Характеристика холостого хода

Начальная часть характеристики холостого хода представ­ляет собой практически прямую линию (см. рис. 4, а, кривая 1; рис. 5 и рис. 7, кривая 1). Это объясняется тем, что при малых токах почти вся МДС обмотки возбуждения приходится на воз­душный зазор, имеющий линейное магнитное сопротивление. По мере увеличения тока возбуждения магнитная индукция в ферромагнитных участках магнитной системы машины увели­чивается, что приводит к насыщению этих участков, и как след­ствие, к росту их магнитных сопротивлений. Особенно значи­тельно увеличивается магнитное сопротивление зубцов якоря. Это приводит к отклонению характеристики холостого хода от прямой.

Нагрузочная характеристика

Размагничивающее действие якоря количественно можно оценить с помощью характеристики холостого хода и нагрузоч­ной характеристики, представляющей собой зависимость U=f(I_в) при п=п_н; I =const. Каждому значению тока возбуждения соот­ветствует МДС обмотки возбуждения F_B.

Размагничивающее действие якоря целесо­образно оценивать для номинального режима, когда напряжение на вы­водах номинальное (U=U_н), ток нагрузки (он же протекает по цепи обмотки якоря) номи­нальный (I = I_Н), ток воз­буждения также номи­нальный (I_в = I_в.н.), нагру­зочная характеристика снята при номинальном токе нагрузки. Нагрузочная характери­стика, построенная совместно с характеристикой холостого хо­да, позволяет построить характеристический треугольник (на рис. 7 заштрихован). Он строится следующим образом. Опреде­ляется точка С при номинальном напряжении. Вертикально от­кладывается отрезок ВС = IR_{Я.Ц .}, в масштабе напряжения. Горизонтально через точку В проводится линия до пересечения с ха­рактеристикой холостого хода в точке А. Катет АВ в соответствующем масштабе равен МДС F_B.Р.Я, который необходим для компенсации размагничивающего действия реакции якоря. Ему соответствует ток I_B.Р.Я.

Внешние характеристики

При независимом возбуждении напряжение на выводах гене­ратора уменьшается с увеличением нагрузки (рис.4, б, кривая 1) вследствие уменьшения ЭДС из-за размагничивающего дейст­вия реакции якоря и падения напряжения в якорной цепи.

В генераторе с параллельным возбуждением напряжение при нагрузке падает заметно больше, чем при независимом воз­буждении (рис. 4, б, кривая 2). Это объясняется тем, что к тем двум причинам, указанным выше для генератора независимого возбуждения, добавляется третья - уменьшение тока возбужде­ния с ростом нагрузки. Напряжение U генератора (подводимое здесь и к обмотке возбуждения) с ростом нагрузки уменьшается, что при постоянном сопротивлении цепи возбуждения приводит к уменьшению тока возбуждения I_B=U/R_B. Поэтому кривая внеш­ней характеристики генератора параллельного возбуждения рас­полагается ниже кривой характеристики генератора с независи­мым возбуждением.

В генераторах смешанного возбуждения увеличение полез­ного потока, происходящее за счет увеличения намагничиваю­щего действия последовательной обмотки с ростом нагрузки, может скомпенсировать и размагничивающее действие реакции якоря, и падение напряжения в якорной цепи. В тех случаях, когда требуется поддержать стабильное напряжение на зажимах потребителя, удаленного от генератора, последовательная об­мотка должна скомпенсировать и падение напряжения в линии. Напряжение на зажимах генератора в этом случае будет сначала повышаться, а затем падать с увеличением тока нагрузки (см. рис. 4, б, кривая 3). Это происходит из-за нелинейной зависимо­сти МДС F_B.Р.Я от тока нагрузки I, в то время как МДС последо­вательной намагничивающей обмотки растет пропорционально этому току.

Регулировочные характеристики

При изменении нагрузки напряжение генератора изменяется по причинам, указанным выше. Для поддержания постоянства напряжения генератора приходится изменять ток возбуждения. Зависимость тока возбуждения от тока нагрузки при постоянном напряжении и постоянной частоте вращения на­зывается регулировочной характеристикой: I_в =f(I_а) при U=const, n=const.

Регулировочные характеристики (см. рис. 4, в) снимаются при независимом и смешанном возбуждениях (регулировочные характеристики генераторов с независимым и параллельным возбуждением, совпадают). Необходимость регулирования тока возбуждения обусловлена теми же причинами, которые вызы­вают изменение напряжения при нагрузке.

Расчеты и построения

По результатам экспериментальных исследований постро­ить графики зависимостей (рис. 4):

· характеристики холостого хода и нагрузочную характери­стику в одной системе координат;

· внешние характеристики генераторов с различным возбуж­дением объединить вместе;

· регулировочные характеристики генераторов с различным возбуждением объединить вместе.

1. Собрать для исследования схему генератора постоянно­го тока с независимым возбуждением (рис. 1).

· Снять характеристику холостого хода E₀=f(I_в) при n=const;

· Снять нагрузочную характеристику U=f(I_в) при номи­нальном значении тока якоря (1_а=1_{а ном}) и n=const;

· Снять внешнюю характеристику U=f(I_a) при R_B=const и n=const, переходя от режима холостого хода к режиму номи­нальной нагрузки.

2. Собрать схему исследования генератора постоянного тока параллельного возбуждения (рис. 2).

· Снять внешнюю характеристику U=f(I_a) при R_B=const и n=const, переходя от режима холостого хода к режиму номи­нальной нагрузки.

Таблица 1

Таблица 2

Рисунок 7 – Характеристика холостого хода ГПТ (1);

нагрузочная характеристика ГПТ (2).

Рисунок 8 – Внешние характеристики генератора с независимым (1);

параллельным (2) возбуждением.