Какие генераторы есть по способу возбуждения

Какие генераторы есть по способу возбуждения

КЛАССИФИКАЦИЯ ГЕНЕРАТОРОВ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Классификация генераторов постоянного тока производится по способу их возбуждения. Они подразделяются на генераторы с независимым возбуждением и самовозбуждением.

Генераторы первого типа выполняются с электромагнитным и магнитоэлектрическим возбуждением. В генераторах с электромагнитным возбуждением обмотка возбуждения, располагаемая на главных полюсах, подключается к независимому источнику питания (рис. 1, а). Ток в цепи возбуждения I_в может изменяться в широких пределах с помощью переменного резистора R_a. Мощность, потребляемая обмоткой возбуждения, невелика и в номинальном режиме составляет 1-5 % номинальной мощности якоря генератора. Обычно процентное значение мощности возбуждения уменьшается с возрастанием номинальной мощности машины.

Генераторы с магнитоэлектрическим возбуждением возбуждаются постоянными магнитами, из которых изготовляются полюсы машины. С таким видом возбуждения выполняются генераторы относительно небольшой мощности, которые применяются в специальных случаях. Недостатком генераторов с магнитоэлектрическим возбуждением является трудность регулирования напряжения.

У генераторов с самовозбуждением обмотка возбуждения получает питание от собственного якоря. В зависимости от способа ее включения генераторы с самовозбуждением подразделяются на генераторы с параллельным, последовательным и смешанным возбуждением.

Схема соединения генератора параллельного возбуждения показана на рис. 1,б. Переменный резистор R_B дает возможность изменять ток возбуждения I_в и, следовательно, выходное напряжение. Ток якоря I_a у этого генератора равен I_a = I + I_в, где I — ток нагрузки. Ток возбуждения относительно мал и для номинального режима составляет 1-5 % номинального тока машины.

У генератора последовательного возбуждения обмотка возбуждения соединяется последовательно с якорем и ее ток возбуждения равен току якоря и току нагрузки: I_в = I_a =I (рис. 1, в).

У генераторов смешанного возбуждения (рис. 1, г) на полюсах размещаются две обмотки. Одна из них, имеющая большое число витков и выполненная из проводников относительно небольшого сечения, включается параллельно с якорем, а другая обмотка с малым числом витков из проводников большого сечения включается последовательно с якорем. Ток якоря такого генератора равен I_a = I + I_в.

У этих генераторов параллельная и последовательная обмотки могут быть включены согласно (МДС этих обмоток направлены одинаково) и встречно (их МДС направлены противоположно). В зависимости от этого различаются генераторы смешанного согласного включения и генераторы смешанного встречного включения. Обычно в генераторах смешанного возбуждения основная часть МДС возбуждения создается параллельной обмоткой. Генераторы параллельного, последовательного и смешанного возбуждения иногда называют соответственно генераторами шунтового, сериесного и компаундного возбуждения.

Согласно ГОСТ 183-74 для машин постоянного тока принято следующее обозначение выводов обмоток: обмотки якоря Я1-Я2, параллельной обмотки возбуждения Ш1—Ш2, последовательной обмотки возбуждения С1—С2, обмотки дополнительных полюсов Д1—Д2, компенсационной обмотки К1-К2. Цифра 1 обозначает начало, а 2 — конец обмотки.

Источник

КЛАССИФИКАЦИЯ ГЕНЕРАТОРОВ ПОСТОЯННОГО ТОКА ПО СПОСОБУ ВОЗБУЖДЕНИЯ. СХЕМЫ ВКЛЮЧЕНИЯ ГЕНЕРАТОРОВ

Свойства генераторов постоянного тока зависят от числа и способа подключения обмоток возбуждения или, как говорят, от способа возбуждения генераторов. В зависимости от способа возбуждения различают:

1) генераторы независимого возбуждения;

2) генераторы параллельного возбуждения (ранее шунтовые);

3) генераторы смешанного возбуждения (ранее компаундные).

Рис. 9.12. Схема включения генератора независимого возбуждения

Главный магнитный поток генератора независимого возбуждения (рис. 9.12) возбуждается расположенной на главных полюсах обмоткой независимого возбуждения H₁ — H₂. Последняя получает питание от постороннего источника электрической энергии постоянного тока небольшой мощности. Номинальное напряжение обмотки возбуждения выбирают либо равным, либо иногда меньшим номинального напряжения якоря Я₁ — Я₂ генератора.

Цепь обмотки возбуждения Ш₁ — Ш₂ генератора параллельного возбуждения (см. рис. 9.16) включают параллельно якорю Я₁ — Я₂, от которого она и получаст питание. Обмотку возбуждения рассчитывают в этом случае на то же напряжение, что и якорь генератора.

