Меню

У генератора постоянного тока параллельного возбуждения мощностью рном

Решение. Генераторы постоянного тока

Генераторы постоянного тока

Задача 1. Генератор постоянного тока независимого возбуж­дения мощностью Рном и напряжением Uном имеет сопротивление обмоток в цепи якоря, приведенное к рабочей температуре, ; в генераторе применены электрографитированные щетки марки ЭГ ( = 2,5 В). Определить номинальное изменение напряжения при сбросе нагрузки.

Решение

1. Ток в номинальном режиме

2. ЭДС генератора

3. Номинальное изменение напряжения при сбросе нагрузки

Задача 2. Генератор постоянного тока параллельного возбуж­дения имеет номинальные данные: мощность Рном напряжение Uном, частота вращения nном сопротивление обмоток в цепи якоря, приве­денное к рабочей температуре, , падение напряжения в щеточном контакте пары щеток = 2 В, сопротивление цепи обмотки воз­буждения rв, КПД в номинальном режиме ток генератора Iном ток в цепи возбуждения Iв, ток в цепи якоря ЭДС якоря Еаном, электромагнитная мощность Рэм электромагнитный момент при номинальной нагрузке Mном мощность приводного двигателя P1ном. Значения перечисленных параметров приведены в табл. 3. Тре­буется определить значения параметров, не указанных в таблице.

Источник

Генератор параллельного возбуждения

ads

Принцип самовозбуждения генератора постоянного тока ос­нован на том, что магнитная система машины, будучи намагни­ченной, сохраняет длительное время небольшой магнитный поток остаточного магнетизма сердечников полюсов и станины Фост (по­рядка 2—3% от полного потока). При вращении якоря поток

Рис. 28.5. Принципиальная схема (а) и характеристика х.х. (б) генератора параллельного возбуждения

clip_image004

индуцирует в якорной обмотке ЭДС Еост, под действием которой в обмотке возбуждения возникает небольшой ток Iв.ост. Если МДС обмотки возбуждения Iв.ост wВ имеет такое же направление, как и поток Фост , то она увеличивает поток главных полюсов. Это, в свою очередь, вызывает увеличение ЭДС генератора, отчего ток возбуждения вновь увеличится. Так будет продолжаться до тех пор, пока напряжение генератора не будет уравновешено падени­ем напряжения в цепи возбуждения, т. е. U = IВrВ .

На рис. 28.5, а показана схема включения генератора парал­лельного возбуждения, на рис. 28.5, б — характеристика х.х. гене­ратора (кривая 1) и зависимость падения напряжения от тока воз­буждения IВrВ = F(IВ) (прямая 2). Точка пересечения А соответствует окончанию процесса самовозбуждения, так как именно в ней U = IВrВ .

Угол наклона прямой ОА к оси абсцисс определяется из тре­угольника ОАВ:

Читайте также:  Плазменная резка таблица токов

где mi — масштаб тока (по оси абсцисс), А/мм; mu — масштаб на­пряжения (по оси ординат), В/мм.

Из (28.10) следует, что угол наклона прямой IВrВ = F(IВ) к оси абсцисс прямо пропорционален сопротивлению цепи возбужде­ния. Однако при некотором значении сопротивления реостата rрг сопротивление rВ, достигает значения, при котором зависимость IВrВ = F(IВ) становится касательной к прямолинейной части ха­рактеристики х.х. (прямая 3). В этих условиях генератор не самовозбуждается. Сопротивление цепи возбуждения, при которой прекращается самовозбуждение генератора, называют критиче­ским сопротивлением, (rВ.крит ).

Следует отметить, что самовозбуж­дение генератора возможно лишь при частоте вращения, превышающей крити­ческую nкт. Это условие вытекает из ха­рактеристики самовозбуждения гене­ратора (рис. 28.6), представляющей собой зависимость напряжения генера­тора в режиме х.х. от частоты враще­ния при неизменном сопротивлении цепи возбуждения, т. е. U = F(n) при rВ = const.

clip_image039

Рис. 28.6. Характеристика самовозбуждения

Анализ характеристики самовозбуж­дения показывает, что при n

Источник

Указания к решению задачи 4

Для решения задачи 4 необходимо знать материал темы «Электрические машины постоянного тока»:устройство, принцип действия генераторов и двигателей постоянного тока с параллельным возбуждением, формулы, определяющие параметры таких машин. Используя рисунки 20, 21 разберем основные формулы, необходимые для решения задач.

