หลักการทำงานของเครื่องกำเนิดไฟฟ้านั้นขึ้นอยู่กับปรากฏการณ์การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า หากเฟรมที่มีตัวนำแอ็คทีฟ ab และ cd (รูปที่ 3.1, a) หมุนในสนามแม่เหล็กถาวร NS ดังนั้นตามกฎของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า EMF จะเกิดขึ้นในตัวนำ ab และ cd:

โดยที่ B คือการเหนี่ยวนำ สนามแม่เหล็ก;

1 - ความยาวของตัวนำที่ใช้งานอยู่

V - ความเร็วเส้นรอบวงของตัวนำ

sin α - มุมระหว่างทิศทางของแม่เหล็ก เส้นแรงและทิศทางการเคลื่อนที่ของตัวนำ ณ เวลาที่พิจารณา

ข้าว. 3.1. หลักการของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า กระแสตรง

หากปลายของตัวนำเชื่อมต่อกับวงแหวนและจากนั้นผ่านแปรง 1 และ 2 ให้พลังงานแก่วงจรโหลดของหลอดไฟ Rn จากนั้นเมื่อปิดสวิตช์มีด P กระแส I H จะไหลผ่านวงจรและจะเปลี่ยนไปตาม ไปสู่กฎไซน์ซอยด์ เช่น กระแสสลับ. ในการแก้ไขตัวแปร EMF นี้เราจะเชื่อมต่อตัวนำ ab และ cd ไม่ใช่กับวงแหวน แต่กับวงแหวนครึ่งวง (รูปที่ 3.1, b) มีการติดตั้งแปรง 1 และ 2 ในลักษณะที่ย้ายจากครึ่งวงแหวนหนึ่งไปยังอีกครึ่งวงแหวนในขณะที่ไม่มี EMF ในตัวนำของเฟรม (เฟรมหมุน 90 °สัมพันธ์กับแกนตามยาวของเสา กล่าวคือตั้งอยู่ตาม แกนขวางเสา) ในกรณีนี้ EMF ของทิศทางเดียวจะจ่ายให้กับแปรง 1 และ 2 ในระหว่างการหมุนเฟรมจนสุด แม้ว่า EMF จะยังคงแปรผันในตัวนำ ab และ cd

ภายใต้การกระทำของ EMF ในทิศทางเดียว กระแส 1 V จะไหลผ่านวงจรโหลดในทิศทางเดียว แต่จะเต้นเป็นจังหวะ แปรง 2 ซึ่งกระแสไหลเข้าสู่วงจรภายนอก (โหลด) ถือเป็นค่าบวก ("บวก") และแปรง 1 ซึ่งกระแสไหลไปสู่ค่าลบ ("ลบ")

ดังนั้นการใช้วงแหวนครึ่งวงแทนวงแหวนทำให้สามารถรับกระแสไฟฟ้าในทิศทางเดียวในวงจรโหลดได้แม้ว่า EMF แบบแปรผันจะเกิดขึ้นในตัวนำของเฟรมก็ตาม เช่น วงแหวนครึ่งวงเป็นวงจรเรียงกระแสเชิงกล เพื่อลดระลอกของกระแสที่แก้ไขและรับ ความสำคัญอย่างยิ่ง EMF บนแปรง 1 และ 2 ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงมีการใช้เพลตจำนวนมากซึ่งอยู่บนตัวสะสมและตัวนำกระดองที่ใช้งานอยู่จำนวนมาก

ในเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงจริง สนามแม่เหล็กไม่ได้ถูกสร้างขึ้นโดยแม่เหล็กถาวร แต่เกิดจากขดลวดกระตุ้นที่อยู่บนแกนของขั้ว สนามแม่เหล็กที่มีฟลักซ์ F (รูปที่ 3.2) ถูกสร้างขึ้นเนื่องจากการไหลของกระแส Ib ในขดลวดกระตุ้น W B ในเครื่องกำเนิดไฟฟ้าใต้ท้องรถขดลวดจะเชื่อมต่อขนานกับขดลวดกระดอง I - กับแปรง 1 และ 2 .

รูปที่ 3.2 แผนภาพการเดินสายไฟเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรง

ด้วยการกระตุ้นแบบขนาน

เนื่องจากการดึงดูดแม่เหล็กตกค้างของแกนขั้ว เครื่องกำเนิดไฟฟ้าจึงมีสนามแม่เหล็กขนาดเล็ก (ฟลักซ์แม่เหล็ก) อยู่เสมอ ขณะที่รถเคลื่อนที่ กระดองจะหมุนในสนามแม่เหล็กอ่อนนี้ ภายใต้การกระทำของมัน EMF จะเกิดขึ้นในตัวนำของขดลวดกระดองเพื่อให้ EMF ขนาดเล็กที่แก้ไขโดยตัวสะสมปรากฏบนแปรงภายใต้การกระทำที่กระแสกระตุ้นจะไหลผ่านขดลวดกระตุ้น กระแสกระตุ้นจะทำให้เกิดลักษณะของฟลักซ์แม่เหล็ก ซึ่งมีความสำคัญมากกว่าฟลักซ์ของสนามแม่เหล็กที่ตกค้าง ดังนั้น EMF ที่มีขนาดใหญ่กว่าจึงเกิดขึ้นบนแปรง: E=C E nF โดยที่ C E คือสัมประสิทธิ์การออกแบบของ เครื่องกำเนิดไฟฟ้า; n - ความเร็วของกระดอง, รอบต่อนาที; Ф - ฟลักซ์แม่เหล็กที่สร้างขึ้นโดยขดลวดกระตุ้น

