Главная | Обратная связь

Основные теоретические сведения

 

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

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.

Согласно ГОСТ 183-74 для машин постоянного тока принято следующее обозначение выводов обмоток: обмотки якоря Я1-Я2, независимой обмотки возбуждения Н1-Н2, параллельной обмотки возбуждения Ш1-Ш2, последовательной обмотки возбужденияС1-С2, обмотки дополнительных полюсов Д1-Д2, компенсационной обмотки К1-К2. Цифра 1 обозначает начало, а цифра 2 — конец обмотки.

По конструктивному выполнению машина постоянного тока с параллельным возбуждением подобна машине с независимым возбуждением, у которой обмотка якоря расположена на роторе, а обмотка возбуждения — на статоре.

Основные соотношения, характеризующие работу машины в качестве генератора, можно представить в виде приведенных ниже уравнений. Эти уравнения справедливы для всех генераторов независимо от способа их возбуждения.

Напряжение на выводах генератора всегда будет меньше наводимой в обмотке якоря ЭДС Е на значение падения напряжения:

(5.1)

Падение напряжения в цепи якоря состоит из двух составляющих: — падения напряжения в обмотках, — падения напряжения в щеточном контакте. Сопротивление включает в себя сопротивления обмотки якоря и всех последовательно соединенных с ней обмоток. В общем случае:

(5.2)

где r_а, r_Д, r_с, r_к — сопротивления обмоток якоря, дополнительных полюсов, последовательной (сериесной) и компенсационной.

В зависимости от конкретной схемы генератора часть сопротивлений в будет отсутствовать.

Для приближенных расчетов уравнение (5.2) можно упростить:

(5.3)

где

(5.4)

Переходное сопротивление щеточного контакта r_щ приближенно принимается постоянным и равным:

(5.5)

Ток якоря генератора I_a обусловлен ЭДС Е и всегда имеет с ней одинаковое направление:

(5.6)

Уравнение баланса мощности получим, если правую и левую часть (5.1) умножим на ток I_а:

(5.7)

Произведение называется электромагнитной мощностью и представляет собой полную электрическую мощность, которая получается в результате преобразования механической мощности. Часть этой мощности расходуется в цепи якоря на электрические потери в обмотках и в переходном сопротивлении щеточного контакта . Остальная часть мощности, равная произведению , является отдаваемой мощностью генератора.

В генераторах параллельного и смешанного возбуждения полезная мощность, отдаваемая в сеть, P₂ будет меньше на значение мощности, затрачиваемой на возбуждение:

.(5.8)

От двигателя, приводящегово вращение якорь генератора, подводится механическая мощность P₁. Большая часть этой мощности преобразуется в электрическую Р_эм, а другая ее часть расходуется в генераторе на покрытие механических потерь Р_мх (трение в подшипниках, вентиляцию), магнитных потерь в якоре Р_м и добавочных потерь Р_д:

.(5.9)

Рассмотренное преобразование мощности в генераторах постоянноготока параллельного возбуждения для наглядности можно представить в виде энергетической диаграммы (рисунок 5.1).

 

Рисунок 5.1 - Энергетическая диаграмма генератора параллельного возбуждения

Разделив правую и левую части уравнения (5.9) на угловую скорость якоря, получим уравнение момента:

.(5.10)

или:

.(5.11)

 

Электромагнитный момент М_эм в генераторе направлен против вращения якоря и равен:

.(5.12)

При увеличении тока I_а возрастает электромагнитный момент, а следовательно, момент и мощность, поступаемая от двигателя.