta) asetetaan suoralle viivalle 2, joka on yhdensuuntainen abskissa-akselin kanssa ja sijaitsee etäisyyden päässä siitäUHOM. jalka AB on oltava yhdensuuntainen y-akselin ja kärjen kanssa FROM tulee sijoittaa joutokäyntikäyrälle 1. Apex abskissa MUTTA antaa halutun viritysvirran arvon.

Todiste tämän rakenteen pätevyydestä on esitetty ulkoisen ominaisuuden rakenteessa. Hypotenuusan suuntaisten viivojen piirtäminen MUTTA C, saamme segmenttejä A"C", A"C",..., tehty tyhjäkäynnin ominaisuuksien välillä 1 ja ehtoa vastaava rivi 2U = UHOM = konst. Nämä segmentit edustavat tunnusomaisten kolmioiden hypotenuusia eri kuormitusvirroilla. Haluttu ohjausominaisuusI B= f( Minä a) -käyrä 3 - rakennettu alempaan koordinaattinurkkaan. Herätysvirran arvot määräytyvät pisteiden abskissojen mukaan A, A", A",..., jotka vastaavat segmenttien pituuteen verrannollisia kuormitusvirtoja MUTTA FROM, MUTTA"FROM", "C"...

Itsenäisellä herätteellä varustettujen generaattoreiden etu - kyky säätää jännitettä laajalla alueella nollasta Umaxmuuttamalla viritysvirtaa ja suhteellisen pienellä jännitteen muutoksella kuormitettuna. Tällaisten generaattoreiden virityskäämien syöttämiseksi tarvitaan kuitenkin ulkoisia tasavirtalähteitä.

Itsenäisellä herätteellä varustettuja generaattoreita käytetään vain suurella teholla sekä pienellä teholla, matalalla jännitteellä. Ankkurin jännitteen arvosta riippumatta kenttäkäämitys on suunniteltu 110 tai 220 V:n vakiotasajännitteelle ohjauslaitteiston yksinkertaistamiseksi.

Riisi. 10.39. piirikaavio generaattori, jossa on rinnakkaisheräte (a) ja EMF:n muutoksen ja herätepiirin jännitehäviön riippuvuus i Β Σ R Β kun muutetaan generaattorin viritysvirtaa (b)

Generaattori rinnakkaisvirityksellä. AT tämä generaattori (kuva 10.39, a) herätekäämi on kytketty säätöreostaatin kautta rinnan kuorman kanssa. Siksi, tässä tapauksessa käytetään itseherätysperiaatetta, jossa herätekäämi saa virran suoraan generaattorin ankkurikäämityksestä. Generaattorin itseherätys on mahdollista vain tietyissä olosuhteissa. Niiden määrittämiseksi harkitse prosessia, jolla muutetaan virtaa piirissä "kenttäkäämitys - ankkurikäämi" lepotilassa. Tarkasteltavalle piirille saadaan yhtälö

(10.36)

missä e ja i sisään - EMF:n hetkelliset arvot ankkurikäämityksessä ja viritysvirrassa;Σ R sisään = Rsisään + Rr.v - generaattorin virityspiirin kokonaisresistanssi (resistanssiΣ R α voidaan jättää huomiotta, koska se on paljon vähemmänΣ R sisään); PAUNAA - viritys- ja ankkurikäämien kokonaisinduktanssi. Kaikki yhtälön (10.36) jäsenet voidaan kuvata graafisesti (kuva 10.39, b). EMF e jollain arvolla i sisään viritysvirta voidaan määrittää ominaisuudesta OA generaattorin joutokäynti ja jännitehäviöisisäänΣ R sisään- virta-jännite ominaisuuden mukaan OV sen herätepiirejä. Ominaista OV on suora, joka kulkee origon kautta kulmassaγ x-akselille; jossatgγ = Σ R B. Alkaen (10.36) meillä on

(10.37)

Siksi, jos ero ( e - minä BΣ R B) > 0, sitten derivaattadi/ dt > 0, ja viritysvirtaa kasvatetaani sisään .

Vakiotila herätekäämipiirissä havaitaan, kundi B/ dt = 0, eli risteyskohdassa FROM tyhjäkäynnin ominaisuudet OA suoralla viivalla OV. Tässä tapauksessa kone toimii tietyllä tasaisella viritysvirralla minä v0 ja emf E 0 = U 0 .

Yhtälöstä (10.37) seuraa, että generaattorin itseherätys edellyttää, että tietyt ehdot täyttyvät:

1) itseherätysprosessi voi alkaa vain, jos alkuhetkellä(i Β = 0) Ankkurin käämitykseen indusoituu jonkin verran alkuperäistä EMF:ää. Siksi tällainen emf voidaan luoda jäännösmagnetismin virtauksella itseherätysprosessin aloittamiseksi on välttämätöntä, että generaattorissa on jäännösmagnetismin virtaus, joka, kun ankkuri pyörii, indusoi sen EMF-käämiin E OST. Yleensä koneessa virtaa jäännösmagnetismia sen magneettijärjestelmässä olevan hystereesin vuoksi. Jos tällaista virtausta ei ole, se luodaan johtamalla virta ulkoisesta lähteestä virityskäämin läpi;

2) virran kulun aikanai sisään sen MDS:n herätekäämin mukaanF stulee ohjata mukaan MDS jäännösmagnetismi F0CT . Tässä tapauksessa eron vaikutuksesta e - i B Σ R B virta on lisääntynyt i sisään , viritysmagneettivuo Ф in ja EMF e. Jos nämä rahamarkkinarahastot on suunnattu vastakkain, herätekäämin MMF muodostaa jäännösmagnetismin virtaa vastaan ​​suunnatun virtauksen, kone demagnetoituu eikä itseherätysprosessi voi alkaa;