EMF ขนาดใหญ่จะทำให้กระแสกระตุ้นเพิ่มขึ้น (ตามกฎของโอห์ม I B \u003d E / r B โดยที่ r B คือความต้านทานของขดลวดกระตุ้นซึ่งจะนำไปสู่การเพิ่มขึ้นอีกใน EMF เป็นต้น ตัวกำเนิดเอง - ตื่นเต้น เมื่อสวิตช์ R ถูกปิดภายใต้การกระทำของ EMF ผ่านตัวต้านทาน Rн กระแสโหลดจะไหลซึ่งจะทำให้แรงดันไฟฟ้าตกคร่อมความต้านทาน r V ของขดลวดกระดองเท่ากับ I r I ซึ่งหมายความว่า แรงดันไฟฟ้าบนแปรง 1 และ 2 จะน้อยกว่า EMF ตามค่าของแรงดันไฟฟ้าตกนี้คือ

U \u003d E - I r I หรือ U \u003d C E nФ - I r I

ตามมาจากสูตรสุดท้ายว่าแรงดันไฟฟ้าขึ้นอยู่กับความเร็วของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเช่น ความเร็วเกวียน; จากฟลักซ์แม่เหล็กที่สร้างขึ้นโดยขดลวดกระตุ้นซึ่งจะขึ้นอยู่กับกระแสกระตุ้น จากกระแสโหลดของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า (ยิ่งกระแสโหลดมากขึ้นแรงดันไฟฟ้าก็จะยิ่งต่ำลง)

1. ข้อมูลทั่วไป

เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงใช้ในโรงไฟฟ้าเป็นแหล่งกำเนิด พลังงานไฟฟ้า. เมื่อเครื่องกำเนิดไฟฟ้าทำงาน กระดองของมันจะถูกขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์ขับเคลื่อน และกระแสตรงจะถูกส่งไปยังขดลวดกระตุ้นเพื่อสร้างฟลักซ์แม่เหล็กหลัก เป็นผลให้เกิด EMF ในขดลวดกระดองของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า อี=ควเอฟและผู้ใช้พลังงานไฟฟ้า (โหลด) สามารถเชื่อมต่อกับเอาต์พุตได้

ขึ้นอยู่กับวิธีการจ่ายขดลวดกระตุ้นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่มีการกระตุ้นอิสระและการกระตุ้นตัวเองจะถูกแยกออกจากกัน

ในเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่มีการกระตุ้นแบบอิสระ ขดลวดกระตุ้นที่อยู่บนเสาหลักจะถูกป้อนด้วยกระแสไฟฟ้า 1 ใน จากแหล่งจ่ายกระแสตรงภายนอกที่ไม่มีการเชื่อมต่อทางไฟฟ้ากับขดลวดกระดอง เครื่องกำเนิดไฟฟ้าพลังงานต่ำสามารถกระตุ้นได้อย่างอิสระด้วยแม่เหล็กถาวร ในเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ตื่นเต้นในตัวเอง ขดลวดกระตุ้นจะถูกขับเคลื่อนจากขั้วของวงจรกระดองของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ขึ้นอยู่กับรูปแบบการเชื่อมต่อของขดลวดกระตุ้น เครื่องกำเนิดไฟฟ้ามีความโดดเด่นด้วยการกระตุ้นแบบขนานอนุกรมและแบบผสม สำหรับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่มีการกระตุ้นแบบขนาน ขดลวดกระตุ้นจะเชื่อมต่อแบบขนานกับขดลวดกระดองและโหลด ด้วยการกระตุ้นแบบอนุกรม - ต่อเนื่องกันโดยมีขดลวดกระดองและโหลด เครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่มีการกระตุ้นแบบผสมจะมีขดลวดกระตุ้นสองอันบนเสาหลักซึ่งกระแสกระตุ้นจะไหลผ่าน 1 ในและฉัน v2 หนึ่งในนั้นเชื่อมต่อแบบขนานกับขดลวดกระดองและอีกอันเชื่อมต่อแบบอนุกรมด้วย

สำหรับการกระตุ้นด้วยแม่เหล็กไฟฟ้าของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า 0.3 ... 5% ของกำลังไฟที่กำหนด การกระตุ้นแบบอิสระจะใช้ในเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากำลังสูงเช่นเดียวกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแรงดันต่ำ รูปแบบการกระตุ้นตามลำดับในเครื่องกำเนิดไฟฟ้าไม่ได้ถูกนำมาใช้จริง แผนผังของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงที่มีระบบกระตุ้นต่างกันแสดงในรูปที่ 4.1 การกำหนดจุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดของขดลวดตาม GOST: ขดลวดกระดอง - I1, I2;คดเคี้ยวของเสาเพิ่มเติม -D1,D2;การชดเชยการคดเคี้ยว - เค1, เค2;ขดลวดกระตุ้นอิสระ - ม1, M2;ขดลวดกระตุ้นแบบขนาน (แบ่ง) - SH1, SH2;ขดลวดกระตุ้นแบบอนุกรม (อนุกรม) - ซีไอ, ค2.

ในโหมดเดินเบาของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า จะมีการใช้ช่วงเวลาที่ไม่มีนัยสำคัญของเครื่องยนต์หลักกับเพลา ม 1 เอาชนะช่วงเวลาของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ม 0 , เนื่องจากแรงบิดในการเบรกที่เกิดขึ้นระหว่างการทำงานจากแรงเสียดทาน กระแสไหลเข้า

กระดองและปรากฏการณ์ทางแม่เหล็กไฟฟ้าอื่น ๆ เมื่อเชื่อมต่อกับขั้วของวงจรกระดองต้านทานโหลด รชม ปัจจุบัน ฉันจะไหลในขดลวดกระดองจากปฏิกิริยาที่สนามแม่เหล็กกระตุ้นทำให้เกิดแรงบิดแม่เหล็กไฟฟ้าของการเบรก ม=เอสเอฟฉัน, ยังเอาชนะโดยผู้เสนอญัตติสำคัญ สมดุลพลังงานทั้งหมดในเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ตื่นเต้นในตัวเองสามารถแสดงได้ดังนี้

ที่ไหน - การระบายอากาศและการสูญเสียพลังงานกลเนื่องจากแรงเสียดทาน - การสูญเสียแม่เหล็ก (สำหรับฮิสเทรีซิสและกระแสไหลวน); - การสูญเสียเพิ่มเติม - การสูญเสียพลังงานเพื่อการกระตุ้น

ประสิทธิภาพเครื่องกำเนิดไฟฟ้าคืออัตราส่วนของพลังงานที่มีประโยชน์ ร 2 , กำหนดโดยเครื่องกำเนิดไฟฟ้าต่อโหลดกับกำลังทางกล ร 1 , เชื่อมต่อกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

ที่ไหน - ผลรวมของการสูญเสียพลังงาน .

§ 111 วิธีการกระตุ้นเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรง

เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงสามารถทำได้ด้วยการกระตุ้นด้วยแม่เหล็กและแม่เหล็กไฟฟ้า ในการสร้างฟลักซ์แม่เหล็กในเครื่องกำเนิดไฟฟ้าประเภทแรกจะใช้แม่เหล็กถาวร

และในเครื่องกำเนิดไฟฟ้าประเภทที่สอง - แม่เหล็กไฟฟ้า แม่เหล็กถาวรจะใช้ในเครื่องจักรที่มีพลังงานต่ำมากเท่านั้น ดังนั้นการกระตุ้นด้วยแม่เหล็กไฟฟ้าจึงเป็นวิธีการที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในการสร้างฟลักซ์แม่เหล็ก ด้วยวิธีการกระตุ้นนี้ ฟลักซ์แม่เหล็กจะถูกสร้างขึ้นโดยกระแสที่ไหลผ่านขดลวดกระตุ้น

ขึ้นอยู่กับวิธีการจ่ายขดลวดกระตุ้น เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงสามารถตื่นเต้นและตื่นเต้นในตัวเองได้อย่างอิสระ

ด้วยการกระตุ้นแบบอิสระ (รูปที่ 143, a) ขดลวดกระตุ้นจะเชื่อมต่อกับเครือข่ายของแหล่งพลังงาน DC เสริม เพื่อควบคุมกระแสกระตุ้น Iv ความต้านทาน rp จะรวมอยู่ในวงจรขดลวด ด้วยการกระตุ้นเช่นนี้ Iv ในปัจจุบันไม่ได้ขึ้นอยู่กับกระแสในกระดอง Ia

ข้อเสียของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า การกระตุ้นที่เป็นอิสระคือความต้องการแหล่งพลังงานเพิ่มเติม แม้ว่าแหล่งกำเนิดนี้มักจะมีพลังงานต่ำ (ไม่กี่เปอร์เซ็นต์ของกำลังของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า) แต่ความจำเป็นในการเป็นแหล่งนี้ไม่สะดวกอย่างยิ่ง ดังนั้นเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระตุ้นอิสระจึงพบว่ามีการใช้งานที่จำกัดมากในเครื่องจักรเท่านั้น ไฟฟ้าแรงสูงซึ่งการจ่ายขดลวดกระตุ้นจากวงจรกระดองไม่เป็นที่ยอมรับด้วยเหตุผลในการออกแบบ

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ตื่นเต้นในตัวเองขึ้นอยู่กับการรวมของขดลวดกระตุ้นสามารถเป็นแบบขนาน (รูปที่ 143, b) ซีรีส์ (รูปที่ 143, c) และการกระตุ้นแบบผสม (รูปที่ 143, d)

สำหรับเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระตุ้นแบบขนานกระแสจะมีขนาดเล็ก (ไม่กี่เปอร์เซ็นต์ จัดอันดับปัจจุบันกระดอง) และขดลวดกระตุ้นมีจำนวนรอบมาก ด้วยการกระตุ้นแบบอนุกรม กระแสกระตุ้นจะเท่ากับกระแสกระดอง และขดลวดกระตุ้นมีจำนวนรอบน้อย