Генератор с параллельным возбуждением (рисунок 20)

1. ЭДС, наводимая в обмотке якоря,

где U, В — напряжение на зажимах генератора;

Rя, Ом – сопротивление обмотки якоря

.

Рисунок 20 Рисунок 21

2. Токи возбуждения Iв = U / Rв

3. Полезная мощность, отдаваемая генератором:

Мощность Р1, Вт — затраченная первичным двигателем на вращение якоря генератора (потребляемая мощность генератором), определяется из формулы КПД генератора

Двигатель с параллельным возбуждением (рисунок 21)

1. Противо — ЭДС, наводимая в обмотке якоря:

где U, В — напряжение источника электрической энергии, питающего обмотку якоря;

Rя, Ом – сопротивление обмотки якоря.

2. Токи якоря, в нагрузке, в обмотке возбуждения:

ток якоря (из формулы противо – ЭДС) Iя = (U — E) / Rя (А)

ток в обмотке возбуждения Iв = U / Rв.

где Rв, Ом – сопротивление обмотки возбуждения.

3. Мощность, потребляемая двигателем от источника электрической энергии,

4. Полезная мощность Р2 на валу двигателя определяется из формулы КПД

5. Момент вращения двигателя

М = 9550Р2(кВт) / n (об/мин),

где n — частота вращения якоря.

Для лучшего понимания приведенных формул и их применения при решении задач рассмотрим примеры.

Пример 10. Генератор постоянного тока с параллельным возбуждением (рисунок 20), имеющий сопротивление обмотки якоря Rя=0,1Ом и сопротивление обмотки возбуждения Rв=60Ом, нагружен внешним сопротивлением R= 4 Ом. Напряжение на зажимах машины U = 220 В.

Определить: 1) токи нагрузки I, в обмотке возбуждения Iв и в обмотке якоря Iя; 2) ЭДС генератора Е; 3) полезную мощность Р2, расходуемую на нагрузке.

Дано: U = 220 В, Rя = 0,1 Ом; Rв = 65 Ом; R = 4 Ом.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник



Генераторы параллельного возбуждения

Определение. Генераторами параллельного возбуждения называют генераторы, обмотка возбуждения которых питается от ЭДС обмотки якоря и подключена к выводам якоря машины параллельно цепи нагрузки.

Схема генератора параллельного возбуждения. Схема изображена на рис. 1.20. Ток якоря IЯ = I + IВ у щеток разветвляется на ток нагрузкиI и ток возбуждения IВ . Обычно ток возбуждения невелик и составляет (0,01-0,05) IЯ.НОМ . Последовательно с обмоткой возбуждения включается реостат RP для регулирования возбуждения. Реостат позволяет изменять ток возбуждения и, следовательно, напряжение генератора.

Характеристика холостого хода генератора с самовозбуждением всегда снимается при независимом возбуждении (обмотка возбуждения отключается от якоря и запитывается от постороннего источника) и поэтому аналогична характеристике холостого хода генератора с независимым возбуждением.

Самовозбуждение генератора. Так как обмотка возбуждения подключена к выводам якоря, то важное значение имеет процесс первоначального возникновения ЭДС, называемый процессом самовозбуждения.

Рассмотрим процесс самовозбуждения при отключенной нагрузке генератора, т.е. при холостом ходе.

Магнитная цепь машины имеет небольшой остаточный магнитный поток (примерно 2-3% номинального). При вращении якоря в поле остаточного потока в нем наводится небольшая ЭДС, вызывающая некоторый ток в обмотке возбуждения. При соответствующем направлении он увеличивает остаточный магнитный поток, ЭДС в якоре возрастает и процесс развивается лавинообразно до тех пор, пока не будет ограничен насыщением магнитной цепи.

Однако процесс самовозбуждения может развиваться только при определенных условиях, называемых условиями самовозбуждения. Выясним эти условия. Уравнение второго закона Кирхгофа для цепи возбуждения имеет вид: Е + еL= (Rв + Rя)iв, где еL = – d (Liв) /dt – ЭДС самоиндукции цепи возбуждения, возникающая при нарастании тока возбуждения;

L – суммарная индуктивность обмоток возбуждения и якоря; Rв — сумма сопротивлений обмотки возбуждения и регулировочного реостата.