3) positiivinen ero e - i B ∑ R B tarvitaan herätevirran lisäämiseen i sisään nollasta vakaaseen tilaanminä in0 , voi tapahtua vain, jos virran muutos on määritetyllä alueellai sisään suoraan OV sijaitsee joutokäyntinopeuden ominaiskäyrän alapuolella OA. Kun herätepiirin vastus kasvaaΣ R B kaltevuuskulma kasvaaγ suoraan OV nykyiselle akselilleminä sisään ja jossain kriittisessä kulmassaγ cr (vastaa kriittistä vastusarvoaΣ R B. Kp) suoraan O V on käytännössä sama kuin joutokäynti-ominaisuuden suoraviivainen osa. Tässä tapauksessa e iΣ R in ja itsensä herättämisestä tulee mahdotonta. (Tämän seurauksena generaattorin itseherätystä varten on välttämätöntä, että herätepiirin resistanssi on pienempi kuin kriittinen arvo.

Jos herätepiirin parametrit valitaan siten, ettäΣR sisään Σ R in.cr , sitten pisteessä FROM itseherätystilan vakaus varmistetaan. Virran vahingossa pienentyessäi sisään alle vahvistetun arvonminä in0 tai lisää sitäminä in0 on positiivinen tai negatiivinen ero, vastaavasti. (e - i B Σ R B ) haluavat muutosta

Riisi. 10.40.Itsenäisten generaattoreiden ulkoiset ominaisuudet (2)

ja rinnakkainen (1) viritys

nykyinen i sisään niin, että siitä tulee taas tasapuolinen minä in0 . Kuitenkin Σ R B> Σ R B . Kp itseherätysjärjestelmän vakaus on rikottu. Jos generaattorin toiminnan aikana herätepiirin resistanssi kasvaaΣR sisään suurempaan arvoonΣ R in .cr , sitten sen magneettinen järjestelmä demagnetoituu ja EMF pienenee arvoonΕ ο Kanssa t . Jos generaattori käynnistyy työskennellä

Σ R B > Σ R B . kr , silloin se ei voi kiihottaa itseään. Näin ollen kunto Σ R sisään Σ R c.c. R rajoittaa generaattorin herätevirran ja sen jännitteen mahdollista säätöaluetta. Generaattorin jännitettä voidaan yleensä pienentää lisäämällä vastustaΣ R B , vain (0,6...0,7) asti Unom.

Generaattorin ulkoinen ominaisuus on riippuvuus U= f(minä matto n = const ja R B = konst (Kuva 10.40, käyrä 1). Se sijaitsee generaattorin ulkoisen ominaiskäyrän alapuolella itsenäisellä herätyksellä (käyrä 2). Tämä johtuu siitä, että tarkasteltavassa generaattorissa kahden syyn lisäksi, jotka aiheuttavat jännitteen laskun kuormituksen lisääntyessä (jännitehäviö ankkurissa ja ankkurireaktion demagnetoiva vaikutus), on olemassa kolmas syy-herätevirran vähennys 1 V = = U/ ΣR sisään , joka riippuu jännitteestä U, eli nykyisestäminän.

Generaattoria voidaan kuormittaa vain tiettyyn enimmäisvirtaan asti minä kr . Kuormituksenkestävyyden edelleen pienentyessäR H nykyinen Minä H= U/ R H alkaa laskea jännitteen myötäU putoaa nopeammin kuin väheneeR H. Työskentele sivustolla a b ulkoiset ominaisuudet ovat epävakaita; tässä tapauksessa kone vaihtaa pistettä vastaavaan käyttötilaanb, eli oikosulkutilassa.

Niiden syiden toiminta, jotka aiheuttavat generaattorin jännitteen alenemisen kuormituksen kasvaessa, näkyy erityisen selvästi kuvan 1 pohdinnasta. 10.41, joka esittää ulkoisen ominaiskäyrän rakennetta joutokäyntikäyrän ja ominaiskolmion mukaan.

Rakentaminen suoritetaan seuraavassa järjestyksessä. Pisteen läpiD nimellisjännitettä vastaavalle ordinaatta-akselille piirretään suora viiva abskissa-akselin suuntaisesti. Huippupiste sijaitsee tällä viivalla. MUTTA ominaiskolmio, joka vastaa nimellisarvoa

Riisi. 10.41. Kaaviot generaattorin ulkoisten ominaisuuksien muodostamiseen

rinnakkaisherätys käyttämällä tunnusomaista kolmiota

ladata; jalka A B on oltava yhdensuuntainen y-akselin kanssa ja kärjen C on sijaittava joutokäyntiominaisuudella 1. Origon ja kärjen kautta MUTTA suoraan 2 joutokäynti-ominaisuuden leikkauspisteeseen; tämä suora on virityskäämipiirin resistanssin virta-jännite-ominaisuus. Leikkauspisteen ordinaatillaΕ ominaisuudet 1 ja 2 saada generaattorin jänniteU 0 = E 0 tyhjäkäynnillä.