ด้วยการกระตุ้นแบบผสม ขดลวดกระตุ้นสองอันจะถูกวางไว้บนเสาของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า - ขนานและอนุกรม

กระบวนการกระตุ้นตัวเองของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงดำเนินไปในลักษณะเดียวกันกับแผนการกระตุ้นใด ๆ ตัวอย่างเช่นในเครื่องกำเนิดไฟฟ้า การกระตุ้นแบบขนานซึ่งได้รับการประยุกต์ใช้อย่างกว้างขวางที่สุด กระบวนการกระตุ้นตนเอง ดำเนินไปดังนี้

ตัวเสนอญัตติสำคัญใดๆ จะหมุนกระดองของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า วงจรแม่เหล็ก (แอกและแกนของขั้ว) ซึ่งมีฟลักซ์แม่เหล็กตกค้างเล็กน้อย F 0 . ฟลักซ์แม่เหล็กในขดลวดของกระดองหมุนถูกเหนี่ยวนำให้เกิด e d.s. E 0 ซึ่งเป็นเพียงไม่กี่เปอร์เซ็นต์ของแรงดันไฟฟ้าของเครื่อง

ภายใต้อิทธิพลของอี d.s. E 0 ในวงจรปิดประกอบด้วยกระดองและขดลวดกระตุ้นกระแส Iv จะไหล แรงแม่เหล็กของขดลวดกระตุ้น Ivw (w คือจำนวนรอบ) ถูกกำหนดทิศทางตามการไหลของแม่เหล็กตกค้าง เพิ่มฟลักซ์แม่เหล็กของเครื่อง F ซึ่งทำให้เกิดการเพิ่มขึ้นทั้ง e d.s. ในขดลวดกระดอง E และกระแสในขดลวดกระตุ้น Iv การเพิ่มขึ้นอย่างหลังจะทำให้ F เพิ่มขึ้นอีก ซึ่งจะส่งผลให้ E และ Iv เพิ่มขึ้น

เนื่องจากความอิ่มตัวของเหล็กของวงจรแม่เหล็กของเครื่อง การกระตุ้นตัวเองจึงไม่เกิดขึ้นอย่างไม่มีกำหนด แต่ขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าที่แน่นอน ขึ้นอยู่กับความเร็วของการหมุนของกระดองของเครื่องและความต้านทานในวงจรขดลวดกระตุ้น . เมื่อเหล็กของวงจรแม่เหล็กอิ่มตัว ฟลักซ์แม่เหล็กที่เพิ่มขึ้นจะช้าลงและกระบวนการกระตุ้นตัวเองจะสิ้นสุดลง การเพิ่มความต้านทานในวงจรขดลวดกระตุ้นจะช่วยลดทั้งกระแสในนั้นและฟลักซ์แม่เหล็กที่ถูกกระตุ้นโดยกระแสนี้ ดังนั้นแรงเคลื่อนไฟฟ้าจึงลดลง กับ. และแรงดันไฟฟ้าที่เครื่องกำเนิดไฟฟ้าตื่นเต้น

การเปลี่ยนความเร็วในการหมุนของกระดองเครื่องกำเนิดไฟฟ้าทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงแรงเคลื่อนไฟฟ้า s ซึ่งเป็นสัดส่วนกับความเร็วซึ่งเป็นผลมาจากแรงดันไฟฟ้าที่เครื่องกำเนิดไฟฟ้าตื่นเต้นก็เปลี่ยนไปเช่นกัน

การกระตุ้นตนเองของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะเกิดขึ้นเฉพาะภายใต้เงื่อนไขบางประการดังต่อไปนี้:

1. >มีกระแสแม่เหล็กตกค้าง หากไม่มีโฟลว์นี้ e จะไม่ถูกสร้างขึ้น d.s. อี 0,ภายใต้อิทธิพลของการที่กระแสเริ่มไหลในขดลวดกระตุ้นดังนั้นการกระตุ้นของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะเป็นไปไม่ได้ หากเครื่องถูกล้างอำนาจแม่เหล็กแล้วไม่มี แม่เหล็กตกค้างจากนั้นจะต้องส่งกระแสตรงผ่านขดลวดกระตุ้นจากแหล่งพลังงานไฟฟ้าภายนอก หลังจากปิดขดลวดกระตุ้น เครื่องจะมีฟลักซ์แม่เหล็กตกค้างอีกครั้ง

2. ขดลวดกระตุ้นจะต้องเชื่อมต่อตามการไหลของแม่เหล็กที่เหลืออยู่ เช่น เพื่อให้แรงแม่เหล็กของขดลวดนี้เพิ่มการไหลของแม่เหล็กที่เหลือ

เมื่อขดลวดกระตุ้นเปิดในทิศทางตรงกันข้าม แรงแม่เหล็กของขดลวดจะลดฟลักซ์แม่เหล็กที่ตกค้าง และในระหว่างการทำงานเป็นเวลานาน ก็สามารถล้างอำนาจแม่เหล็กของเครื่องได้อย่างสมบูรณ์ หากขดลวดกระตุ้นเปิดในทิศทางตรงกันข้ามก็จำเป็นต้องเปลี่ยนทิศทางของกระแสในนั้นนั่นคือ เปลี่ยนสายไฟที่เหมาะสมสำหรับขั้วของขดลวดนี้

