Системы возбуждения при выпуклых характеристиках генератора

Трехобмоточный генератор

Трехобмоточным называют генератор, имеющий три обмотки возбуждения: независимую, параллельную и последовательную, действующую навстречу двум первым (см. рис. 5.5). Якоря тягового генератора G1 и возбудителя G2приводятся во вращение от дизеля, а обмотка возбуждения L4 получает питание от независимого источника (аккумуляторной батареи). Независимая обмотка возбуждения L3 тягового генератора может получать питание и от источника с постоянным напряжением, например, от аккумулятора.

Результирующая н. с. обмоток генератора

Fг=Fнез+Fпар–Fпосл–Fр я,

где Fнез=wнезiнез – н.с. обмотки независимого возбуждения с числом витков wнез на полюс; Fпар=wпарiпар – н.с. обмотки параллельного возбуждения с числом витков wпар на полюс; Fпосл = wпослIг – н.с. последовательной обмотки с числом витков wпосл на полюс; Fр я = кряIг – н.с., эквивалентная размагничивающему действию реакции якоря, которая может быть сведена к нулю при повороте щёток от нейтрали против направления вращения якоря.

Н. с. параллельной обмотки

,

где wпар и Rпар – количество витков на полюс и сопротивление цепи (вместе с добавочным сопротивлением) параллельной обмотки возбуждения соответственно; Rг – сопротивление цепи якоря генератора.

Следовательно н. с. генератора

, (5.2)

где .

Обозначив через λГ магнитную проводимость магнитной цепи генератора, получим

или . (5.3)

Из равенства (5.3) следует, что трехобмоточный генератор удовлетворяет основным требованиям саморегулирования двигатель-генератора, так как магнитный поток уменьшается с увеличением тока нагрузки и возрастает с повышением угловой скорости.

Если магнитная цепь генератора при всех значениях магнитного потока является ненасыщенной, то магнитную проводимость и коэффициент реакции якоря можно приближенно принять постоянными.

На рис. 5.6 приведены кривые, показывающие характер зависимости магнитного потока от тока нагрузки и частоты вращения вала дизеля при ненасыщенной магнитной цепи генератора. Зависимость магнитного потока от тока является линейной.

Максимальное значение тока по равенству (5.2) получается из условия Фг=0, чему соответствует ток

Из сопоставления характеристик при Fнез=const и Fнез=анnд видно, что во втором случае характеристики Фг(nд) при прочих равных условиях круче. Изменение максимального тока в зависимости от частоты вращения вала дизеля полезно, так как позволяет получить различные пусковые токи без всяких переключений в схеме.

Влияние насыщения магнитной цепи на форму характеристик генератора удобнее выяснить путем графического построения их. Для качественного анализа, как и прежде, коэффициент кр принимается постоянным. Из равенства (5.2) следует, что при холостом ходе (Iг =0) н. с. генератора равна сумме н. с. независимой и параллельной обмоток. Отложив по оси абсцисс отрезки (рис. 5.7) 0а=Fнез и ас=Fпар, получим э. д. с. холостого хода генератора Ег =вс.

Угловой коэффициент прямой aв (отношение ординаты к абсциссе) определяется из равенства

.

Нетрудно убедиться, что прямая aв является линией зависимости падения напряжения в цепи параллельной обмотки от н.с., так как для любого значения н.с. параллельной обмотки Fпар=аf

,

где iпар 1 – ток параллельной обмотки для точки е.

При холостом ходе падение напряжения в цепи параллельной обмотки равно ЭДС генератора. Следовательно, ЭДС определяется точкой пересечения характеристики холостого хода с линией падения напряжения в параллельной обмотке, проведенной из точки а под углом β с угловым коэффициентом кпар, зависящим только от параметров цепи параллельной обмотки.

При некотором токе нагрузки IГ1 ЭДС генератора снижается вследствие размагничивающего влияния последовательной обмотки и реакции якоря, а также из-за уменьшения н. с. параллельной обмотки в результате снижения напряжения в ее цепи. Для определения ЭДС и напряжения генератора необходимо построить треугольник в1gd (см. рис. 5.7) с катетами в1g=(кр я+wпосл)Iг1 и gd=RгIг1 и расположить его так, чтобы вершина d находилась на линии aв, так как напряжение генератора равно падению напряжения в цепи параллельной обмотки. При этом ордината точки d определяет напряжение генератора и ордината точки в1 – его ЭДС при токе Iг1.