ЛЕКЦИЯ 25 Генератор постоянного тока

25.1.Генератор постоянного тока с независимым возбуждением

На рис. 25.1. изображена принципиальная схема ГПТ с независимым возбуждением. Обмотка возбуждения ОВ питается от источника постоянного напряжения U_в, а вал якоря приводится во вращение приводным двигателем.

Ток I_в для ГПТ в обмотке возбуждения формируется посторонним источником и не зависит от I_я. Этот тип возбуждения применяют, когда нужно менять в широких пределах I_в и напряжение U (рис.25.1,а). Для снижения потерь в обмотке возбуждения (ОВ) ток I_в устанавливают небольшим (1–3% от I_я), а нужная величина МДС F_в = I_вw_в достигается за счет большого количества витков w_в. ОВ выполняют из тонкого провода, ее

сопротивление R_в достаточно велико (сотни Ом). Ток возбуждения I_в = U_в/(R_в + R_р),где R_p – сопротивление регулировочного реостата.

О свойствах генератора судят по характеристикам.

Характеристикой холостого хода называют зависимость E = f(I_в) при I_я = 0 и n = const. Поскольку E = C_enФ, то при n = const эта характеристика подобна характеристике Ф = f(I_в). При I_в = 0 в якоре наводится E_ост за счет потока остаточного намагничивания полюсов Ф_ост (рис.25.2): E_ост ≈ 0,03E_ном.

При I_в > I_в.ном начинается магнитное насыщение.

Рис.25.2. Зависи­мость ЭДС якоря от Iв для ГПТ с неза­висимым возбуж­дением

Внешней характеристикой называют U = f(I_я) при n, I_в = const (рис.25.3). Под нагрузкой напряжение генератора U = E – I_яR_яS, где в R_яS входят сопротивление якорной обмотки R_я, сопротивление добавочных полюсов и сопротивление скользящего контакта между щетками и коллектором. С увеличением нагрузки генератора (т. е. уменьшением R_н) ток якоря растет, а напряжение U падает, что вызывается ростом потерь на R_яS и снижением E, обусловленным реакцией якоря. DU = = (U₀ – U_ном)/U_ном составляет 5÷15%. Изменение I_в = const дает семейство внешних характеристик.

При R_н = 0 (режим короткого замыкания) ток якоря недопустимо велик: I_я = (10÷20)I_я.ном. От таких перегрузок цепь якоря защищают с помощью реле и контакторов.

На практике напряжение U поддерживают компенсирующим изменением тока возбуждения за счет использования автоматических регуляторов. Достоинством генераторов с независимым возбуждением является возможность регулировать напряжение в широких пределах от нуля до U_ном и поддерживать его почти постоянным. Недостаток – необходимость в источнике питания ОВ.

Генераторы малой мощности выполняют иногда с постоянными магнитами возбуждения. Их характеристики близки к рассмотренным.