3. ความต้านทานของวงจรขดลวดกระตุ้นต้องมีขนาดใหญ่เกินไปด้วยความต้านทานของวงจรกระตุ้นที่สูงมากทำให้ไม่สามารถกระตุ้นตัวเองของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าได้

4. ความต้านทานของโหลดภายนอกต้องมีขนาดใหญ่ เนื่องจากเมื่อมีความต้านทานต่ำ กระแสกระตุ้นจะมีขนาดเล็กและจะไม่เกิดการกระตุ้นตัวเอง

11. เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงพร้อมการกระตุ้นแบบขนาน: หลักการทำงาน, เงื่อนไขการกระตุ้นตัวเอง, ลักษณะเฉพาะ

เครื่องกำเนิดการกระตุ้นแบบปัด. ในเครื่องกำเนิดนี้ (รูปที่ 8.47, ก) ขดลวดกระตุ้นเชื่อมต่อผ่านรีโอสแตตที่ปรับขนานกับโหลด เพราะฉะนั้น, ในเรื่องนี้ ในกรณีนี้จะใช้หลักการกระตุ้นตัวเองซึ่งขดลวดกระตุ้นจะถูกขับเคลื่อนโดยตรงจากขดลวดกระดองของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าการกระตุ้นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าด้วยตนเองสามารถทำได้ภายใต้เงื่อนไขบางประการเท่านั้น หากต้องการสร้างให้พิจารณากระบวนการเปลี่ยนกระแสในวงจร "ขดลวดสนาม - ขดลวดกระดอง" ในโหมดไม่ได้ใช้งาน สำหรับวงจรที่กำลังพิจารณา เราจะได้สมการ

ที่ไหน จและ ฉัน c - ค่า EMF ทันทีในขดลวดกระดองและกระแสกระตุ้น Σ รใน = รใน + ร r.v - ความต้านทานรวมของวงจรกระตุ้นเครื่องกำเนิดไฟฟ้า (ความต้านทาน Σ รและสามารถละเลยได้ เนื่องจากมีค่าน้อยกว่า Σ มาก รวี); ล c คือค่าความเหนี่ยวนำรวมของขดลวดกระตุ้นและขดลวดกระดอง ข้อกำหนดทั้งหมดที่รวมอยู่ใน (8.59) สามารถแสดงเป็นภาพกราฟิกได้ (รูปที่ 8.47, b) แรงเคลื่อนไฟฟ้า จในระดับหนึ่ง ฉันในกระแสกระตุ้นสามารถกำหนดได้จากลักษณะเฉพาะ โอเอการไม่ทำงานของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและแรงดันไฟฟ้าตก ฉันใน Σ ร c - ตามลักษณะแรงดันไฟฟ้าในปัจจุบัน อฟวงจรกระตุ้นของมัน ลักษณะเฉพาะ อฟเป็นเส้นตรงที่ลากผ่านจุดกำเนิดที่มุม y ถึงแกน x สิ่งนั้น ทีจี γ= Σ รวี. จาก (8.59) เราได้

ดังนั้นหากมีความแตกต่าง ( จ - ฉันใน Σ ร c) > 0 แล้วก็อนุพันธ์ ดิวี / dt> 0 และมีกระบวนการเพิ่มกระแสกระตุ้น ฉันวี.

สถานะคงตัวในวงจรขดลวดกระตุ้นจะถูกสังเกตเมื่อใด ดิวี / dt= 0 เช่น ที่จุดตัดกัน กับลักษณะไม่ได้ใช้งาน โอเอด้วยเส้นตรง อฟ. ในกรณีนี้ เครื่องจะทำงานด้วยกระแสกระตุ้นคงที่ ฉัน v0 และแรงเคลื่อนไฟฟ้า อี 0 = ยู 0 .

จากสมการ (8.60) เป็นไปตามนั้นสำหรับการกระตุ้นตนเองของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะต้องปฏิบัติตามเงื่อนไขบางประการ:

1) กระบวนการกระตุ้นตนเองสามารถเริ่มต้นได้เฉพาะในช่วงแรกเท่านั้น ( ฉัน c \u003d 0) EMF เริ่มต้นบางส่วนถูกเหนี่ยวนำให้เกิดในขดลวดกระดอง EMF ดังกล่าวสามารถสร้างขึ้นได้โดยการไหลของแม่เหล็กที่เหลืออยู่ ดังนั้นในการเริ่มกระบวนการกระตุ้นตัวเอง จึงจำเป็นที่เครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะต้องมีการไหลของแม่เหล็กที่เหลืออยู่ ซึ่งเมื่อกระดองหมุนจะทำให้เกิด EMF ในขดลวดของมัน อีพักผ่อน. โดยปกติแล้วจะมีกระแสแม่เหล็กตกค้างอยู่ในเครื่องเนื่องจากมีฮิสเทรีซีสอยู่ในระบบแม่เหล็ก หากไม่มีการไหลก็จะถูกสร้างขึ้นโดยการส่งกระแสจากแหล่งภายนอกผ่านขดลวดกระตุ้น