Так как Rя « Rв, то уравнение принимает вид:

Покажем на графике характеристику холостого хода Е = f (Iв) и характеристику цепи возбуждения – прямую Uв = Rв Iв

(рис. 1.21). Отрезок аб, равный Е – Rв Iв = d (Liв) /dt, пропорционален ЭДС самоиндукции цепи возбуждения. Из графика следует, что в точке в пересечения характеристик d (Liв) /dt = 0 рост тока возбуждения прекращается Uв = E и процесс самовозбуждения заканчивается. Положение точки в, называемой рабочейточкой, зависит от сопротивления цепи возбуждения Rв » tgα. Чем оно больше, тем прямая Uв = f (Iв) идет круче и рабочая точка перемещается влево. При некотором сопротивлении цепи возбуждения Rв, кр = tg αкр, называемом критическим, напряжение на выводах генератора близко к остаточной ЭДС Ео и генератор не возбуждается.

Из сказанного вытекают условия, при которых генератор должен возбуждаться:

Ø наличие остаточной намагниченности;

Ø совпадение по направлению остаточного магнитного поля и поля, создаваемого обмоткой возбуждения (несовпадение полей может быть при неправильном подключении выводов обмотки возбуждения или при несоответствующем направлении вращения якоря);

Ø сопротивление цепи возбуждения должно быть меньше критического;

Ø скорость вращения якоря должна быть выше критической скорости.

Внешняя характеристика. Внешняя характеристика генератора параллельного возбуждения U = f (I) при Rв = const и n = nном = const (рис. 1.18, кривые 2 и 2а) отличается от внешней характеристики генератора независимого возбуждения более резким снижением напряжения при увеличении нагрузки. Это объясняется следующим образом: уменьшение напряжения по тем же причинам, что и у генератора независимого возбуждения, приводит к уменьшению тока возбуждения, дополнительному уменьшению ЭДС генератора. При номинальной нагрузке снижение напряжения относительно напряжения холостого хода составляет 10-18%.

Регулировочная характеристика. Регулировочная характеристика генератора Iв = f (I) при U = Uном = const и n = nном = const аналогична регулировочной характеристике генератора независимого возбуждения (рис. 1.19, кривая 2), но идет несколько круче, что объясняется более значительным уменьшением напряжения генератора.

Источник

У генератора постоянного тока параллельного возбуждения мощностью рном

Генератор параллельного возбуждения

ads

Принцип самовозбуждения генератора постоянного тока ос­нован на том, что магнитная система машины, будучи намагни­ченной, сохраняет длительное время небольшой магнитный поток остаточного магнетизма сердечников полюсов и станины Фост (по­рядка 2—3% от полного потока). При вращении якоря поток

Рис. 28.5. Принципиальная схема (а) и характеристика х.х. (б) генератора параллельного возбуждения

clip_image004

индуцирует в якорной обмотке ЭДС Еост, под действием которой в обмотке возбуждения возникает небольшой ток Iв.ост. Если МДС обмотки возбуждения Iв.ост wВ имеет такое же направление, как и поток Фост , то она увеличивает поток главных полюсов. Это, в свою очередь, вызывает увеличение ЭДС генератора, отчего ток возбуждения вновь увеличится. Так будет продолжаться до тех пор, пока напряжение генератора не будет уравновешено падени­ем напряжения в цепи возбуждения, т. е. U = IВrВ .

На рис. 28.5, а показана схема включения генератора парал­лельного возбуждения, на рис. 28.5, б — характеристика х.х. гене­ратора (кривая 1) и зависимость падения напряжения от тока воз­буждения IВrВ = F(IВ) (прямая 2). Точка пересечения А соответствует окончанию процесса самовозбуждения, так как именно в ней U = IВrВ .

Угол наклона прямой ОА к оси абсцисс определяется из тре­угольника ОАВ:

где mi — масштаб тока (по оси абсцисс), А/мм; mu — масштаб на­пряжения (по оси ординат), В/мм.

