La dipendenza della tensione dalla corrente di eccitazione. Modi per eccitare un generatore DC

§ 111. METODI DI ECCITAZIONE DEI GENERATORI IN CORRENTE CONTINUA

Generatori corrente continua può essere realizzato con eccitazione magnetica ed elettromagnetica. Per creare un flusso magnetico nei generatori del primo tipo, vengono utilizzati magneti permanenti,

e nei generatori del secondo tipo: elettromagneti. Permanenti, i magneti vengono utilizzati solo in macchine di bassissima potenza. Pertanto, l'eccitazione elettromagnetica è il metodo più utilizzato per creare il flusso magnetico. Con questo metodo di eccitazione, il flusso magnetico viene creato dalla corrente che scorre attraverso l'avvolgimento di eccitazione.

A seconda del metodo di alimentazione dell'avvolgimento di eccitazione, i generatori CC possono essere eccitati e autoeccitati in modo indipendente.

Con eccitazione indipendente (Fig. 143, a), l'avvolgimento di eccitazione è collegato alla rete di una fonte di energia CC ausiliaria. Per regolare la corrente di eccitazione Iv, nel circuito di avvolgimento è inclusa la resistenza r p. Con tale eccitazione la corrente Iv non dipende dalla corrente nell'armatura Ia.

Lo svantaggio dei generatori eccitazione indipendenteè la necessità di una fonte aggiuntiva di energia. Nonostante il fatto che questa fonte abbia solitamente una potenza bassa (una piccola percentuale della potenza dei generatori), la sua necessità rappresenta un grande inconveniente, quindi i generatori di eccitazione indipendenti trovano un uso molto limitato solo nelle macchine. alta tensione, in cui l'alimentazione dell'avvolgimento di eccitazione dal circuito di armatura non è accettabile per motivi di progettazione.

I generatori autoeccitati, a seconda dell'inclusione dell'avvolgimento di eccitazione, possono essere di eccitazione parallela (Fig. 143, b), serie (Fig. 143, c) e mista (Fig. 143, d).

Per i generatori ad eccitazione parallela, la corrente è piccola (qualche percentuale). corrente nominale armatura) e l'avvolgimento di eccitazione ha un gran numero di spire. Con l'eccitazione in serie, la corrente di eccitazione è uguale alla corrente di armatura e l'avvolgimento di eccitazione ha un numero ridotto di spire.

Con l'eccitazione mista, sui poli del generatore sono posizionati due avvolgimenti di eccitazione: parallelo e serie.

Il processo di autoeccitazione dei generatori DC procede allo stesso modo per qualsiasi schema di eccitazione. Quindi, ad esempio, nei generatori di eccitazione parallela, che hanno ricevuto l'applicazione più ampia, il processo di autoeccitazione procede come segue.

Qualsiasi motore primo fa ruotare l'armatura del generatore, il circuito magnetico (giogo e nuclei dei poli) che ha un piccolo flusso magnetico residuo F 0 . Questo flusso magnetico nell'avvolgimento dell'armatura rotante è indotto e. d.s. E 0 , che rappresenta una piccola percentuale della tensione nominale della macchina.

Sotto l'influenza di e. d.s. E 0 in un circuito chiuso costituito da un'armatura e da un avvolgimento di eccitazione scorre una corrente Iv. La forza magnetizzante dell'avvolgimento di eccitazione Ivw (w è il numero di spire) è diretta in accordo con il flusso del magnetismo residuo, aumentando il flusso magnetico della macchina F, che provoca un aumento di entrambi e. d.s. nell'avvolgimento dell'indotto E e la corrente nell'avvolgimento di eccitazione Iv. Un aumento di quest'ultimo provoca un ulteriore aumento di F, che a sua volta aumenta E e Iv.

A causa della saturazione dell'acciaio del circuito magnetico della macchina, l'autoeccitazione non avviene indefinitamente, ma fino ad una certa tensione, a seconda della velocità di rotazione dell'armatura della macchina e della resistenza nel circuito di avvolgimento di eccitazione . Quando l'acciaio del circuito magnetico è saturo, l'aumento del flusso magnetico rallenta e il processo di autoeccitazione termina. L'aumento della resistenza nel circuito dell'avvolgimento di eccitazione riduce sia la corrente al suo interno che il flusso magnetico eccitato da questa corrente. Pertanto, la fem diminuisce. Con. e la tensione a cui è eccitato il generatore.

La modifica della velocità di rotazione dell'armatura del generatore provoca una variazione della fem. s, che è proporzionale alla velocità, per cui cambia anche la tensione a cui è eccitato il generatore.

L'autoeccitazione del generatore avverrà solo in determinate condizioni, che sono le seguenti:

1. >Presenza di flusso di magnetismo residuo. In assenza di questo flusso, e non verrà creato. d.s. E0, sotto l'influenza della quale una corrente inizia a fluire nell'avvolgimento di eccitazione, in modo che l'eccitazione del generatore sarà impossibile. Se la macchina è smagnetizzata e non ha magnetizzazione residua, quindi una corrente continua deve essere fatta passare attraverso l'avvolgimento di eccitazione da una fonte estranea di energia elettrica. Dopo aver spento l'avvolgimento di eccitazione, la macchina avrà nuovamente un flusso magnetico residuo.

2. L'avvolgimento di eccitazione deve essere collegato in base al flusso del magnetismo residuo, cioè in modo che la forza magnetizzante di questo avvolgimento aumenti il flusso del magnetismo residuo.

Quando l'avvolgimento di eccitazione viene acceso nella direzione opposta, la sua forza magnetizzante ridurrà il flusso magnetico residuo e, durante un funzionamento prolungato, potrà smagnetizzare completamente la macchina. Se l'avvolgimento di eccitazione risulta essere acceso nella direzione opposta, è necessario cambiare la direzione della corrente al suo interno, ovvero scambiare i fili adatti ai terminali di questo avvolgimento.

3. La resistenza del circuito dell'avvolgimento di eccitazione deve essere eccessivamente grande, con una resistenza del circuito di eccitazione molto elevata l'autoeccitazione del generatore è impossibile.

4. La resistenza del carico esterno deve essere elevata, poiché con una bassa resistenza anche la corrente di eccitazione sarà piccola e non si verificherà autoeccitazione.

Le proprietà di un generatore DC sono determinate principalmente dal modo in cui viene alimentato l'avvolgimento di campo. A seconda di ciò, si distinguono i seguenti tipi di generatori:

1) con eccitazione indipendente - l'avvolgimento di eccitazione è alimentato da una sorgente CC esterna;

2) con eccitazione parallela- l'avvolgimento di eccitazione è collegato all'avvolgimento dell'indotto in parallelo al carico;

3) con eccitazione in serie - l'avvolgimento di eccitazione è collegato in serie con l'avvolgimento dell'indotto e il carico;

4) con eccitazione mista - ci sono due avvolgimenti di eccitazione: uno è collegato in parallelo al carico e l'altro è collegato in serie ad esso.

I generatori dei tipi considerati hanno lo stesso dispositivo e differiscono solo nell'implementazione dell'avvolgimento di eccitazione. Gli avvolgimenti di eccitazione indipendente e parallela, aventi un gran numero di spire, sono costituiti da un filo di piccola sezione trasversale; un avvolgimento di eccitazione in serie con un piccolo numero di spire - da un filo di grande sezione trasversale. I generatori a bassa potenza sono talvolta realizzati con magneti permanenti. Le proprietà di tali generatori sono vicine a quelle dei generatori con eccitazione indipendente.