Herätysvirta minä sisään mitoitettu nimellistilassa vastaa pisteen abskissaa MUTTA, ja generaattori EMF E nom nimelliskuormalla - pisteordinaatta AT. Joutokäyntikäyrän ominaisuudesta voidaan määrittää, jos viritysvirtaa pienennetäänminä sisään mitoitettu segmentin pituuden mukaan aurinko, ottaen huomioon ankkurireaktion demagnetoivan vaikutuksen. Ulkoista ominaisuutta rakennettaessa 3 hänen pisteensä a ja b , Tyhjä- ja nimelliskuormitusta vastaavat jännitteet määräytyvätU o ja sinä hom . Välipisteet, joissad, ... saatu piirtämällä suoraan MUTTA"FROM", A"C", A""C",..., yhdensuuntainen hypotenuusan kanssa AU, ennen kuin se ylittää virta-jännite-ominaisuuden 2 kohdissa A, A, A,..., sekä joutokäyntiominaisuuksilla 1 pisteissä С", С", С"",.... Pisteiden ordinaatit "A" A "",... vastaavat jännitteitä kuormitusvirroilla Minä a 1 , Minä a 2 , Minä a 3 ,..., joiden arvot määräytyvät suhteesta

Minä anom:I a1:I a2 ,I a3 = AC:A"C":A"C":A""C"":...

Vaihdettaessa nimelliskuormitustilasta lepotilaan generaattorin jännite muuttuu 10 ... 20 %, eli enemmän kuin generaattorissa, jossa on itsenäinen heräte.

Kun ankkurin tasainen oikosulku, virta minä to rinnakkaisheräteellä varustettu generaattori on suhteellisen pieni

Riisi. 10.42. Generaattoripiiri peräkkäisellä herätyksellä (a)

ja sen ulkoiset ominaisuudet ( b)

(katso kuva 10.41), koska tässä tilassa viritysjännite ja -virta ovat nolla. Siksi nykyinen on. vain EMF syntyy jäännösmagnetismista ja on (0,4 ... 0,8)minä nom.

Rinnakkaisherätteellä varustetun generaattorin ohjaus- ja kuormitusominaisuudet ovat luonteeltaan samanlaiset kuin itsenäisen herätteen generaattorin.

Suurimmassa osassa kotimaisen teollisuuden valmistamista tasavirtageneraattoreista on rinnakkaisviritys. Ulkoisen suorituskyvyn parantamiseksi niissä on yleensä pieni sarja käämitys (yhdestä kolmeen kierrosta napaa kohti). Tarvittaessa tällaiset generaattorit voidaan myös kytkeä päälle itsenäisellä herätyksellä varustetun kaavion mukaisesti.

Generaattori peräkkäisellä virityksellä. AT generaattori peräkkäisellä virityksellä (kuva 10.42, a) herätevirta minä sisään = minä a = minä n . Generaattorin ulkoinen ominaisuus (kuva 10.42, b, käyrä 1) voidaan rakentaa joutokäyntikäyrästä (käyrä 2) ja reaktiokolmiostaABC, jonka sivut kasvavat suhteessa virran määräänminä n . Virtauksille vähemmänminä kr , kun kuormitusvirta kasvaa, magneettivuo kasvaaΦ ja generaattori emf E, Tämän seurauksena myös jännite kasvaa.U. Vain suurille virroille minä n > minä kr jännite U vähenee kuormituksen kasvaessa, koska tässä tapauksessa koneen magneettinen järjestelmä on kyllästynyt ja vuo on pieniΦ ei voi kompensoida jännitteen pudotuksen kasvua sisäisen resistanssin yliΣ R a. Koska sarjaviritetyssä generaattorissa jännite vaihtelee suuresti kuormituksen muutoksen mukaan ja tyhjäkäynnillä se on lähellä nollaa, tällaiset generaattorit eivät sovellu useimpiin sähkönkuluttajiin. Niitä käytetään vain moottoreiden sähköiseen jarrutukseen peräkkäisellä herätyksellä, jotka sitten siirretään generaattoritilaan.

Riisi. 10.43.Sekaviritysgeneraattoripiiri (a)

ja sen ulkoiset ominaisuudet (b)

Sekageneraattori kiihottumista. Tässä generaattorissa (kuva 10.43, a) Herätyskäämiä on kaksi: pää (rinnakkais) ja apu (sarja). Kahden käämin johdonmukainen sisällyttäminen mahdollistaa suunnilleen vakion generaattorijännitteen, kun kuormitus muuttuu.

Generaattorin ulkoinen ominaisuus (kuva 10.43, b) ensimmäisessä approksimaatiossavoidaan esittää kunkin virityskäämin luomien ominaisuuksien summana. Kun yksi rinnakkaiskäämi kytketään päälle, jonka läpi viritysvirta kulkee minä kohdassa 1 , generaattorin jänniteU vähenee vähitellen kuormitusvirran kasvaessaminä n (käyrä 1). Kun yksi sarjakäämi kytketään päälle, jonka läpi viritysvirta kulkee minä vuonna 2 = minän, jännite kasvaa virran mukanaminä n (käyrä 2).

Valitsemalla sarjakäämin kierrosten lukumäärä niin, että nimelliskuormalla sen tuottama jänniteΔ U viimeinen kompensoi kokonaisjännitehäviönΔ U käytettäessä konetta vain yhdellä rinnakkaiskäämityksellä voidaan saavuttaa jänniteU kun kuormitusvirta muuttuu nollastaminä nom pysyi lähes ennallaan (käyrä 3). Käytännössä se vaihtelee välillä 2...3 %. Lisäämällä sarjakäämin kierrosten määrää voidaan saada ominaisuus, jolla jänniteUHOM > U o (käyrä 4); tämä ominaisuus kompensoi jännitteen pudotusta paitsi sisäisessä resistanssissaΣ Ra generaattorissa, mutta myös linjassa, joka yhdistää sen kuormaan. Jos sarjakäämi kytketään päälle niin, että MMF on suunnattu rinnakkaiskäämin MMF:ää vastaan ​​(vastakkainen kytkentä), generaattorin ulkoinen ominaisuus, jossa on suuri määrä sarjakäämin kierroksia, laskee jyrkästi (käyrä 5) . Sarja- ja rinnakkaisvirityskäämien vastakytkentää käytetään hitsausgeneraattoreissa ja muissa erikoiskoneissa, joissa sitä tarvitaan oikosulkuvirran rajoittamiseen.