Из (28.10) следует, что угол наклона прямой IВrВ = F(IВ) к оси абсцисс прямо пропорционален сопротивлению цепи возбужде­ния. Однако при некотором значении сопротивления реостата rрг сопротивление rВ, достигает значения, при котором зависимость IВrВ = F(IВ) становится касательной к прямолинейной части ха­рактеристики х.х. (прямая 3). В этих условиях генератор не самовозбуждается. Сопротивление цепи возбуждения, при которой прекращается самовозбуждение генератора, называют критиче­ским сопротивлением, (rВ.крит ).

Следует отметить, что самовозбуж­дение генератора возможно лишь при частоте вращения, превышающей крити­ческую nкт. Это условие вытекает из ха­рактеристики самовозбуждения гене­ратора (рис. 28.6), представляющей собой зависимость напряжения генера­тора в режиме х.х. от частоты враще­ния при неизменном сопротивлении цепи возбуждения, т. е. U = F(n) при rВ = const.

Читайте также:  Что из перечисленных предметов обязательно входит в состав цепи постоянного тока

clip_image039

Рис. 28.6. Характеристика самовозбуждения

Анализ характеристики самовозбуж­дения показывает, что при n

Источник



Указания к решению задачи 4

Для решения задачи 4 необходимо знать материал темы «Электрические машины постоянного тока»:устройство, принцип действия генераторов и двигателей постоянного тока с параллельным возбуждением, формулы, определяющие параметры таких машин. Используя рисунки 20, 21 разберем основные формулы, необходимые для решения задач.

Генератор с параллельным возбуждением (рисунок 20)

1. ЭДС, наводимая в обмотке якоря,

где U, В — напряжение на зажимах генератора;

I я, А – ток якоря;

R я, Ом – сопротивление обмотки якоря

Рисунок 20 Рисунок 21

якоря I я = (Е — U) / R я.

2. Токи возбуждения I в = U / R в

нагрузки I = I я — I в.

3. Полезная мощность, отдаваемая генератором:

Мощность Р 1, Вт — затраченная первичным двигателем на вращение якоря генератора (потребляемая мощность генератором), определяется из формулы КПД генератора

Двигатель с параллельным возбуждением (рисунок 21)

1. Противо — ЭДС, наводимая в обмотке якоря:

где U, В — напряжение источника электрической энергии, питающего обмотку якоря;

I я, А – ток якоря;

R я, Ом – сопротивление обмотки якоря.

2. Токи якоря, в нагрузке, в обмотке возбуждения:

ток якоря (из формулы противо – ЭДС) I я = (U — E) / R я (А)

ток нагрузки I = I я + I в

ток в обмотке возбуждения I в = U / R в.

где R в, Ом – сопротивление обмотки возбуждения.

3. Мощность, потребляемая двигателем от источника электрической энергии,

4. Полезная мощность Р 2 на валу двигателя определяется из формулы КПД

η =Р 2 / Р 1 → Р 2 = η Р 1 (Вт).

5. Момент вращения двигателя

М = 9550Р 2(кВт) / n (об/мин),

где n — частота вращения якоря.

Для лучшего понимания приведенных формул и их применения при решении задач рассмотрим примеры.

Пример 10. Генератор постоянного тока с параллельным возбуждением (рисунок 20), имеющий сопротивление обмотки якоря Rя=0,1Ом и сопротивление обмотки возбуждения Rв=60Ом, нагружен внешним сопротивлением R= 4 Ом. Напряжение на зажимах машины U = 220 В.

Определить: 1) токи нагрузки I, в обмотке возбуждения I в и в обмотке якоря I я; 2) ЭДС генератора Е; 3) полезную мощность Р 2, расходуемую на нагрузке.

Источник

Генератор параллельного возбуждения и его характеристики

date image2018-01-21
views image3867

facebook icon vkontakte icon twitter icon odnoklasniki icon

В генераторе параллельного возбуждения, который иногда назы­вают шунтовым, обмотка возбуждения включена параллельно обмотке якоря (рис. 33, а).

При вращении якоря генератора магнитный поток остаточного магнетизма индуктирует в его обмотке небольшую э. д. с, а так как к якорю подключена обмотка возбуждения полюсов, то в ней появ­ляется незначительный ток, обусловленный этой э. д. с. Ток возбу­ждения вызывает увеличение магнитного потока полюсов, что, в свою очередь, приводит к увеличению э. д. с. и т. д.