Generatore con eccitazione indipendente. In questo tipo di generatore (Fig. 10.35) corrente di eccitazione IO V indipendente dalla corrente di armaturaIO UN , che è uguale alla corrente di caricoIO N . Attuale IO V determinato solo dalla posizione del reostato di regolazioneRp . B, incluso nel circuito dell'avvolgimento di eccitazione:

IO B= U b (R b + R p.b),(10.33)

Dove U B - tensione di alimentazione;R B - resistenza dell'avvolgimento di eccitazione;Rp V - resistenza del reostato di regolazione.

Tipicamente la corrente di eccitazione è piccola e ammonta all'1...3% della corrente di armatura nominale. Le principali caratteristiche che determinano le proprietà dei generatori DC sono le seguenti: minimo, esterno, controllo e carico. Caratteristica del minimo (Fig. 10.36, UN) chiamata dipendenzaU 0 = F( libbre) A IO n = 0 e n = cost . Quando la macchina è al minimo, quando il circuito di carico è aperto, la tensioneUo ai terminali dell'avvolgimento dell'indotto è uguale alla FEM E 0 \u003d c e F p. Velocità dell'armaturaη viene mantenuta invariata e la tensione al minimo dipende solo dal flusso magnetico F, cioè dalla corrente di eccitazioneIO V . Pertanto, la caratteristicaU 0 = F( io B) simile alla caratteristica magnetica Ф = F( IO V ). La caratteristica del minimo è facile da ottenere sperimentalmente. Per fare ciò, impostare prima la corrente di eccitazione in questo modoUo 1,25 U NOM , quindi ridurre la corrente di eccitazione a zero e aumentarla nuovamente al valore precedente. In questo caso si ottengono i rami ascendente e discendente della caratteristica, che escono dallo stesso punto. La divergenza dei rami è spiegata dalla presenza di isteresi nel circuito magnetico della macchina. AIO V = 0 nell'avvolgimento dell'indotto, la forza elettromotrice residua è indotta dal flusso del magnetismo residuo E fermati , che è il 2...4% di U nome .

La caratteristica esterna (Fig. 10.36.6) è la dipendenza U = F( IO m) a P - const e IO in = cost . In modalità di carico, tensione del generatore

(10.34)

dove Σ R UN - la somma delle resistenze di tutti gli avvolgimenti collegati in serie nel circuito dell'indotto (avvolgimenti dell'indotto, poli aggiuntivi e compensazione).

All'aumentare del carico diminuisce la tensione U effetto: caduta di tensione durante resistenza interna Σ RA automobili; diminuzione della femΕ come risultato dell'azione smagnetizzante della reazione dell'armatura.

Variazione di tensione durante la transizione dalla modalità di carico nominale alla modalità di riposo

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

Per i generatori con eccitazione indipendente è del 5...15%.

Riso. 10.36.Caratteristiche del generatore con eccitazione indipendente

(AC)

Caratteristiche di regolazione (Fig. 10.36, V) si chiama dipendenzaIO V = F( IO m) a U= const e n = cost . Mostra come regolare la corrente di campo per mantenere costante la tensione del generatore quando cambia il carico. Ovviamente in questo caso all'aumentare del carico è necessario aumentare la corrente di eccitazione.

La caratteristica del carico (Fig. 10.37, a) è la dipendenzaU= F( io B) A n = cost e / n = cost . Caratteristica di carico aIO n = IO nom (curva 2) passa al di sotto della caratteristica del minimo (curva 1), che può essere considerata come un caso speciale della caratteristica del carico aIO N = 0. La differenza tra le ordinate delle curve 1 e 2 è dovuta all'effetto smagnetizzante della reazione di armatura e alla caduta di tensione sulla resistenza internaΣ RA automobili.

Riso. 10.37.Caratteristica di carico di un generatore con eccitazione indipendente (a) e sua costruzione utilizzando un triangolo caratteristico (B)

Fornisce una rappresentazione visiva dell'influenza di questi fattori triangolo LAN caratteristico o reattivo. Se al segmento aa, uguale su una certa scala alla tensioneU, con una certa corrente di caricoIO N e corrente di eccitazioneIO V aggiungi segmento AB, uguale sulla stessa scala alla caduta di tensioneio BΣ RA nel generatore, otteniamo il segmento aB, emf uguale E.

A EMF inattivoΕ indotta nell'avvolgimento dell'indotto con una corrente inferioreIO" V , corrispondente all'ascissa del punto CON. Pertanto, il segmento sole caratterizza l'effetto smagnetizzante della reazione dell'armatura sulla scala della corrente di eccitazione. A corrente costanteIO N gamba AB il triangolo caratteristico è costante; gamba sole dipende non solo dalla correnteIO N , ma anche dal grado di saturazione del sistema magnetico, cioè dalla corrente di eccitazioneIO V . Tuttavia, in alcuni casi, l'influenza della corrente di eccitazione viene trascurata e si presuppone che il segmento sole proporzionale solo alla correnteIO N .

Questa ipotesi ci consente di costruire caratteristiche di carico a correnti diverse, modificando solo la lunghezza di tutti i lati del triangoloABC. Se il vertice C del triangolo caratteristico è costruito per una certa correnteIO N , situato sul caratteristico 1 al minimo (Fig. 10.37, b), quindi il triangolo si sposta lungo questa caratteristicaABC quindi quel catet sole rimane parallelo all'asse x, quindi la traccia del punto UN mostra approssimativamente la caratteristica di carico desiderata 2 a un dato valore di correnteIO N . Questa caratteristica è leggermente diversa dalla caratteristica reale. 3 (che può essere rimosso empiricamente), poiché il valore della gamba sole il triangolo caratteristico cambia a causa del cambiamento delle condizioni di saturazione. Utilizzando la caratteristica del minimo con l'aiuto di un triangolo caratteristico, è possibile costruire altre caratteristiche del generatore: esterne e di regolazione.

La caratteristica esterna è costruita sulla base della caratteristica del minimo 1 (Fig. 10.38, a). Prendendo un puntoD sull'asse y corrispondente alla tensione nominaleU nom , viene tracciata una linea retta che lo attraversaANNO DOMINI, parallelo all'asse x. Il vertice si trova su questa linea. UN triangolo caratteristico preso alla corrente di armatura nominale in modo che la gamba AB era parallelo all'asse y e il vertice C era sulla caratteristica 1 . Quindi, lasciando cadere la perpendicolare dal vertice UN sull'asse x, trova un punto E a, corrispondente alla corrente di eccitazione nominaleIO vnom . Nel determinareIO vnom tenere conto del fatto che sotto l'azione della reazione dell'indotto, la FEM a carico è inferiore a quella al minimo, ovvero viene creata, per così dire, da una corrente di eccitazione inferiore.