Generaattori toimii vaihtelevalla nopeudella. Autoihin, traktoreihin, junavaunuihin, lentokoneisiin jne. asennetut generaattorit ovat yleensä

Riisi. 10.44.Tyhjäkäyntiominaisuudet (a) ja ulkoinen (b) generaattori

rinnakkainen heräte eri nopeuksilla

niitä ohjaa moottori, joka tarjoaa käyttövoiman ajoneuvoa tai sen pyörien akselilta. Tällaisen generaattorin pyörimistaajuus muuttuu ajoneuvon nopeuden mukaan.

Tarkasteltavana olevassa tilassa toimiville generaattoreille pääominaisuudet annetaan yleensä kolmelle pyörimisnopeuksien arvolle: minimi, keskiarvo ja maksimi (kuva 10.44). Ominaisuus generaattorit, joiden pyörimisnopeus vaihtelee laajalla alueella, on se, että alkaen n ke ja korkeammat, ne toimivat heikon tai täysin tyydyttymättömän magneettipiirin kanssa. Tämä johtuu halusta vähentää viritysvirtoja joutokäynnin aikanaminä B 0 max ja AT pyörimisnopeudella esiintyvät kuormatnmin, luoda suotuisammat työolosuhteet jännitesäätimelle. Vaikein tila kyseessä olevan generaattorin käytölle on tila, jolla on pienin pyörimisnopeus, koska tässä tapauksessa tarvittavan tehon saamiseksiΡ vaaditaan korkein vääntömomentti. Siksi joissakin tapauksissa teho on rajoitettu, eli generaattorin virta pyörimisnopeudellanmin.

Vaihtuvalla nopeudella toimiville rinnakkaisherätteisille generaattoreille on kolmen yllä olevan itseherätysehdon lisäksi kolme muuta. Alemmilla nopeuksilla p t sisään generaattorin tulee käydä tyhjäkäynnillä. Jos klo n nmin liitä suuri kuorma generaattoriin, niin ankkuripiirin merkittävän jännitehäviön vuoksi sen liittimien jännite putoaa melkein nollaan ja itseherätysprosessi ei ala. Siksi ajoneuvon virransyöttöjärjestelmässä

Riisi. 10.45. Kaaviot generaattorin EMF:n ja jännitteen muutoksista erilaisille

herätepiirin nopeudet ja vastukset

varustettava varusteilla, jotka estävät kytkemisen

kuormitusgeneraattoriin n nmin. Herätyspiirin resistanssin on oltava alle kriittisen vastuksen millä tahansa nopeudella. Siksi generaattorin nopeaa itseherätystä varten on suositeltavaa olla lisäämättä ylimääräisiä vastuksia herätepiiriin ajoneuvoa kiihdytettäessä. Jos vähennämme nopeutta P, sitten vastaavasti joutokäynti-ominaisuus siirtyy alaspäin (kuva 10.45) ja kriittinen vastus pienenee, jolloin generaattorin itseherätysprosessi on mahdotonta. Nopeuden vuoksi siis n ί kriittinen vastus vastaa suoraa viivaa OA 1 kulman kanssaγ ja ja nopeuden vuoksi n 2 - suora OA 2 kulman kanssa γ 2 Siksi generaattori, jonka virityspiirin resistanssi vastaa suoraa linjaa OA 2, voi toimia normaalisti pyörimisnopeudella n 1, mutta ei pysty virittämään itseään tietyllä taajuudella n 2. Pyörimisnopeudella p 1 herätepiirin resistanssiarvosta riippuen generaattorin jännite osoittautuu yhtä suureksi kuinU 01 tai U 02 .

Jokaiselle herätepiirin resistanssille voit valita pyörimisnopeuden P, jolloin tämä vastus tulee kriittiseksi. Tätä nopeutta kutsutaan "kuolleeksi". Itse herätekäämin "kuollut" pyörimisnopeus ilman lisävastuksia on alin taajuus, jonka alapuolella itseherätysprosessi on mahdotonta. Siksi joissakin tapauksissa generaattorin virityksen nopeuttamiseksi ajoneuvon kiihdytyksen aikana herätekäämitykseen syötetään virtaa akusta releen avulla.

Generaattorin ankkurin pyörimissuuntaa muutettaessa tulee kenttäkäämin virran suunnan pysyä muuttumattomana, jotta käämin synnyttämä magneettivuo ei tuhoa jäännösmagnetismin virtausta. Tämä saavutetaan yleensä kytkemällä johdot, jotka yhdistävät virityskäämin koneen harjoihin.

Kuvassa 10.46 , a rinnakkaisherätteen generaattorin säätöominaisuudet on annettu, rakennettu kolmelle nopeuden arvolle. pisteitäA 1 , A 2 ja A 3 Näistä ominaisuuksista vastaavat joutokäyntitilaa.