Величина установившегося напряжения холостого хода зависит от величины сопротивления цепи возбуждения, а также от степени насыщения магнитной системы машины.

Основные условия самовозбуждения генератора постоянной тока параллельного возбуждения таковы:

а)Наличие в стали полюсов остаточного магнетизма.Отсутствие остаточного магнетизма редко наблюдается в машинах постоянного тока. Для восстановления остаточного магнетизма об­мотку возбуждения па короткое время нужно подключить к источнику постоянного тока.

б)Правильное (согласное) соединение обмотки возбуждения иобмотки якоря, чтобы магнитный поток, создаваемый обмоткой возбуждения, совпадал по направлению с маг­нитным потоком остаточного магнетизма.Если обмотки возбуждения и якоря включены так, что магнитные потоки полюсов и остаточного магнетизма направлены встречно, то происходит размагничивание полюсов, препятствующее возбужде­нию машины. Для возбуждения машины нужно изменить направление вращения якоря или переключить концы обмотки возбуждения.

в)Выведение регулировоч­ного реостата из цепи возбуждения.Когда реостат в цепи обмотки возбуждения не выведен, по обмотке возбуждения протекает очень малый ток, недостаточный для самовоз­буждения.

г)Отключение нагрузки у генера­торов параллельного возбуждения. Если нагрузка не отключена, то ток в обмотке возбуждения недо­статочен для самовозбуждения.

Рис. 33. Генератор параллельного возбуждения: а) схема; б) внешняя характеристика

Характеристики холостого хода(U = f(Iв) при Iнг. = и n= const)и регулировочная(IВ =f(Iнг) при п =const и U = const) для генератора параллельного возбуждения снимаются таким же образом, как и для генератора независимого возбуждения; их вид и назначение те же. Характеристика короткого замыкания(1к = f(Iв) при п = const и U = 0) в этом случае подобна той же характеристике генератора независимого возбуждения; снять ее можно только по схеме независимого возбуждения, так как у короткозамкнутого генератора параллельного возбуждения не будет тока возбуждения.

Внешняя характеристика генератора параллельного возбуждения значительно отличается от аналогичной характеристики генератора независимого возбуждения. Эту характеристику снимают по схеме, приведенной на рисунке 33, а.

Для сравнения на рисунке 33, б приведены внешние характеристики генератора независимого возбуждения (1) и параллельного возбуждения (2).

По мере увеличения нагрузки напряжение генератора независи­мого возбуждения постепенно понижается вследствие падения напря­жения на сопротивлении обмотки якоря и размагничивающего дей­ствия реакции якоря. Ток возбуждения в генераторе независимого возбуждения при снятии внешней характеристики не изменяется, постоянна по величине и э. д. с. генератора.

У генератора параллельного возбуждения ток возбуждения Iв зависит отнапряжения машины , а так как напряжение машины Uс увеличением нагрузки уменьшается, то снижается и вели­чина тока возбуждения, что приводит к большему изменению напря­жения по сравнению с генератором независимого возбуждения. С уве­личением нагрузки происходит размагничивание генератора, и поэ­тому в генераторе параллельного возбуждения ток нагрузки возра­стает только до определенного, критического значения токаIкр, превышающего номинальный ток в 2—2,5 раза.

При достижении критического тока напряжение машины сразу понижается до нуля, ав обмотке якоря протекает незначительный по величине ток короткого замыкания, обусловленный э. д. с. остаточ­ного магнетизма.

Напряжение генератора параллельного возбуждения вначале изменяется незначительно, так как, пока сталь полюсов еще насыщена, влияние размагничивания машины сказывается мало. По мереувеличения тока нагрузки происходит уменьшение напряжения идальнейшее размагничивание машины, что приводит к более резкому понижению напряжения, а при достижении критического тока к бы­строму исчезновению («сбрасыванию») напряжения и нагрузки.

Ток короткого замыкания не опасен для генератора параллель­ного возбуждения, но критический ток может вызвать круговой огонь на коллекторе.

Генераторы параллельного возбуждения широкое приме­няются в сельскохозяйственных машинах (машинные возбудители синхронных гене­раторов, на автомобилях, тракторах и в зарядных агрегатах).

Источник