2) ระหว่างทางของกระแส ฉันในความคดเคี้ยวของความตื่นเต้น เอ็มดีเอส เอฟวี จะต้องกำกับตาม MMF ของสนามแม่เหล็กที่เหลือ Fต.ค. ในกรณีนี้ภายใต้การกระทำของความแตกต่าง อี - ฉันใน Σ รอยู่ในกระบวนการเพิ่มกระแส ฉัน c, ฟลักซ์แม่เหล็กกระตุ้น F c และ EMF จ.หาก MMF เหล่านี้หันไปในทิศทางตรงกันข้าม MMF ของขดลวดกระตุ้นจะสร้างการไหลที่พุ่งตรงไปยังการไหลของแม่เหล็กที่เหลืออยู่ เครื่องจะถูกล้างอำนาจแม่เหล็กและกระบวนการกระตุ้นตัวเองจะไม่สามารถเริ่มต้นได้

3) ความแตกต่างเชิงบวก อี - ฉันใน Σ ร c จำเป็นต้องเพิ่มกระแสกระตุ้น ฉันจากศูนย์ถึงสภาวะคงตัว ฉัน v0 สามารถเกิดขึ้นได้เฉพาะในกรณีที่อยู่ในช่วงการเปลี่ยนแปลงปัจจุบันที่ระบุ ฉันเป็นเส้นตรง อ.บซึ่งอยู่ต่ำกว่าลักษณะความเร็วรอบเดินเบา โอเอด้วยการเพิ่มความต้านทานของวงจรกระตุ้นΣ รมุมเอียงเพิ่มขึ้น γ ตรง อ.บไปยังแกนปัจจุบัน ฉันในและที่ค่าวิกฤตของมุม γ cr (สอดคล้องกับค่าความต้านทานวิกฤติ Σ ร c.cr) ตรงๆ โอวี"เกือบจะเกิดขึ้นพร้อมกับส่วนที่เป็นเส้นตรงของลักษณะการทำงานที่ไม่ทำงาน ในกรณีนี้ จ≈ ฉันใน Σ รและกระบวนการกระตุ้นตนเองก็เป็นไปไม่ได้ เพราะฉะนั้น, สำหรับการกระตุ้นตัวเองของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจำเป็นต้องให้ความต้านทานของวงจรกระตุ้นน้อยกว่าค่าวิกฤติ

หากเลือกพารามิเตอร์ของวงจรกระตุ้นเพื่อให้ Σ รวี< Σร v.cr แล้วก็ถึงจุดนั้น กับมั่นใจในความเสถียรของโหมดกระตุ้นตัวเอง ด้วยกระแสไฟฟ้าลดลงโดยไม่ตั้งใจ ฉันที่สภาวะคงตัวต่ำกว่า ฉันเป็น 0 หรือเพิ่มขึ้นมากกว่า ฉัน in0 จะเกิดความแตกต่างเชิงบวกหรือเชิงลบตามลำดับ ( อี - ฉันใน Σ ร c) แสวงหาการเปลี่ยนแปลงกระแส ฉันเพื่อให้กลับมาเท่าเทียมกันอีกครั้ง ฉันใน0 . อย่างไรก็ตาม สำหรับ Σ รค > Σ ร c.cr เสถียรภาพของระบบการกระตุ้นตนเองถูกละเมิด หากในระหว่างการทำงานของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ความต้านทานของวงจรกระตุ้นเพิ่มขึ้น Σ รไปจนถึงค่าที่มากกว่า Σ ร v.cr จากนั้นระบบแม่เหล็กจะถูกล้างอำนาจแม่เหล็กและ EMF จะลดลงเหลือ อีพักผ่อน. หากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเริ่มทำงานที่ Σ รค > Σ ร v.kr แล้วเขาจะไม่สามารถตื่นเต้นในตัวเองได้ เพราะฉะนั้น, เงื่อนไขΣ รวี< Σรซีซีอาร์ จำกัดช่วงการควบคุมที่เป็นไปได้ของกระแสกระตุ้นของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและแรงดันไฟฟ้าโดยปกติจะเป็นไปได้ที่จะลดแรงดันไฟฟ้าของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าโดยการเพิ่มความต้านทาน Σ ร c มากถึง (0.6-0.7) เท่านั้น ยูชื่อ ลักษณะภายนอกของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าคือการพึ่งพาอาศัยกัน ยู=ฉ(ฉันม) ที่ n= const และ รวี = const (เส้นโค้ง 1, ข้าว. 8.48) ตั้งอยู่ด้านล่างลักษณะภายนอกของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่มีการกระตุ้นแบบอิสระ (เส้นโค้ง 2) นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าในเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่พิจารณาแล้ว ยกเว้นด้วยเหตุผลสองประการที่ทำให้แรงดันไฟฟ้าลดลงเมื่อเพิ่มขึ้น

โหลด (แรงดันไฟฟ้าตกในกระดองและผลการล้างอำนาจแม่เหล็กของปฏิกิริยากระดอง) มีเหตุผลประการที่สาม - กระแสกระตุ้นลดลง Iใน = ยู/Σ รวี ซึ่งขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้า U เช่น กระแสไฟ ฉัน n.