Riso. 10.38. Grafici per la costruzione esterna (a) e la rettifica (b)

caratteristiche del generatore con eccitazione indipendente utilizzando

triangolo caratteristico

Corrente in diminuzione IO V corrisponde al segmento sole, che caratterizza l'effetto smagnetizzante della reazione dell'armatura. Anche la tensione alla corrente nominale è inferiore alla FEM per l'entità della caduta di tensioneio aΣ RA, a cui corrisponde la gamba AB.

Quando si costruisce la dipendenza desiderata 2, cioè la tensioneU dalla corrente di carico 1a, i suoi due punti possono essere facilmente determinati: la corrente nominaleIO anom corrisponde alla tensione nominaleU OM (punto b ), e la corrente di armatura, pari a zero (modalità di riposo), è la tensioneUo (punto UN), uguale a EMF alla corrente di eccitazioneIO vnom . Altri punti (con,D ecc.) della caratteristica esterna può essere costruita modificando tutti i lati del triangolo caratteristico in proporzione alla variazione della corrente di armatura e disponendolo in modo che i piedini A"B", A"B",...è rimasto parallelo all’asse y. Allo stesso tempo, i punti B, B"B" dovrebbe essere su una linea verticale A K B corrispondente alla corrente di eccitazioneIO in.nom , e punti C, C", C", ... - sulla caratteristica del minimo 1 . Poi le ordinate dei punti AA,... determinerà il valore di tensione desiderato alle correnti di carico 1 a1 \u003d 1 anom A "B" / AB, 1 a2 \u003d \u003d 1 anom A "B" / AB ecc. Di solito, quando si costruisce una caratteristica esterna, vengono disegnate solo le ipotenuse dei triangoli caratteristici Una "C", una "C""",..., paralleloACfino all'intersezione con la caratteristica del minimo e con la linea A K V. Ordinate dei punti trovati AA"... determinare i valori di sollecitazione desiderati (ovvero i punti c,D caratteristiche esterne 2) alle correnti di caricoIOUN nome, io a 1 , 1a2.

Se da un punto A a traccia una linea parallela AU, all'intersezione con la caratteristica del minimo nel punto C, è possibile ottenere il valore corrente corto circuito 1 k \u003d 1 anomo da A a C a /AC, ovvero 5...15 volte la corrente nominale. Conoscendo la corrente di cortocircuito, puoi calcolare momento massimo, la resistenza meccanica dell'albero e selezionare i parametri dell'attrezzatura di protezione. Determinazione sperimentale della corrente di cortocircuito difficile, poiché durante l'esperimento potrebbe verificarsi un incendio a tutto tondo.

La caratteristica costruita è approssimativa. Il suo errore principale è dovuto al fatto che l'effetto smagnetizzante della reazione dell'armatura (cioè la gamba sole) non proporzionale alla corrente di armatura. Di solito la costruzione data fornisce un valore della corrente di cortocircuito un po' sottostimato.

La caratteristica di regolazione (Fig. 10.38, b) è costruita come segue. Innanzitutto trovare la corrente di eccitazione IO in0 , corrispondente alla tensione nominale a vuoto. Per determinare la corrente di eccitazione alla corrente di carico nominale, la parte superiore UN il triangolo caratteristico (corrispondente al carico nominale) è posto su una retta 2, parallela all'asse delle ascisse e distanziato da essoUOM. gamba AB deve essere parallelo all'asse y e al vertice CON dovrebbe essere posizionato sulla caratteristica del minimo 1. Ascissa apicale UN fornisce il valore desiderato della corrente di eccitazione.

La prova della validità di questa costruzione è data nella costruzione della caratteristica esterna. Disegnare linee parallele all'ipotenusa UN C, otteniamo segmenti A"C", A"C",..., concluso tra la caratteristica del minimo 1 e la riga 2 corrispondente alla condizioneU=UOM = cost. Questi segmenti rappresentano le ipotenuse dei triangoli caratteristici a diverse correnti di carico. Caratteristica di controllo desiderataio B= F( io a) - curva 3 - costruito nell'angolo delle coordinate inferiore. I valori della corrente di eccitazione sono determinati dalle ascisse dei punti A, A", A",..., che corrispondono a correnti di carico proporzionali alle lunghezze dei segmenti UN CON, UN"CON", AC"...

Il vantaggio dei generatori con eccitazione indipendente - la capacità di regolare la tensione su un ampio intervallo da zero a Umaxmodificando la corrente di eccitazione e una variazione relativamente piccola della tensione sotto carico. Tuttavia, per alimentare l'avvolgimento di eccitazione di tali generatori, sono necessarie fonti CC esterne.

I generatori con eccitazione indipendente vengono utilizzati solo ad alta potenza, nonché a bassa potenza, a bassa tensione. Indipendentemente dal valore della tensione di armatura, l'avvolgimento di campo è progettato per una tensione continua standard di 110 o 220 V per semplificare l'apparecchiatura di controllo.

Riso. 10.39. schema elettrico generatore con eccitazione parallela (a) e dipendenza della variazione dell'EMF e della caduta di tensione nel circuito di eccitazione io Β Σ R Β quando si cambia la corrente di eccitazione del generatore (b)

Generatore con eccitazione parallela. IN questo generatore (Fig. 10.39, UN) l'avvolgimento di eccitazione è collegato tramite un reostato di regolazione in parallelo al carico. Perciò, in questo caso viene utilizzato il principio dell'autoeccitazione, in cui l'avvolgimento di eccitazione viene alimentato direttamente dall'avvolgimento dell'indotto del generatore. L'autoeccitazione del generatore è possibile solo in determinate condizioni. Per stabilirli, considerare il processo di modifica della corrente nel circuito "avvolgimento di campo - avvolgimento di armatura" in modalità inattiva. Per il circuito in esame, otteniamo l'equazione

(10.36)

Dove e E io V - valori istantanei di EMF nell'avvolgimento dell'indotto e corrente di eccitazione;ΣR V = RV + RR.V - la resistenza totale del circuito di eccitazione del generatore (resistΣ R α può essere trascurato poiché è molto più piccoloΣR V); LIBBRE - induttanza totale degli avvolgimenti di eccitazione e di armatura. Tutti i membri dell'equazione (10.36) possono essere rappresentati graficamente (Fig. 10.39, b). Campo elettromagnetico e ad un certo valore io V la corrente di eccitazione può essere determinata dalla caratteristica OA minimo del generatore e caduta di tensioneioVΣR V- in base alla caratteristica corrente-tensione OV i suoi circuiti di eccitazione. Caratteristica OVè una retta passante per l'origine ad angoloγ all'asse x; in cuitgγ = Σ R B. Dalla (10.36) abbiamo

(10.37)

Pertanto, se la differenza ( e - io BΣ R B) > 0, quindi la derivatadi/ dt > 0 e c'è un processo di aumento della corrente di eccitazioneio V.

Lo stato stazionario nel circuito dell'avvolgimento di eccitazione si osserva quandodi B/ dt = 0, cioè nel punto di intersezione CON caratteristiche di inattività OA con una linea retta OV. In questo caso la macchina funziona con una certa corrente di eccitazione costante IO v0 e emf E 0 = U 0 .