Магнитный поток Ф генератора смешанного возбуждения (см. рис. 9.19) возбуждается расположенными на главных полюсах двумя обмотками: обмоткой параллельного возбужденияШ₁ — Ш₂ и обмоткой последовательного возбуждения С₁ — С₂. Последнюю включают либо так, как показано на рис. 9.19, в цепь приемника r_п, либо последовательно с якорем. В большинстве случаев обмотки параллельного и последовательного возбуждения включают согласно, т. е. таким образом, чтобы их МДС совпадали по направлению.

Обмотки независимого и параллельного возбуждения существенно отличаются от обмотки последовательного возбуждения в конструктивном отношении. Обмотки независимого и параллельного возбуждения изготовляются из провода относительно малого диаметра, имеют сравнительно большие числа витков и сопротивления. В отличие от этого обмотка последовательного возбуждения изготовляется из провода относительно большого диаметра, имеет небольшое число витков и сопротивление. Например, у машин мощностью от 5 до 100 кВт на напряжение 220 В обмотки параллельного возбуждения имеют соответственно сопротивления порядка 300 — 50 Ом, тогда как обмотки последовательного возбуждения — порядка 0,01 — 0,001 Ом. Площадь поперечного сечения провода для изготовления последовательной обмотки выбирают такого диаметра, чтобы обмотка не перегревалась под действием тока приемника.

В цепи обмоток возбуждения (см. рис. 9.12, 9.16 и 9.19) имеется реостат r_р, служащий для изменения тока возбуждения I_в, что необходимо в конечном итоге для регулирования напряжения Uна выводах генератора и приемника. Сопротивление нагрузки r_п следует рассматривать как некоторое эквивалентное сопротивление, заменяющее группу приемников, получающих питание от генератора.

В некоторых установках находят применение трехобмоточные генераторы, имеющие обмотки независимого, параллельного и последовательного возбуждения. Они имеют особые свойства и характеристики.

Источник

Классификация генераторов по способу возбуждения

В зависимости от способа возбуждения основного магнитного поля машины различают генераторы с независимым, параллельным, последовательным и смешанным возбуждением.

Генератор, обмотка возбуждения которого получает питание от постороннего источника тока (например, от аккумуляторной батареи или от другого генератора постоянного тока), называется генератором с независимым возбуждением (рис. 5-41,а).

Генератор с параллельным возбуждением имеет обмотку возбуждения, подключенную параллельно к якорю (рис. 5-41,б). В генераторе последовательного возбуждения обмотка возбуждения соединена последовательно с якорем (рис. 5-41,в).

В генераторе со смешанным возбуждением на главных полюсах помещаются две обмотки: одна из них соединяется параллельно, другая — последовательно с якорем (рис. 5-41,г).

Рис. 5-41. Генераторы постоянного тока.

По параллельной обмотке возбуждения проходит небольшой ток, составляющий 1—5% номинального тока якоря. Она выполняется обычно с большим числом витков из проводника относительно небольшого сечения. По последовательной обмотке возбуждения проходит полный ток якоря, поэтому она выполняется с небольшим числом витков из проводника относительного большого сечения.

Генераторы малой мощности выполняются иногда с постоянными магнитами; их можно назвать магнито-электрическими. По свойствам они приближаются к генераторам с независимым возбуждением.

На щитке машины указываются номинальные величины: мощность (электрическая мощность на зажимах для генератора или мощность на валу для двигателя в ваттах или киловаттах), напряжение, ток, скорость вращения.

Источник

А) Классификация генераторов по способу возбуждения.

В зависимости от способа возбуждения основного магнитного поля машины различают генераторы с независимым, параллельным, последовательным и смешанным возбуждением.

Генератор, обмотка возбуждения которого получает питание от постороннего источника тока (например, от аккумуляторной батареи или от другого генератора постоянного тока), называется генератором с независимым возбуждением (рис. 5-41,а).

Генератор с параллельным возбуждением имеет обмотку возбуждения, подключенную параллельно к якорю (рис. 5-41,б). В генераторе последовательного возбуждения обмотка возбуждения соединена последовательно с якорем (рис. 5-41,в).

В генераторе со смешанным возбуждением на главных полюсах помещаются две обмотки: одна из них соединяется параллельно, другая — последовательно с якорем (рис. 5-41,г).

Рис. 5-41. Генераторы постоянного тока.

По параллельной обмотке возбуждения проходит небольшой ток, составляющий 1—5% номинального тока якоря. Она выполняется обычно с большим числом витков из проводника относительно небольшого сечения. По последовательной обмотке возбуждения проходит полный ток якоря, поэтому она выполняется с небольшим числом витков из проводника относительного большого сечения.

Генераторы малой мощности выполняются иногда с постоянными магнитами; их можно назвать магнито-электрическими. По свойствам они приближаются к генераторам с независимым возбуждением.

На щитке машины указываются номинальные величины: мощность (электрическая мощность на зажимах для генератора или мощность на валу для двигателя в ваттах или киловаттах), напряжение, ток, скорость вращения.

Б) Генератор с независимым возбуждением.

Схема генератора с независимым возбуждением приведена на рис. 5-42. Здесь R_p — регулировочный реостат в цепи возбуждения; R_н –нагрузочный реостат.