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าสามารถโหลดได้จนถึงกระแสสูงสุดที่กำหนดเท่านั้น ฉัน cr. ด้วยความต้านทานโหลดที่ลดลงอีก รไม่มีกระแส ฉันน= ยู/ร n เริ่มลดลงตามแรงดันไฟฟ้า ยูล้มเร็วกว่าลดลง ร n. ทำงานบนเว็บไซต์ เกี่ยวกับลักษณะภายนอกไม่เสถียร ในกรณีนี้เครื่องจะสลับไปที่โหมดการทำงานที่สอดคล้องกับจุดนั้น ขนั่นคือเข้าสู่โหมด ไฟฟ้าลัดวงจร.

การกระทำของสาเหตุที่ทำให้แรงดันไฟฟ้าของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าลดลงเมื่อโหลดเพิ่มขึ้นจะเห็นได้ชัดเจนเป็นพิเศษจากการพิจารณาของรูปที่ 1 ในตาราง 8.49 แสดงการสร้างลักษณะภายนอกตามลักษณะการไม่ทำงานและรูปสามเหลี่ยมลักษณะเฉพาะ

การก่อสร้างดำเนินการตามลำดับต่อไปนี้ ผ่านจุด ดีบนแกนพิกัดที่สอดคล้องกับแรงดันไฟฟ้าที่กำหนด เส้นตรงจะถูกลากขนานกับแกนแอบซิสซา จุดยอดอยู่ที่เส้นนี้ กสามเหลี่ยมลักษณะที่สอดคล้องกับโหลดที่กำหนด ขา เอบีจะต้องขนานกับแกน y และจุดยอด กับต้องนอนอยู่บนลักษณะเดินเบา 1. ผ่านจุดกำเนิดและจุดยอด กโดยตรง 2 ถึงทางแยกที่มีลักษณะเดินเบา เส้นตรงนี้เป็นลักษณะแรงดันกระแสของความต้านทานของวงจรขดลวดกระตุ้น ตรงจุดตัด อีลักษณะเฉพาะ 1 และ 2 รับแรงดันไฟฟ้าของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ยู 0 = อี 0 ที่ไม่ได้ใช้งาน

กระแสกระตุ้น ฉัน in.nom ในโหมดระบุสอดคล้องกับ abscissa ของจุด เอ,และเครื่องกำเนิด EMF อีชื่อที่โหลดพิกัด - พิกัดของจุด ใน.สามารถกำหนดได้จากคุณลักษณะรอบเดินเบาหากกระแสกระตุ้นลดลง ฉัน v.nom ตามความยาวของเซ็กเมนต์ ดวงอาทิตย์,โดยคำนึงถึงผลการล้างอำนาจแม่เหล็กของปฏิกิริยากระดอง เมื่อสร้างลักษณะภายนอก 3 คะแนนของเธอ กและ ขสอดคล้องกับโหลดที่ไม่มีโหลดและพิกัดโหลด ให้พิจารณาจากแรงดันไฟฟ้า ยู 0 และ ยูชื่อ จุดกึ่งกลาง กับ, ด,...รับโดยการใช้จ่าย

ตรง ก"ค" ก"ค" ก""ค"",..., ขนานกับด้านตรงข้ามมุมฉาก เครื่องปรับอากาศก่อนข้ามด้วยลักษณะเฉพาะแรงดันกระแส 2 ที่จุด ก", ก", ก"",...และยังมีลักษณะของการไม่ทำงานอีกด้วย 1 ที่จุด ค", ค", ค"",....ลำดับจุด เอ "เอ" เอ "",... สอดคล้องกับแรงดันไฟฟ้าที่กระแสโหลด ฉันเอ1 , ฉัน a2 , ฉัน a3 ,... ซึ่งค่าจะถูกกำหนดจากความสัมพันธ์

ฉัน กชื่อ: ฉัน ก 1:ฉัน ก 2 ,เอีย 3… = เอซี: เอ ซี: เอ ซี:ก"ค""...

เมื่อเปลี่ยนจากโหมดโหลดที่กำหนดเป็นโหมดไม่ได้ใช้งานแรงดันไฟฟ้าของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะเปลี่ยนไป 10 - 20% เช่น มากกว่าในเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่มีการกระตุ้นแบบอิสระ

ด้วยการลัดวงจรของกระดองกระแสไฟฟ้าอย่างต่อเนื่อง ฉันไปยังเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่มีการกระตุ้นแบบขนานมีขนาดค่อนข้างเล็ก (ดูรูปที่ 8.48) เนื่องจากในโหมดนี้แรงดันและกระแสกระตุ้นจะเป็นศูนย์ ดังนั้นปัจจุบันถึง. มีเพียง EMF เท่านั้นที่ถูกสร้างขึ้นจากแม่เหล็กตกค้างและเป็น (0.4 - 0.8) ฉันชื่อ คุณลักษณะการควบคุมและโหลดของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่มีการกระตุ้นแบบขนานมีลักษณะเดียวกันกับลักษณะของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่มีการกระตุ้นแบบอิสระ

เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงส่วนใหญ่ที่ผลิตโดยอุตสาหกรรมในประเทศมีการกระตุ้นแบบขนาน เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพภายนอก โดยปกติจะมีการพันแบบชุดเล็กๆ (1-3 รอบต่อขั้ว) หากจำเป็นสามารถเปิดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าดังกล่าวได้ตามรูปแบบที่มีการกระตุ้นแบบอิสระ

การกระตุ้นของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าคือการสร้างฟลักซ์แม่เหล็กที่ใช้งานได้เนื่องจาก EMF ถูกสร้างขึ้นในกระดองหมุน เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงขึ้นอยู่กับวิธีการเชื่อมต่อขดลวดกระตุ้นนั้นมีความโดดเด่นอิสระแบบขนานแบบอนุกรมและแบบผสมเครื่องกำเนิดแบบกระตุ้นอิสระมีขดลวดกระตุ้น OB ซึ่งเชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายกระแสภายนอกผ่านรีโอสแตทแบบปรับ (รูปที่ 6-10 , ก) แรงดันไฟฟ้าที่ขั้วของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าดังกล่าว (เส้นโค้ง 1 ในรูปที่ 6-11) เมื่อกระแสโหลดเพิ่มขึ้นลดลงเล็กน้อยอันเป็นผลมาจากแรงดันไฟฟ้าตกคร่อม ความต้านทานภายในพุกและแรงดันไฟฟ้าจะคงที่อยู่เสมอ คุณสมบัตินี้กลายเป็นสิ่งที่มีค่ามากในด้านเคมีไฟฟ้า (การจ่ายพลังงานให้กับอ่างอิเล็กโทรไลต์)

เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระตุ้นแบบขนานเป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ตื่นเต้นในตัวเอง ขดลวดกระตุ้นของ OB เชื่อมต่อผ่านลิโน่ที่ปรับเข้ากับขั้วของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเดียวกัน (รูปที่ 6-10, b) การรวมดังกล่าวนำไปสู่ความจริงที่ว่าเมื่อกระแสโหลดเพิ่มขึ้นแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะลดลงเนื่องจากแรงดันตกคร่อมขดลวดกระดอง สิ่งนี้ในทางกลับกัน

ทำให้กระแสกระตุ้นและ EMF ในกระดองลดลง ดังนั้นแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วของเครื่องกำเนิด UH จะลดลงค่อนข้างเร็วกว่า (เส้นโค้ง 2 ในรูปที่ 6-11) มากกว่าแรงดันไฟฟ้าของเครื่องกำเนิดการกระตุ้นอิสระ

โหลดที่เพิ่มขึ้นอีกนำไปสู่การลดลงอย่างมากของกระแสกระตุ้นซึ่งเมื่อวงจรโหลดลัดวงจร แรงดันไฟฟ้าจะลดลงเหลือศูนย์ (กระแสไฟฟ้าลัดวงจรเล็กน้อยเกิดจากการเหนี่ยวนำตกค้างในเครื่องเท่านั้น) ดังนั้นจึงเชื่อกันว่าเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระตุ้นแบบขนานไม่กลัวไฟฟ้าลัดวงจร

เครื่องกำเนิดการกระตุ้นตามลำดับมีขดลวดกระตุ้น OB ที่เชื่อมต่อเป็นอนุกรมกับเกราะ (รูปที่ 6-10, e) ในกรณีที่ไม่มีภาระในกระดอง EMF ขนาดเล็กจะตื่นเต้นเนื่องจากการเหนี่ยวนำที่ตกค้างในเครื่องจักร (เส้นโค้ง 3 ในรูปที่ 6-11) เมื่อโหลดเพิ่มขึ้น แรงดันไฟฟ้าที่ขั้วเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะเพิ่มขึ้นในขั้นแรก และหลังจากถึงความอิ่มตัวของแม่เหล็กของระบบแม่เหล็กของเครื่อง แรงดันไฟฟ้าจะเริ่มลดลงอย่างรวดเร็วเนื่องจากแรงดันไฟฟ้าตกคร่อมความต้านทานของกระดอง และเนื่องจากผลการล้างอำนาจแม่เหล็กของ ปฏิกิริยากระดอง

เนื่องจากแรงดันไฟฟ้ามีความแปรปรวนมากเมื่อมีการเปลี่ยนแปลงโหลด จึงไม่ได้ใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบตื่นเต้นแบบอนุกรมในปัจจุบัน

เครื่องกำเนิดการกระตุ้นแบบผสมมีขดลวดสองเส้น: OB - เชื่อมต่อขนานกับกระดอง (เพิ่มเติม) - เป็นอนุกรม (รูปที่ 6-10, d) ขดลวดถูกเปิดเพื่อสร้างฟลักซ์แม่เหล็กในทิศทางเดียว และเลือกจำนวนรอบในขดลวดเพื่อให้แรงดันไฟฟ้าตกบนความต้านทานภายในของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและ EMF ของปฏิกิริยากระดองจะได้รับการชดเชยโดย EMF จากฟลักซ์ของขดลวดแบบขนาน