Dall'equazione (10.37) segue che per l'autoeccitazione del generatore devono essere soddisfatte alcune condizioni:

1) il processo di autoeccitazione può iniziare solo se nel momento iniziale(io Β = 0) alcuni campi elettromagnetici iniziali vengono indotti nell'avvolgimento dell'indotto. Una tale fem può quindi essere creata dal flusso di magnetismo residuo per avviare il processo di autoeccitazione è necessario che nel generatore sia presente un flusso di magnetismo residuo, che, quando l'armatura ruota, la induce nell'avvolgimento EMF EOST. Di solito nella macchina è presente un flusso di magnetismo residuo dovuto alla presenza di isteresi nel suo sistema magnetico. Se non esiste tale flusso, viene creato facendo passare una corrente da una fonte esterna attraverso l'avvolgimento di eccitazione;

2) durante il passaggio di correnteio V in base all'avvolgimento di eccitazione della sua MDSFsdovrebbe essere diretto secondo MDS magnetismo residuo F0CT . In questo caso, sotto l'influenza della differenza e - io B Σ R B c'è un aumento di corrente io V , flusso magnetico di eccitazione Ф in e EMF e. Se questi FCM sono diretti in modo opposto, allora il FCM dell'avvolgimento di eccitazione crea un flusso diretto contro il flusso del magnetismo residuo, la macchina viene smagnetizzata e il processo di autoeccitazione non sarà in grado di avviarsi;

3) differenza positiva e- io B ∑ R B necessario per aumentare la corrente di eccitazione io V zero allo stato stazionarioIO in0 , può verificarsi solo se rientra nell'intervallo specificato di modifica correnteio V Dritto OV situato sotto la caratteristica del regime minimo OA. Con un aumento della resistenza del circuito di eccitazioneΣRB l'angolo di inclinazione aumentaγ Dritto OV all'asse correnteIO V e ad un certo angolo criticoγ cr (corrispondente al valore critico di resistenzaΣ R B. Kp) Dritto OV praticamente coincide con la parte rettilinea della caratteristica del minimo. In questo caso e io In Σ R in e il processo di autoeccitazione diventa impossibile. (Quindi, per l'autoeccitazione del generatore è necessario che la resistenza del circuito di eccitazione sia inferiore al valore critico.

Se i parametri del circuito di eccitazione vengono scelti in modo taleΣR dentro Σ R incr , quindi al punto CONè garantita la stabilità della modalità di autoeccitazione. Con una diminuzione accidentale della correnteio V al di sotto del valore stabilitoIO in0 o aumentarloIO in0 c'è una differenza positiva o negativa, rispettivamente. (e- io B Σ R B ) cercando di cambiare

Riso. 10.40.Caratteristiche esterne dei generatori con indipendenza (2)

e eccitazione parallela (1).

attuale io V in modo che diventi di nuovo uguale IO in0. Tuttavia, per Σ R B> Σ R B . Kp la stabilità del regime di autoeccitazione è violata. Se durante il funzionamento del generatore la resistenza del circuito di eccitazione viene aumentataΣR dentro ad un valore maggioreΣ R in .cr , quindi il suo sistema magnetico viene smagnetizzato e la FEM diminuisce aΕ ο Con T . Se il generatore si è avviato lavorare a

Σ R B > Σ R B . kr , allora non sarà in grado di autoeccitarsi. Quindi, condizione Σ R V Σ R c.c. R limita il possibile campo di regolazione della corrente di eccitazione del generatore e della sua tensione. Di solito è possibile diminuire la tensione del generatore aumentando la resistenzaΣ R B , solo fino a (0,6...0,7) Unom.

La caratteristica esterna del generatore è la dipendenza U= F(IO m) a n = const e R B = cost (Fig. 10.40, curva 1). Si trova al di sotto della caratteristica esterna del generatore ad eccitazione indipendente (curva 2). Ciò è dovuto al fatto che nel generatore considerato oltre a due motivi che causano una diminuzione della tensione all'aumentare del carico (caduta di tensione nell'armatura ed effetto smagnetizzante della reazione dell'armatura), esiste una terza ragione-riduzione della corrente di eccitazione 1 V = = U/ ΣR dentro , che dipende dalla tensione U, cioè dalla correnteION.

Il generatore può essere caricato solo fino ad una determinata corrente massima IO kr . Con un'ulteriore diminuzione della resistenza al caricoRH attuale Io H= U/ RH inizia a diminuire man mano che la tensioneU cadere più velocemente che diminuireRH. Lavora sul sito UN B le caratteristiche esterne sono instabili; in questo caso la macchina passa alla modalità operativa corrispondente al puntoB, cioè in modalità cortocircuito.

L'azione delle cause che causano una diminuzione della tensione del generatore all'aumentare del carico è particolarmente evidente dalla considerazione della Fig. 10.41, che mostra la costruzione di una caratteristica esterna secondo la caratteristica del minimo e il triangolo caratteristico.

Riso. 10.41. Grafici per costruire le caratteristiche esterne del generatore con

eccitazione parallela utilizzando un triangolo caratteristico

carico; gamba A B deve essere parallelo all'asse y e il vertice C deve trovarsi sulla caratteristica del minimo 1. Per origine e vertice UN diretto 2 all'intersezione con la caratteristica del minimo; questa retta è la caratteristica corrente-tensione della resistenza del circuito di avvolgimento di eccitazione. Sull'ordinata del punto di intersezioneΕ caratteristiche 1 e 2 ottenere la tensione del generatoreU 0 = E 0 al minimo.

Corrente di eccitazione IO V nominale in modalità nominale corrisponde all'ascissa del punto UN, e generatore EMF E nom al carico nominale - punto in ordinata IN. Dalla caratteristica del minimo si può determinare se la corrente di eccitazione è ridottaIO V valutato per la lunghezza del segmento sole, tenendo conto dell'effetto smagnetizzante della reazione dell'armatura. Quando si costruisce una caratteristica esterna 3 i suoi punti UN E B , corrispondenti al funzionamento a vuoto e al carico nominale, sono determinati dalle tensioniUo e tu, amico . Punti intermedi con,D, ... ottenuto tramite trafilatura diretta UN"CON", A"C", A""C"",..., parallelo all'ipotenusa AU, prima dell'incrocio con la caratteristica corrente-tensione 2 in punti A", A", A",..., così come con la caratteristica del minimo 1 nei punti С", С", С"",.... Ordinate dei punti Una "A" Una "", ... corrispondono alle tensioni alle correnti di carico io a 1 , io a 2 , io a 3 ,..., i cui valori sono determinati dalla relazione

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

Quando si passa dalla modalità di carico nominale alla modalità di riposo, la tensione del generatore cambia del 10 ... 20%, cioè più che in un generatore con eccitazione indipendente.

Con un cortocircuito costante dell'armatura, la corrente IO A il generatore con eccitazione parallela è relativamente piccolo

Riso. 10.42. Circuito generatore con eccitazione sequenziale (a)

e la sua caratteristica esterna ( B)

(vedi Fig. 10.41), poiché in questa modalità la tensione e la corrente di eccitazione sono zero. Pertanto, la corrente a. solo l'EMF viene creato dal magnetismo residuo ed è (0,4 ... 0,8)IO nome.

Le caratteristiche di controllo e di carico di un generatore ad eccitazione parallela sono della stessa natura di quelle di un generatore ad eccitazione indipendente.