Riisi. 10.46.Säätö (a) ja nopeuden säätö (b) ominaisuudet

Säätöominaisuuksien mukaan on mahdollista määrittää viritysvirran muutosalue, joka tarvitaan generaattorin jännitteen vakauttamiseksi tasolle U Η0Μ kun vaihdat nopeutta ja kuormaa. Pienin virtaminä b. min vastaa nopeutta n max ja joutokäyntikone, suurin virta minä m ah:ssa - nopeusnmin ja nimelliskuormitus.

Nopeudensäätöominaisuudet (kuva 10.46, b) ovat herätevirran riippuvuuksiaminä sisään pyörimisnopeudesta n vakiojännitteelläU generaattorin liittimissä. Yleensä ne on rakennettu nimellisjännitteelle U nom tyhjäkäynnillä (käyrä 1) ja nimelliskuormitus (käyrä 2). Niitä voidaan myös käyttää määrittämään viritysvirran muutosalue, joka tarvitaan ylläpitämään vakaa jännite kuorman yli. Asenne k i = minä m ah / minä m 1p nimeltään herätevirran ohjauskerroin; yleensä se on 8 ... 12. Käytännössä näitä ominaisuuksia hankittaessa määritetään myös osa itseherätysominaisuudesta (kohta OA) virityspiirin vakioresistanssilla. Tämän avulla voit määrittää alkuperäiset pyörimisnopeudet nmin , jossa generaattori kehittää nimellisjännitteen tyhjäkäynnillä ja nimelliskuormalla. Kuormitusnopeudella p t iPenemmän kuin tyhjäkäynnillä ankkuripiirin jännitehäviön vuoksi. Mitä pienempi virityspiirin vastus on, sitä pienempi nopeusnmin.

Tämän generaattorin suurin viritysvirta vastaa segmenttiä AB. SaavuttuaanUH 0 M herätevirta edelleen kasvaessa n pienenee suunnilleen hyperbolisen lain mukaan. Kuitenkin korkeilla viritysvirran arvoilla kyllästymisestä johtuen

Riisi. 10.47.Reostaattisen ohjauksen ominaisuudet

koneen magneettipiiri, nämä ominaisuudet eroavat merkittävästi hyperbolista.

Kaikilla generaattorin jännitteen säätömenetelmillä tarvittava herätevirran muutos suoritetaan muuttamalla virityspiirin vastustaΣ R B (muuttaaksesi Σ R B pulssitransistorien tai tyristorijännitesäätimien toimintaa voidaan myös vähentää). Kuvassa 10,47 vastusriippuvuudet näytetäänΣ R B pyörimisnopeudestaη vakiojännitteellä U ja jatkuva kuormitus, rakennettu tyhjäkäyntitiloihin (käyrä 1) ja nimelliskuormitus (käyrä 2). Ominaisuuksien mukaan on mahdollista määrittää herätepiirin resistanssin säätökerroin k rv = Σ R in max / Σ R Bmin ja lisävastusRpB, joka tulee syöttää säädön aikana herätepiiriin sarjaan vastuksen kanssaR B itse virityskäämitys.

§ 111. Tasavirtageneraattoreiden viritysmenetelmät

Riippuen virityskäämin syöttötavasta, nykyaikaiset DC-generaattorit käyttävät itsenäistä magneettivuon viritystä ja itseherätystä.
Itsenäisellä herätyksellä (kuva 154, a) herätekäämi kytketään apu-DC-energialähteeseen. Herätysvirran ohjaamiseen minä vastus kytketään päälle käämipiirissä r p . Tällä virityksellä virta minä in ei riipu ankkurin virrasta minä minä

