И их характеристики

В зависимости от того, откуда к обмотке возбуждения генератора подводится напряжение, различают генераторы с независимым возбуждением и генераторы с самовозбуждением.

На рис.1.23, а) приведена схема генератора с независимым возбуждением, нагруженного на реостат R_Н . Обмотка возбуждения питается напряжением U_B постороннего источника. Ток возбуждения I_В можно регулировать реостатом R_P . При этом ЭДС якоря Е_Я = С_Е п Ф будет изменяться в широких пределах.

Внешняя характеристика генератора с независимым возбуждением U_Г = f(I_H) приведена на рис.1.23, б) и выражается аналитически как

U_Г = Е_Я – R_Я I_H. (1.28)

Наклон характеристики объясняется падением напряжения на сопротивлении обмотки якоря R_Я .

Характеристика холостого хода (рис.1.23, в) выражает зависимость Е_Я = f(I_В). Ее получают из опыта холостого хода, когда при постоянной частоте вращения ротора и отключенной нагрузке (I_H = 0) изменяют ток возбуждения I_В. Значение Е_Я = Е₀ при нулевом токе возбуждения объясняется остаточным магнитным потоком в сердечниках полюсов.

Рис.1.23 – Генератор с независимым возбуждением: а) схема генератора; б) внешняя характеристика; в) характеристика холостого хода

В генераторах с самовозбуждением обмотка возбуждения подключается к обмотке якоря. В зависимости от способа подключения, параллельного или последовательного, различают генераторы с параллельным возбуждением и генераторы с последовательным возбуждением.

На рис. 1.24, а приведена схема генератора с параллельным возбуждением. Обмотка возбуждения подключена параллельно с якорем. Ток возбуждения можно регулировать реостатом R_Р. Величина тока возбуждения I_В обычно не превышает 3% тока якоря, поэтому можно считать I_H ≈ I_Я. Внешняя характеристика (Рис. 1.24, б) имеет больший наклон, чем у генератора с независимым возбуждением. Это объясняется тем, что при уменьшении напряжения U_Г вследствие его падения на сопротивлении R_Я, уменьшается и ток возбуждения. Характеристика холостого хода генератора с параллельным возбуждением не отличается от характеристики генератора с внешним возбуждением.

Генераторы с последовательным возбуждением, у которых обмотка возбуждения соединена последовательно с обмоткой якоря, отличаются тем, что они возбуждаются только при подключенной нагрузке. При холостом ходе выходное напряжение U_Г равно остаточной ЭДС Е₀. Такие генераторы используются редко.

Рис. 1.24 - Генератор с параллельным возбуждением: а) схема генератора; б) внешняя характеристика

Генераторы со смешанным возбуждением содержат на каждом из полюсов по две обмотки возбуждения – параллельную и последовательную. Благодаря параллельной обмотке такой генератор способен самовозбуждаться и при холостом ходе. За счет подмагничивающего действия последовательной обмотки внешняя характеристика при согласном включении обмоток возбуждения практически не будет иметь наклона. Выходное напряжение (в пределах изменения нагрузки от нуля до номинальной) будет оставаться практически неизменным.

Встречное включение параллельной и последовательной обмоток используется в сварочных генераторах, где необходимо получить круто падающую характеристику и ограничить ток короткого замыкания.