La maggior parte dei generatori DC prodotti dall'industria nazionale hanno un'eccitazione parallela. Per migliorare le prestazioni esterne, solitamente hanno un piccolo avvolgimento in serie (da una a tre spire per polo). Se necessario, tali generatori possono anche essere accesi secondo uno schema con eccitazione indipendente.

Generatore con eccitazione sequenziale. IN generatore con eccitazione sequenziale (Fig. 10.42, UN) corrente di eccitazione IO V = IO UN = IO N . La caratteristica esterna del generatore (Fig. 10.42, b, curva 1) può essere costruito dalla caratteristica del minimo (curva 2) e dal triangolo di reazioneABC, i cui lati aumentano proporzionalmente alla correnteIO N . Per correnti inferioriIO kr , con un aumento della corrente di carico, il flusso magnetico aumentaΦ e generatore emf E, Di conseguenza aumenta anche la tensione.U. Solo per correnti elevate IO N > IO kr tensione U diminuisce all'aumentare del carico, poiché in questo caso il sistema magnetico della macchina è saturato e si verifica un piccolo aumento del flussoΦ non può compensare l'aumento della caduta di tensione attraverso la resistenza internaΣR UN. Poiché in un generatore eccitato in serie, la tensione varia notevolmente con una variazione del carico e al minimo è vicina allo zero, tali generatori non sono adatti ad alimentare la maggior parte dei consumatori elettrici. Vengono utilizzati solo per la frenatura elettrica dei motori con eccitazione sequenziale, che vengono poi trasferiti alla modalità generatore.

Riso. 10.43.Circuito generatore di eccitazione mista (a)

e le sue caratteristiche esterne (b)

Generatore misto Risveglio. In questo generatore (Fig. 10.43, UN) Esistono due avvolgimenti di eccitazione: principale (parallelo) e ausiliario (seriale). L'inclusione coerente di due avvolgimenti consente di ottenere una tensione del generatore approssimativamente costante quando il carico cambia.

La caratteristica esterna del generatore (Fig. 10.43, b) in prima approssimazionepuò essere rappresentato come la somma delle caratteristiche create da ciascuno degli avvolgimenti di eccitazione. Quando viene acceso un avvolgimento parallelo, attraverso il quale passa la corrente di eccitazione IO in 1 , tensione del generatoreU diminuisce gradualmente con l'aumentare della corrente di caricoIO N (curva 1). Quando viene acceso un avvolgimento in serie, attraverso il quale passa la corrente di eccitazione IO alle 2 = ION, la tensione aumenta con la correnteIO n (curva 2).

Selezionando il numero di spire dell'avvolgimento in serie in modo che al carico nominale la tensione da esso generataΔ U ultimo compensato per la caduta di tensione totaleΔ U quando si utilizza la macchina con un solo avvolgimento parallelo, è possibile ottenere una tensione inferioreU quando la corrente di carico cambia da zero aIO nom è rimasto pressoché invariato (curva 3). In pratica varia tra il 2...3%. Aumentando il numero di spire dell'avvolgimento in serie, si può ottenere una caratteristica alla quale la tensioneUOM > Uo (curva 4); questa caratteristica compensa la caduta di tensione non solo nella resistenza internaΣ RA generatore, ma anche nella linea che lo collega al carico. Se l'avvolgimento seriale è acceso in modo tale che l'MMF sia diretto contro l'MMF dell'avvolgimento parallelo (connessione opposta), la caratteristica esterna del generatore con un gran numero di giri dell'avvolgimento in serie sarà ripida (curva 5). La controconnessione degli avvolgimenti di eccitazione seriale e parallelo viene utilizzata nei generatori di saldatura e in altre macchine speciali dove è necessario limitare la corrente di cortocircuito.

Funzionamento del generatore a velocità variabile. Di solito lo sono i generatori installati su automobili, trattori, vagoni ferroviari, aerei, ecc

Riso. 10.44.Caratteristiche del minimo (a) e generatore esterno (b) con

eccitazione parallela a velocità diverse

sono azionati da un motore che fornisce la propulsione veicolo, o dall'asse delle sue ruote. La frequenza di rotazione di tale generatore cambia in base alla velocità del veicolo.

Per i generatori che funzionano nella modalità in esame, le caratteristiche principali sono solitamente indicate per tre valoridelle velocità di rotazione: minima, media e massima (Fig. 10.44). Caratteristica generatori, la cui velocità di rotazione varia in un ampio intervallo, è quello, a partire da n mer e più in alto, funzionano con un circuito magnetico debole o completamente insaturo. Ciò è dovuto alla volontà di ridurre le correnti di eccitazione al minimoIO B0max e AT carico che si verifica ad una velocità di rotazionenmin, per creare condizioni di lavoro più favorevoli per il regolatore di tensione. La modalità più difficile per l'azionamento del generatore in questione è la modalità con la velocità di rotazione minima, poiché in questo caso, per fornire la potenza necessariaΡ necessario avere la coppia più elevata. Pertanto, in alcuni casi, la potenza è limitata, ovvero la corrente del generatore alla velocità di rotazionenmin.

Per i generatori con eccitazione parallela funzionanti a velocità variabile, oltre alle tre condizioni di autoeccitazione sopra indicate, ce ne sono tre aggiuntive. A velocità inferiori p.t In il generatore dovrebbe funzionare al minimo. Se a N nmin collegare un grande carico al generatore, quindi a causa di una significativa caduta di tensione nel circuito dell'armatura, la tensione ai suoi terminali scenderà quasi a zero e il processo di autoeccitazione non inizierà. Pertanto, nel sistema di alimentazione del veicolo,

Riso. 10.45. Grafici delle variazioni dell'EMF e della tensione del generatore per vari

velocità e resistenze del circuito di eccitazione

essere dotati di apparecchiature che impediscano la possibilità di connessione

al generatore di carico N nmin. La resistenza del circuito di eccitazione deve essere inferiore alla resistenza critica per qualsiasi velocità. Pertanto, per un'autoeccitazione rapida del generatore, si consiglia di non introdurre ulteriori resistori nel circuito di eccitazione durante l'accelerazione del veicolo. Se riduciamo la velocità P, quindi, di conseguenza, la caratteristica del minimo si sposterà verso il basso (Fig. 10.45) e la resistenza critica diminuirà, alla quale il processo di autoeccitazione del generatore è impossibile. Quindi, per la velocità N ί la resistenza critica corrisponde ad una linea retta OA1 con un angoloγ E e per la velocità n 2 - dritto OA2 con un angolo γ2 Pertanto, un generatore con una resistenza del circuito di eccitazione corrispondente ad una linea retta OA 2, può funzionare normalmente alla velocità di rotazione numero 1, ma non sarà in grado di autoeccitarsi ad una certa frequenza n2. A una velocità di rotazione pag 1 a seconda del valore di resistenza del circuito di eccitazione, la tensione del generatore risulta essere pari aU 01 O U 02 .

Per ogni resistenza del circuito di eccitazione è possibile selezionare la velocità di rotazione P, in cui questa resistenza diventa critica. Questa velocità è chiamata "morta". La velocità di rotazione "morta" per l'avvolgimento di eccitazione stesso senza resistori aggiuntivi sarà la frequenza più bassa al di sotto della quale il processo di autoeccitazione è impossibile. Pertanto, in alcuni casi, per accelerare l'eccitazione del generatore durante l'accelerazione del veicolo, l'avvolgimento di eccitazione viene alimentato dalla batteria tramite un relè.