Riippumattomien viritysgeneraattoreiden haittana on lisäenergialähteen tarve. Huolimatta siitä, että tällä lähteellä on yleensä alhainen teho (muutama prosentti generaattoreiden tehosta), sen tarve on suuri haitta, ja siksi riippumattomia herätegeneraattoreita käytetään rajoitetusti erikoisasennuksissa (GD) ja korkeassa jännitteessä. koneissa, joissa virityskäämi saa voiman ankkuriketjusta, ei voida hyväksyä suunnittelusyistä.
Itsekiinnittyvillä generaattoreilla on enemmän laaja sovellus. Herätyskäämin kytkennästä riippuen ne voivat olla rinnakkaisia ​​(kuva 154, b), sarja (kuva 154, c) ja sekoitettu (kuva 154, d) viritys.
Rinnakkaisherätyksen generaattoreille virta minä pienessä (muutama prosentti nimellisankkurivirrasta), ja herätekäämissä on suuri määrä kierroksia. Sarjaviritteessa viritysvirta on ankkurivirtaa ja herätekäämissä on pieni määrä kierroksia.
Sekavirityksellä generaattorin napoihin asetetaan kaksi virityskäämiä - rinnakkain ja sarjaan.
Tasavirtageneraattoreiden itseherätysprosessi etenee samalla tavalla missä tahansa herätekaaviossa. Tarkastellaan rinnakkaisherätysgeneraattorin itseherätysprosessia, joka on saanut laajimman sovelluksen.
Mikä tahansa voimanlähde pyörittää generaattorin ankkuria, jonka magneettipiirissä (ikeessä ja napaytimissä) säilyy pieni jäännösmagneettivuo Φ lepo. Tämä pyörivän ankkurin käämityksen magneettivuo indusoituu esim. d.s. E ost, joka on muutama prosentti koneen nimellisjännitteestä.
e. vaikutuksen alaisena. d.s. E ost suljetussa piirissä, joka koostuu ankkurista ja herätekäämistä, virtaa minä sisään. Kenttäkäämin magnetoiva voima minä in ω in (ω in - kierrosten määrä) on suunnattu jäännösmagnetismin virtauksen mukaan, mikä lisää koneen magneettivuoa Φ m, mikä aiheuttaa kasvua, kuten e. d.s. ankkurikäämityksessä E, ja virityskäämin virta minä sisään. Jälkimmäisen kasvu lisää Φ:tä edelleen m, mikä puolestaan ​​kasvaa E ja minä sisään.
Koneen magneettipiirin teräksen kyllästymisen vuoksi itseherätystä ei tapahdu loputtomiin, vaan tiettyyn jännitteeseen asti, riippuen koneen ankkurin pyörimisnopeudesta ja herätekäämipiirin resistanssista . Kun magneettipiirin teräs kyllästyy, magneettivuon kasvu hidastuu ja itseherätysprosessi päättyy. Herätyskäämipiirin resistanssin lisääminen vähentää sekä sen virtaa että tämän virralla virittynyttä magneettivuoa. Siksi e pienenee. d.s. ja jännite, johon generaattori on viritetty.
Generaattorin ankkurin pyörimisnopeuden muuttaminen aiheuttaa muutoksen e. d.s., joka on verrannollinen nopeuteen, minkä seurauksena myös jännite, johon generaattori viritetään, muuttuu.
Generaattorin itseherätys tapahtuu vain tietyissä olosuhteissa, jotka ovat seuraavat.
1. Jäännösmagnetismin virtauksen läsnäolo. Ilman tätä virtausta e:tä ei luoda. d.s. E ost, jonka vaikutuksesta virityskäämissä alkaa virrata virta, joten generaattorin viritys on mahdotonta. Jos kone on demagnetoitu eikä siinä ole jäännösmagnetointia, virityskäämin läpi on johdettava tasavirta jostain ulkopuolisesta lähteestä sähköenergiaa. Kun herätekäämi on irrotettu, jäännösmagneettivuo jää koneeseen.
2. Herätyskäämi on kytkettävä päälle niin, että tämän käämin magnetointivoima lisää jäännösmagnetismin virtausta.
Kun herätekäämi kytketään päälle vastakkaiseen suuntaan, sen magnetointivoima vähentää jäännösmagneettivuoa ja voi pitkäaikaisen käytön aikana demagnetoida koneen kokonaan. Tässä tapauksessa on tarpeen muuttaa virityskäämin virran suuntaa, eli vaihtaa sen liittimiin sopivat johtimet.
3. Kenttäkäämipiirin resistanssi ei saa olla liian suuri; herätepiirin erittäin suurella resistanssilla generaattorin itseherätys on mahdotonta.
4. Ulkoisen kuorman resistanssin tulee olla suhteellisen suuri, koska pienellä resistanssilla myös herätevirta on pieni eikä itseherätystä tapahdu.

11. Tasavirtageneraattori rinnakkaisherätteellä: toimintaperiaate, itseviritysolosuhteet, ominaisuudet.

Shunttiherätysgeneraattori. Tässä generaattorissa (kuva 8.47, a) virityskäämi on kytketty säätöreostaatin kautta rinnan kuorman kanssa. Näin ollen Tässä Tässä tapauksessa käytetään itseherätysperiaatetta, jossa herätekäämi saa virran suoraan generaattorin ankkurikäämityksestä. Generaattorin itseherätys on mahdollista vain tietyissä olosuhteissa. Niiden määrittämiseksi harkitse prosessia, jolla muutetaan virtaa piirissä "kenttäkäämitys - ankkurikäämi" lepotilassa. Tarkasteltavalle piirille saadaan yhtälö

missä e ja i c - EMF:n hetkelliset arvot ankkurikäämityksessä ja viritysvirrassa; Σ R in = R sisällä + R r.v - generaattorin herätepiirin kokonaisresistanssi (resistanssi Σ R ja se voidaan jättää huomiotta, koska se on paljon pienempi kuin Σ R sisään); L c on viritys- ja ankkurikäämien kokonaisinduktanssi. Kaikki termin (8.59) sisältämät termit voidaan kuvata graafisesti (Kuva 8.47, b). EMF e jollain arvolla i viritysvirta voidaan määrittää ominaisuudella OA generaattorin joutokäynti ja jännitehäviö i vuonna Σ R c - virta-jännite ominaisuuden mukaan OV sen herätepiirejä. Ominaista OV on suora viiva, joka kulkee origon kautta kulmassa y x-akseliin nähden; jossa tg y= Σ R sisään. Alkaen (8.59) meillä on

Siksi, jos ero ( e - i vuonna Σ R c) > 0, sitten derivaatta di sisään / dt> 0, ja viritysvirtaa kasvatetaan i sisään.

Vakiotila herätekäämipiirissä havaitaan, kun di sisään / dt= 0, eli leikkauspisteessä FROM tyhjäkäynnin ominaisuudet OA suoralla viivalla OV. Tässä tapauksessa kone toimii tietyllä tasaisella viritysvirralla minä v0 ja emf E 0 = U 0 .