Рис. 5-42. Генератор с независимым возбуждением.

При холостом ходе генератора, когда отключена внешняя цепь, напряжение на его зажимах, измеряемое вольтметром, можно считать равным э.д.с. якоря. Таким образом, опытным путем легко может быть найдена характеристика холостого хода; E₀ =f(I_в) при n = const. Она представлена на рис. 5-43. При ее снятии ток возбуждения I_в изменяют от 0 до некоторого максимума, соответствующего E₀1,25 U_н, и затем его уменьшают до нуля. При этом получаются восходящая и нисходящая ветви характеристики холостого хода. Расхождение этих ветвей объясняется наличием гистерезиса в полюсах и ярме статора. При i_в=0 э.д.с. в обмотке якоря индуктируется потоком остаточного магнетизма. Она обычно составляет 2-4% от U_н.

Рис. 5-43. Характеристика холостого хода.

Регулировочный реостат R_p имеет холостой контакт, соединенный с противоположным зажимом обмотки возбуждения. Такое соединение делается для того, чтобы при переводе ручки реостата на холостой контакт обмотка возбуждения была замкнута, так как при ее размыкании образовывались бы (из-за ее большой индуктивности) электрические дуги, приводящие к подгоранию контактов.

Для определения н.с. реакции якоря снимают также нагрузочные характеристики: U=f(I_в) при I_a=const и n=const. Одна из них при I_а=I_н представлена на рис. 5-44.

Рис. 5-44. Характеристики — нагрузочная (U), внутренняя нагрузочная (Е_а) и холостого хода (E₀) (к определению реакции якоря).

Если к ординатам нагрузочной характеристики прибавить внутреннее падение напряжения в цепи якоря I_ar_x+2U_щ [см. § 5-6, уравнение (5-22) и далее], то получим внутреннюю нагрузочную характеристику E_a=f(I_в). Она показана на рис. 5-44 пунктиром. Здесь же приведена характеристика холостого хода.

Мы видим, что для создания э.д.с. Е_а при холостом ходе потребовался бы ток возбуждения I‘_в, тогда как для создания той же э.д.с. Е_а при нагрузке требуется ток возбуждения I_в.н; следовательно, I_в(р.я)=I_в.н—I_в‘= идет на компенсацию реакции якоря. Для определения н.с. реакции якоря F_р.я надо ток I_в(р.я) умножить на число витков 2w_в пары полюсов: F_р.я = 2w_вI_в(р.я). Для уточнения результатов следует, брать нисходящую ветвь характеристики холостого хода и снимать нагрузочную характеристику, начиная с наибольшего значения U и уменьшая I_в. Тогда будет исключено влияние гистерезиса.

Треугольник ABC, у которого один катет равен внутреннему падению напряжения в цепи якоря, а другой катет равен току I_в(р.я) (соответствующему реакции якоря), называется реактивным (или характеристическим) треугольником.

Если снять несколько нагрузочных характеристик для различных значений тока якоря I_а, то можно найти зависимость I_в(р.я) (или F_p.я) не только от насыщения, но и от тока I_а.

Большое практическое значение имеет внешняя характеристика: U=f(I) при n=const и I_в=const (рис. 5-45). Она снимается при включенном рубильнике (рис. 5-42); ток нагрузки I изменяют при помощи реостата R_н.

Рис. 5-45. Внешняя характеристика генератора с независимым возбуждением.

Внешняя характеристика показывает, что напряжение на зажимах генератора при увеличении тока нагрузки понижается. Понижение напряжения вызвано уменьшением потока Ф, а следовательно, и э.д.с. Е_а из-за реакции якоря, а также внутренним падением напряжения.

При дальнейшем уменьшении внешнего сопротивления R_н ток будет увеличиваться и при R_н=0 достигнет наибольшего значения I_к. Ток I_к — ток короткого замыкания. Он опасен для машины, так как в несколько раз превышает ее номинальный ток. Для предохранения машины от короткого замыкания во внешней цепи ставят предохранители, отключающие цепь при токе, превышающем допустимый для машины.

Изменение напряжения генератора характеризуется повышением напряжения при переходе от режима номинальной нагрузки к режиму холостого хода, отнесенным к номинальному напряжению (рис. 5-45):

. (5-50)

Для генераторов с независимым возбуждением, работающих при

Напряжение на зажимах генератора можно поддерживать постоянным при изменении нагрузки путем регулирования тока возбуждения. Как при этом нужно регулировать ток возбуждения, показывает регулировочная характеристика: I_в = f(I) при n=const и U=const (рис. 5-46).

Рис. 5-46. Регулировочная характеристика.

Генераторы с независимым возбуждением применяются в тех случаях, где необходимо регулирование напряжения в широких пределах: например, для питания электролитических ванн, в схеме генератор-двигатель (§ 5-10,в). Они на практике встречаются сравнительно редко. Гораздо чаще применяются генераторы, работающие с самовозбуждением.

Источник