Quando si cambia il senso di rotazione dell'armatura del generatore, la direzione della corrente nell'avvolgimento di campo deve rimanere invariata in modo che il flusso magnetico creato dall'avvolgimento non distrugga il flusso del magnetismo residuo. Ciò si ottiene solitamente scambiando i fili che collegano l'avvolgimento di eccitazione alle spazzole della macchina.

Nella fig. 10.46 , UN vengono riportate le caratteristiche di regolazione del generatore ad eccitazione parallela, costruito per tre valori della velocità. puntiUN 1 , UN 2 E UN 3 di queste caratteristiche corrispondono alla modalità di minimo.

Riso. 10.46.Caratteristiche di regolazione (a) e regolazione della velocità (b).

In base alle caratteristiche della regolazione, è possibile determinare l'intervallo di variazione della corrente di eccitazione necessaria per stabilizzare la tensione del generatore al livello UΗ0Μ quando si cambia velocità e carico. Corrente più bassaIO B. min corrisponde alla velocità n massimo e macchina al minimo, la corrente più alta IO nel mio ah - velocitànmin e carico nominale.

Le caratteristiche di regolazione della velocità (Fig. 10.46, b) sono le dipendenze della corrente di eccitazioneIO V dalla velocità di rotazione N a tensione costanteU ai terminali del generatore. Di solito sono costruiti per la tensione nominale U nom al minimo (curva 1) e carico nominale (curva 2). Possono anche essere utilizzati per determinare l'intervallo di variazione della corrente di eccitazione richiesta per mantenere una tensione stabile attraverso il carico. Atteggiamento k io = IO in m ah / IO al minuto 1p chiamato fattore di controllo della corrente di eccitazione; solitamente è 8...12. In pratica, ottenendo queste caratteristiche, si determina anche una parte della caratteristica di autoeccitazione (sezione OA) con una resistenza costante del circuito di eccitazione. Ciò consente di determinare le velocità di rotazione iniziali nmin , alla quale il generatore sviluppa la tensione nominale al minimo e al carico nominale. A velocità di carico p.t ioPpiù che al minimo, a causa della caduta di tensione nel circuito di armatura. Minore è la resistenza del circuito di eccitazione, minore è la velocitànmin.

La corrente di eccitazione massima per questo generatore corrisponde al segmento AB. Al raggiungimentoUH 0 M corrente di eccitazione con ulteriore aumento N diminuisce approssimativamente secondo la legge iperbolica. Tuttavia, a valori elevati della corrente di eccitazione, a causa della saturazione

Riso. 10.47.Caratteristiche di controllo reostatico

circuito magnetico della macchina, queste caratteristiche differiscono notevolmente dall'iperbole.

Con tutti i metodi di regolazione della tensione del generatore, la variazione necessaria della corrente di eccitazione viene effettuata modificando la resistenza del circuito di eccitazioneΣ R B (per cambiare Σ R B è inoltre possibile ridurre l'azione dei regolatori di tensione a transistor o tiristori pulsati). Nella fig. Sono mostrate le dipendenze della resistenza 10.47Σ R B dalla velocità di rotazioneη a tensione costante U e carico costante, costruito per le modalità di inattività (curva 1) e carico nominale (curva 2). In base alle caratteristiche è possibile determinare il coefficiente di regolazione della resistenza del circuito di eccitazione k rv = Σ R in max / Σ R Bmin e resistenza aggiuntivaRpB, che deve essere inserito in fase di regolazione nel circuito di eccitazione, in serie alla resistenzaR B l'avvolgimento stesso di eccitazione.

§ 111. Metodi di eccitazione dei generatori CC

A seconda del metodo di alimentazione dell'avvolgimento di eccitazione, i moderni generatori CC utilizzano l'eccitazione indipendente del flusso magnetico e l'autoeccitazione.
Con eccitazione indipendente (Fig. 154, a), l'avvolgimento di eccitazione è collegato a una fonte di energia CC ausiliaria. Per controllare la corrente di eccitazione IO la resistenza è attivata nel circuito di avvolgimento R P . Con questa eccitazione, la corrente IO in non dipende dalla corrente nell'armatura IO IO.

Lo svantaggio dei generatori di eccitazione indipendenti è la necessità di un'ulteriore fonte di energia. Nonostante questa sorgente abbia solitamente una potenza bassa (una piccola percentuale della potenza dei generatori), la sua necessità rappresenta un grande inconveniente e quindi i generatori ad eccitazione indipendente sono di uso limitato negli impianti speciali (GD) e nell'alta tensione le macchine in cui l'avvolgimento di eccitazione è alimentato da una catena di armatura non sono accettabili per motivi di progettazione.
I generatori autoeccitati ne hanno di più ampia applicazione. A seconda del collegamento dell'avvolgimento di eccitazione, possono essere di eccitazione parallela (Fig. 154, b), seriale (Fig. 154, c) e mista (Fig. 154, d).
Per i generatori di eccitazione in parallelo, la corrente IO in piccolo (una piccola percentuale della corrente di armatura nominale) e l'avvolgimento di eccitazione ha un gran numero di spire. Con l'eccitazione in serie, la corrente di eccitazione è la corrente di armatura e l'avvolgimento di eccitazione ha un numero limitato di spire.
Con l'eccitazione mista, sui poli del generatore sono posizionati due avvolgimenti di eccitazione: parallelo e serie.
Il processo di autoeccitazione dei generatori DC procede allo stesso modo per qualsiasi schema di eccitazione. Consideriamo il processo di autoeccitazione di un generatore di eccitazione parallela, che ha ricevuto l'applicazione più ampia.
Qualsiasi motore primo ruota l'armatura del generatore, nel circuito magnetico (giogo e nuclei polari) di cui viene preservato un piccolo flusso magnetico residuo Φ resto. Questo flusso magnetico nell'avvolgimento dell'armatura rotante è indotto e. d.s. E ost, che corrisponde a una piccola percentuale della tensione nominale della macchina.
Sotto l'influenza di e. d.s. E ost in un circuito chiuso costituito da un'armatura e un avvolgimento di eccitazione, scorre una corrente IO V. Forza magnetizzante dell'avvolgimento di campo IO in ω in (ω in - numero di giri) è diretto in base al flusso di magnetismo residuo, aumentando il flusso magnetico della macchina Φ M, che provoca un aumento come e. d.s. nell'avvolgimento dell'indotto E e la corrente nell'avvolgimento di eccitazione IO V. Un aumento di quest'ultimo provoca un ulteriore aumento di Φ M, che a sua volta aumenta E E IO V.
A causa della saturazione dell'acciaio del circuito magnetico della macchina, l'autoeccitazione non avviene indefinitamente, ma fino ad una certa tensione, a seconda della velocità di rotazione dell'armatura della macchina e della resistenza del circuito di avvolgimento di eccitazione . Quando l'acciaio del circuito magnetico è saturo, l'aumento del flusso magnetico rallenta e il processo di autoeccitazione termina. L'aumento della resistenza nel circuito dell'avvolgimento di eccitazione riduce sia la corrente al suo interno che il flusso magnetico eccitato da questa corrente. Quindi e diminuisce. d.s. e la tensione a cui è eccitato il generatore.
La modifica della velocità di rotazione dell'armatura del generatore provoca una variazione di e. d.s., che è proporzionale alla velocità, per cui varia anche la tensione a cui è eccitato il generatore.
L'autoeccitazione del generatore avviene solo in determinate condizioni, che sono le seguenti.
1. La presenza di un flusso di magnetismo residuo. In assenza di questo flusso, non viene creata alcuna e. d.s. E ost, sotto l'azione della quale una corrente inizia a fluire nell'avvolgimento di eccitazione, in modo che l'eccitazione del generatore sarà impossibile. Se la macchina è smagnetizzata e non ha magnetizzazione residua, è necessario far passare una corrente continua proveniente da una fonte estranea attraverso l'avvolgimento di eccitazione energia elettrica. Dopo aver scollegato l'avvolgimento di eccitazione, il flusso magnetico residuo rimarrà nella macchina.
2. L'avvolgimento di eccitazione deve essere acceso in modo che la forza magnetizzante di questo avvolgimento aumenti il flusso del magnetismo residuo.
Quando l'avvolgimento di eccitazione viene acceso nella direzione opposta, la sua forza magnetizzante ridurrà il flusso magnetico residuo e, durante un funzionamento prolungato, potrà smagnetizzare completamente la macchina. In questo caso è necessario cambiare la direzione della corrente nell'avvolgimento di eccitazione, cioè invertire i fili adatti ai suoi terminali.
3. La resistenza del circuito di avvolgimento di campo non deve essere eccessivamente elevata; con una resistenza molto elevata del circuito di eccitazione, l'autoeccitazione del generatore è impossibile.
4. La resistenza del carico esterno deve essere relativamente grande, poiché con una bassa resistenza anche la corrente di eccitazione sarà piccola e non si verificherà autoeccitazione.