Yhtälöstä (8.60) seuraa, että generaattorin itseherätys edellyttää, että tietyt ehdot täyttyvät:

1) itseherätysprosessi voi alkaa vain, jos alkuhetkellä ( i c \u003d 0) jonkin verran alku-EMF:ää indusoituu ankkurikäämitykseen. Tällainen EMF voidaan luoda jäännösmagnetismin virtauksella, joten itseherätysprosessin aloittamiseksi generaattorissa on oltava jäännösmagnetismin virtaus, joka ankkurin pyöriessä indusoi EMF:n käämiinsä E levätä. Yleensä koneessa virtaa jäännösmagnetismia sen magneettijärjestelmässä olevan hystereesin vuoksi. Jos tällaista virtausta ei ole, se luodaan johtamalla virta ulkoisesta lähteestä virityskäämin läpi;

2) virran kulun aikana i sen virityksen käämityksessä MDS F sisään on suunnattava jäännösmagnetismin F MMF:n mukaan lokakuu Tässä tapauksessa eron vaikutuksesta e - i vuonna Σ R virran lisäysprosessissa i c, viritysmagneettivuo F c ja EMF e. Jos nämä rahamarkkinarahastot on suunnattu vastakkain, herätekäämin MMF muodostaa jäännösmagnetismin virtaa vastaan ​​suunnatun virtauksen, kone demagnetoituu eikä itseherätysprosessi voi alkaa;

3) positiivinen ero e - i vuonna Σ R c, tarpeen herätevirran lisäämiseksi i nollasta vakaaseen tilaan minä v0, voi tapahtua vain, jos se on määritetyllä virran muutosalueella i suorassa linjassa OB sijaitsee joutokäyntinopeuden ominaiskäyrän alapuolella OA. Kun herätepiirin Σ vastus kasvaa R kaltevuuskulma kasvaa γ suoraan OB nykyiselle akselille minä jossain kulman kriittisessä arvossa γ cr (vastaa kriittistä resistanssiarvoa Σ R c.cr) suora OV" on käytännössä sama kuin joutokäynti-ominaisuuden suoraviivainen osa. Tässä tapauksessa e≈ i vuonna Σ R ja itsensä herättämisestä tulee mahdotonta. Näin ollen generaattorin itseherätystä varten on välttämätöntä, että herätepiirin resistanssi on pienempi kuin kriittinen arvo.

Jos herätepiirin parametrit valitaan siten, että Σ R sisään< ΣR v.cr, sitten pisteessä FROM itseherätystilan vakaus varmistetaan. Virran vahingossa pienentyessä i alle vakaan tilan minä 0:ssa tai lisää sitä minä in0, syntyy positiivinen tai negatiivinen ero, vastaavasti ( e - i vuonna Σ R c), joka pyrkii muuttamaan virtaa i niin, että siitä tulee jälleen yhtä suuri minä in0 . Kuitenkin Σ R c > Σ R c.cr itseherätystilan vakaus on rikottu. Jos generaattorin toiminnan aikana herätepiirin resistanssi kasvaa Σ R jopa arvoon, joka on suurempi kuin Σ R v.cr, sen magneettinen järjestelmä demagnetisoituu ja EMF pienenee arvoon E levätä. Jos generaattori alkoi toimia Σ:lla R c > Σ R v.kr, silloin hän ei voi kiihottaa itseään. Näin ollen kuntoΣ R sisään< ΣR c.cr rajoittaa generaattorin herätevirran ja sen jännitteen mahdollista säätöaluetta. Generaattorin jännitettä voidaan yleensä pienentää lisäämällä vastusta Σ R c, vain (0,6-0,7) U nom. Generaattorin ulkoinen ominaisuus on riippuvuus U=f(minä matto n= vakio ja R sisään = const (käyrä 1, riisi. 8.48). Se sijaitsee itsenäisen herätteen generaattorin ulkoisen ominaiskäyrän alapuolella (käyrä 2). Tämä johtuu siitä, että tarkasteltavassa generaattorissa paitsi kahdesta syystä, jotka aiheuttavat jännitteen laskun kasvaessa

kuormitus (jännitehäviö ankkurissa ja ankkurireaktion demagnetoiva vaikutus), on kolmas syy - herätevirran I lasku in = U/Σ R sisään, joka riippuu jännitteestä U eli virrasta minä n.

Generaattoria voidaan kuormittaa vain tiettyyn enimmäisvirtaan asti minä kr. Kuormituksenkestävyyden edelleen pienentyessä R n virta minä n = U/R n alkaa laskea, kun jännite U putoaa nopeammin kuin vähenee R n. Työskentele sivustolla ab ulkoiset ominaisuudet ovat epävakaita; tässä tapauksessa kone vaihtaa pistettä vastaavaan käyttötilaan b, eli oikosulkutilassa.

Niiden syiden toiminta, jotka aiheuttavat generaattorin jännitteen alenemisen kuormituksen kasvaessa, näkyy erityisen selvästi kuvan 1 pohdinnasta. 8.49, joka esittää ulkoisen ominaiskäyrän rakennetta joutokäyntikäyrän ja ominaiskolmion mukaan.

Rakentaminen suoritetaan seuraavassa järjestyksessä. Pisteen läpi D nimellisjännitettä vastaavalle ordinaatta-akselille piirretään suora viiva abskissa-akselin suuntaisesti. Huippupiste sijaitsee tällä viivalla. MUTTA ominaiskuormitusta vastaava kolmio; jalka AB on oltava yhdensuuntainen y-akselin ja kärjen kanssa FROM on oltava joutokäyntikäyrän päällä 1. Origon ja kärjen kautta MUTTA suoraan 2 joutokäynti-ominaisuuden leikkauspisteeseen; tämä suora on virityskäämipiirin resistanssin virta-jännite-ominaisuus. Leikkauspisteen ordinaatilla E ominaisuudet 1 ja 2 saada generaattorin jännite U 0 = E 0 tyhjäkäynnillä.