11. Generatore DC con eccitazione in parallelo: principio di funzionamento, condizioni di autoeccitazione, caratteristiche.

Generatore di eccitazione shunt. In questo generatore (Fig. 8.47, UN) l'avvolgimento di eccitazione è collegato tramite un reostato di regolazione in parallelo al carico. Quindi, in questo In questo caso viene utilizzato il principio di autoeccitazione, in cui l'avvolgimento di eccitazione è alimentato direttamente dall'avvolgimento dell'indotto del generatore. L'autoeccitazione del generatore è possibile solo in determinate condizioni. Per stabilirli, considerare il processo di modifica della corrente nel circuito "avvolgimento di campo - avvolgimento di armatura" in modalità inattiva. Per il circuito in esame, otteniamo l'equazione

e = io in Σ R V +L V di V/ dt,

Dove e E io c - valori istantanei di EMF nell'avvolgimento dell'indotto e nella corrente di eccitazione; Σ R in = R nel + R r.v - resistenza totale del circuito di eccitazione del generatore (resistenza Σ R e può essere trascurato, poiché è molto minore di Σ R V); l c è l'induttanza totale degli avvolgimenti di eccitazione e di armatura. Tutti i termini inclusi nella (8.59) possono essere rappresentati graficamente (Fig. 8.47, b). Campo elettromagnetico e ad un certo valore io nella corrente di eccitazione può essere determinata dalla caratteristica OA minimo del generatore e caduta di tensione io in Σ R c - secondo la caratteristica corrente-tensione OV i suoi circuiti di eccitazione. Caratteristica OVè una retta passante per l'origine con un angolo y rispetto all'asse x; in cui tgγ= Σ R V. Dalla (8.59) abbiamo

di V/ dt =(e-i in Σ R V)/ l V.

Pertanto, se la differenza ( e - io in Σ R c) > 0, allora la derivata di V/ dt> 0 e c'è un processo di aumento della corrente di eccitazione io V.

Lo stato stazionario nel circuito dell'avvolgimento di eccitazione si osserva quando di V/ dt= 0, cioè nel punto di intersezione CON caratteristiche di inattività OA con una linea retta OV. In questo caso la macchina funziona con una certa corrente di eccitazione costante IO v0 e emf E 0 = U 0 .

Dall'equazione (8.60) segue che per l'autoeccitazione del generatore devono essere soddisfatte alcune condizioni:

1) il processo di autoeccitazione può iniziare solo se nel momento iniziale ( io c \u003d 0) alcuni campi elettromagnetici iniziali vengono indotti nell'avvolgimento dell'indotto. Un tale campo elettromagnetico può essere creato da un flusso di magnetismo residuo, pertanto, per avviare il processo di autoeccitazione, è necessario che il generatore abbia un flusso di magnetismo residuo che, quando l'armatura ruota, induce una forza elettromagnetica nel suo avvolgimento E riposo. Di solito nella macchina è presente un flusso di magnetismo residuo dovuto alla presenza di isteresi nel suo sistema magnetico. Se non esiste tale flusso, viene creato facendo passare una corrente da una fonte esterna attraverso l'avvolgimento di eccitazione;

2) durante il passaggio di corrente io nell'avvolgimento della sua eccitazione MDS F V deve essere diretto secondo la MMF del magnetismo residuo F ottobre In questo caso, sotto l'azione della differenza e- io in Σ R nel processo di aumento della corrente io c, flusso magnetico di eccitazione F c e EMF e. Se questi FCM sono diretti in modo opposto, allora il FCM dell'avvolgimento di eccitazione crea un flusso diretto contro il flusso del magnetismo residuo, la macchina viene smagnetizzata e il processo di autoeccitazione non sarà in grado di avviarsi;

3) differenza positiva e- io in Σ R c, necessario per aumentare la corrente di eccitazione io da zero allo stato stazionario IO v0, può verificarsi solo se rientra nell'intervallo specificato di modifica corrente io in linea retta OB situato sotto la caratteristica del regime minimo OA. Con un aumento della resistenza del circuito di eccitazione Σ R l'angolo di inclinazione aumenta γ Dritto OB all'asse corrente IO dentro e ad un certo valore critico dell'angolo γ cr (corrispondente al valore critico di resistenza Σ R c.cr) dritto OV" praticamente coincide con la parte rettilinea della caratteristica del minimo. In questo caso e≈ io in Σ R dentro e il processo di autoeccitazione diventa impossibile. Quindi, per l'autoeccitazione del generatore è necessario che la resistenza del circuito di eccitazione sia inferiore al valore critico.

Se i parametri del circuito di eccitazione sono scelti in modo tale che Σ R V< ΣR v.cr, quindi al punto CONè garantita la stabilità della modalità di autoeccitazione. Con una diminuzione accidentale della corrente io al di sotto dello stato stazionario IO in 0 o aumentarlo IO in0, si verifica rispettivamente una differenza positiva o negativa ( e- io in Σ R c), cercando di cambiare la corrente io in modo che diventi di nuovo uguale IO in0. Tuttavia, per Σ R c > Σ R c.cr la stabilità della modalità di autoeccitazione è violata. Se, durante il funzionamento del generatore, la resistenza del circuito di eccitazione aumenta Σ R fino ad un valore maggiore di Σ R v.cr, quindi il suo sistema magnetico viene smagnetizzato e la FEM diminuisce a E riposo. Se il generatore iniziasse a funzionare a Σ R c > Σ R v.kr, allora non sarà in grado di autoeccitarsi. Quindi, condizioneΣ R V< ΣR c.cr limita il possibile campo di regolazione della corrente di eccitazione del generatore e della sua tensione. Di solito è possibile diminuire la tensione del generatore aumentando la resistenza Σ R c, solo fino a (0,6-0,7) U nom. Caratteristica esterna del generatoreè una dipendenza U=f(IO m) a N= cost e R V = cost (curva 1, riso. 8,48). Si trova al di sotto della caratteristica esterna del generatore ad eccitazione indipendente (curva 2). Ciò è dovuto al fatto che nel generatore considerato fatta eccezione per due motivi che provocano una diminuzione della tensione all'aumentare

carico (caduta di tensione nell'armatura e effetto smagnetizzante della reazione dell'armatura), c'è una terza ragione: una diminuzione della corrente di eccitazione I in = U/Σ R V, che dipende dalla tensione U, cioè dalla corrente IO N.

Il generatore può essere caricato solo fino ad una determinata corrente massima IO cr. Con un'ulteriore diminuzione della resistenza al carico R n corrente IO n = U/R n inizia a diminuire, man mano che la tensione U cadere più velocemente che diminuire R N. Lavora sul sito ab le caratteristiche esterne sono instabili; in questo caso la macchina passa alla modalità operativa corrispondente al punto B, cioè in modalità cortocircuito.

L'azione delle cause che causano una diminuzione della tensione del generatore all'aumentare del carico è particolarmente evidente dalla considerazione della Fig. 8.49, che mostra la costruzione di una caratteristica esterna secondo la caratteristica del minimo e il triangolo caratteristico.

La costruzione viene eseguita nel seguente ordine. Attraverso il punto D sull'asse delle ordinate corrispondente alla tensione nominale è tracciata una retta parallela all'asse delle ascisse. Il vertice si trova su questa linea. UN triangolo caratteristico corrispondente al carico nominale; gamba AB deve essere parallelo all'asse y e al vertice CON deve trovarsi sulla caratteristica del minimo 1. Per origine e vertice UN diretto 2 all'intersezione con la caratteristica del minimo; questa retta è la caratteristica corrente-tensione della resistenza del circuito di avvolgimento di eccitazione. Sull'ordinata del punto di intersezione E caratteristiche 1 E 2 ottenere la tensione del generatore U 0 = E 0 al minimo.

Corrente di eccitazione IO in.nom in modalità nominale corrisponde all'ascissa del punto UN, e generatore EMF E nom al carico nominale - l'ordinata del punto IN. Dalla caratteristica del minimo si può determinare se la corrente di eccitazione è ridotta IO v.nom per la lunghezza del segmento sole, tenendo conto dell'effetto smagnetizzante della reazione dell'armatura. Quando si costruisce una caratteristica esterna 3 i suoi punti UN E B, corrispondenti al funzionamento a vuoto e al carico nominale, sono determinati dalle tensioni U 0 e U nom. punti intermedi Con, D,... ricevere spendendo

Dritto A"C", A"C", A""C"",..., parallelo all'ipotenusa AC, prima di incrociarsi con la caratteristica corrente-tensione 2 in punti A", A", A"",..., e anche con la caratteristica del minimo 1 in punti C", C", C"",.... Ordinate dei punti Una "A" Una "",... corrispondono alle tensioni alle correnti di carico IO a1, IO a2, IO a3,..., i cui valori sono determinati dalla relazione

IO UN nome: IO UN 1:IO UN 2 ,Ia 3… = CA: AC": AC":AC"" ...

Quando si passa dalla modalità di carico nominale alla modalità di riposo, la tensione del generatore cambia del 10-20%, ovvero più che in un generatore con eccitazione indipendente.

Con un cortocircuito costante dell'armatura, la corrente IO al generatore con eccitazione parallela è relativamente piccolo (vedi Fig. 8.48), poiché in questa modalità la tensione e la corrente di eccitazione sono zero. Pertanto, la corrente a. solo l'EMF è creato dal magnetismo residuo ed è (0,4 - 0,8) IO nom. Le caratteristiche di controllo e di carico di un generatore ad eccitazione parallela sono della stessa natura di quelle di un generatore ad eccitazione indipendente.

L'eccitazione del generatore è la creazione di un flusso magnetico funzionante, grazie al quale viene creato un EMF nell'armatura rotante. I generatori CC, a seconda del metodo di collegamento degli avvolgimenti di eccitazione, si distinguono, indipendenti, paralleli, in serie e eccitazione mista. Il generatore di eccitazione indipendente ha un avvolgimento di eccitazione OB, collegato a una sorgente di corrente esterna tramite un reostato di regolazione (Figura 6-10 , a) La tensione ai terminali di un tale generatore ( curva 1 in Fig. 6-11) diminuisce leggermente all'aumentare della corrente di carico a causa della caduta di tensione attraverso la resistenza interna dell'armatura e le tensioni sono sempre stabili. Questa proprietà risulta essere molto preziosa in elettrochimica (alimentando i bagni elettrolitici)

Il generatore di eccitazione parallela è un generatore autoeccitato, l'avvolgimento di eccitazione dell'OB è collegato tramite un reostato di regolazione ai terminali dello stesso generatore (Fig. 6-10, b). Tale inclusione porta al fatto che con un aumento della corrente di carico, la tensione ai terminali del generatore diminuisce a causa della caduta di tensione attraverso l'avvolgimento dell'indotto. Questo a sua volta,

provoca una diminuzione della corrente di eccitazione e della FEM nell'armatura. Pertanto, la tensione ai terminali del generatore UH diminuisce un po' più velocemente (curva 2 in Fig. 6-11) rispetto a quella di un generatore di eccitazione indipendente.

Un ulteriore aumento del carico porta ad una diminuzione così forte della corrente di eccitazione che quando il circuito di carico viene cortocircuitato la tensione scende a zero (una piccola corrente di cortocircuito è dovuta solo all'induzione residua nella macchina). Pertanto, si ritiene che il generatore di eccitazione parallela non abbia paura di un cortocircuito.

Il generatore di eccitazione sequenziale ha un avvolgimento di eccitazione OB collegato in serie con l'armatura (Fig. 6-10, e). In assenza di carico nell'armatura, a causa dell'induzione residua nella macchina viene comunque eccitata una piccola FEM (curva 3 in Fig. 6-11). Con un aumento del carico, la tensione ai terminali del generatore aumenta dapprima e, dopo aver raggiunto la saturazione magnetica del sistema magnetico della macchina, inizia a diminuire rapidamente a causa della caduta di tensione attraverso la resistenza dell'armatura e per l'effetto smagnetizzante di la reazione di armatura.

A causa della grande variabilità della tensione al variare del carico, attualmente non vengono utilizzati generatori con eccitazione in serie.

Il generatore di eccitazione mista ha due avvolgimenti: OB - collegato in parallelo all'armatura, (aggiuntivo) - in serie (Fig. 6-10, d). Gli avvolgimenti vengono accesi in modo tale da creare flussi magnetici in una direzione e il numero di spire negli avvolgimenti viene scelto in modo tale che la caduta di tensione sulla resistenza interna del generatore e l'EMF della reazione dell'indotto siano compensati dall'EMF dal flusso di avvolgimento parallelo.