Herätysvirta minä in.nom nimellistilassa vastaa pisteen abskissaa MUTTA, ja generaattori EMF E nom nimelliskuormalla - pisteen ordinaatit AT. Joutokäyntikäyrän ominaisuudesta voidaan määrittää, jos viritysvirtaa pienennetään minä v.nom segmentin pituuden mukaan aurinko, ottaen huomioon ankkurireaktion demagnetoivan vaikutuksen. Ulkoista ominaisuutta rakennettaessa 3 hänen pisteensä a ja b, Tyhjä- ja nimelliskuormitusta vastaavat jännitteet määräytyvät U 0 ja U nom. välipisteet Kanssa, d,... saada kuluttamalla

suoraan A"C", A"C", A""C"",..., yhdensuuntainen hypotenuusan kanssa AC, ennen kuin se ylittää virta-jännite-ominaisuuden 2 kohdissa A", A", A"",..., ja myös joutokäynnillä 1 kohdissa C", C", C",.... Pisteiden ordinaatit "A" A "",... vastaavat jännitteitä kuormitusvirroilla minä a1, minä a2, minä a3 ,..., joiden arvot määräytyvät suhteesta

minä a nom: minä a 1:minä a 2 ,Ia 3… = AC: A"C": A"C":A""C""...

Vaihdettaessa nimelliskuormitustilasta tyhjäkäyntitilaan generaattorin jännite muuttuu 10 - 20 % eli enemmän kuin generaattorissa, jossa on itsenäinen heräte.

Kun ankkurin tasainen oikosulku, virta minä Rinnakkaisherätteellä olevaan generaattoriin on suhteellisen pieni (ks. kuva 8.48), koska tässä tilassa jännite ja viritysvirta ovat nolla. Siksi nykyinen on. vain EMF syntyy jäännösmagnetismista ja on (0,4 - 0,8) minä nom. Rinnakkaisherätteellä varustetun generaattorin ohjaus- ja kuormitusominaisuudet ovat luonteeltaan samanlaiset kuin itsenäisen herätteen generaattorin.

Suurimmassa osassa kotimaisen teollisuuden valmistamista tasavirtageneraattoreista on rinnakkaisviritys. Ulkoisen suorituskyvyn parantamiseksi niissä on yleensä pieni sarja käämitys (yhdestä kolmeen kierrosta napaa kohti). Tarvittaessa tällaiset generaattorit voidaan myös kytkeä päälle itsenäisellä herätyksellä varustetun kaavion mukaisesti.

Generaattorin heräte on toimivan magneettivuon luominen, jonka ansiosta pyörivään ankkuriin syntyy EMF. Tasavirtageneraattorit erotetaan virityskäämien kytkentätavasta riippuen toisistaan ​​riippumattomina, rinnakkais-, sarja- ja sekaviritysgeneraattoreissa. Riippumattomassa herätegeneraattorissa on OB-virityskäämi, joka on liitetty ulkoiseen virtalähteeseen säätöreostaatin kautta (Kuva 6-10, a) Tällaisen generaattorin napojen jännite (käyrä 1 kuvassa 6-11) pienenee jonkin verran kuormitusvirran kasvaessa ankkurin sisäisen resistanssin yli menevän jännitehäviön seurauksena ja jännitteet ovat aina vakaat. Tämä ominaisuus osoittautuu erittäin arvokkaaksi sähkökemiassa (voimalla toimivat elektrolyyttiset kylvyt)

Rinnakkaisherätysgeneraattori on itseherättynyt generaattori, OB:n herätekäämi on kytketty säätöreostaatin kautta saman generaattorin liittimiin (kuva 6-10, b). Tällainen sisällyttäminen johtaa siihen, että kuormitusvirran kasvaessa generaattorin liittimien jännite laskee ankkurikäämin jännitehäviön vuoksi. Tämä puolestaan,

aiheuttaa viritysvirran ja EMF:n vähenemisen ankkurissa. Siksi generaattorin UH ​​liittimissä jännite laskee jonkin verran nopeammin (käyrä 2 kuvassa 6-11) kuin itsenäisen viritysgeneraattorin.

Kuorman lisääminen edelleen johtaa viritysvirran niin voimakkaaseen laskuun, että kun kuormituspiiri oikosuljetaan, jännite putoaa nollaan (pieni oikosulkuvirta johtuu vain koneen jäännösinduktiosta). Siksi uskotaan, että rinnakkaisherätysgeneraattori ei pelkää oikosulkua.

Sekventiaalisessa viritysgeneraattorissa on OB-virityskäämi, joka on kytketty sarjaan ankkurin kanssa (kuvat 6-10, e). Jos ankkurissa ei ole kuormitusta, pieni EMF kuitenkin jännittyy koneen jäännösinduktion vuoksi (käyrä 3 kuvassa 6-11). Kuorman kasvaessa jännite generaattorin liittimissä ensin kasvaa, ja saavutettuaan koneen magneettijärjestelmän magneettisen kyllästyksen se alkaa laskea nopeasti johtuen jännitehäviöstä ankkurivastuksen yli ja demagnetoivasta vaikutuksesta. armatuurireaktio.

Jännitteen suuren vaihtelun vuoksi kuormituksen muutoksella sarjaherätettyjä generaattoreita ei tällä hetkellä käytetä.

Sekaviritysgeneraattorissa on kaksi käämiä: OB - kytketty rinnan ankkuriin, (lisä) - sarjaan (kuva 6-10, d). Käämit kytketään päälle siten, että ne synnyttävät magneettivuuksia yhteen suuntaan, ja käämien kierrosten lukumäärä valitaan siten, että generaattorin sisäisen resistanssin ja ankkurireaktion EMF:n jännitehäviö kompensoisi EMF:llä rinnakkaiskäämityksen vuosta.