Системы возбуждения при выпуклых характеристиках генератора

Если провести прямую а1в1, параллельную aв, то

.

Следовательно, для определения ЭДС генератора при любом токе следует отложить от точки а влево отрезок аа1, равный произведению wпосл на заданный ток, и из точки a1 провести прямую, параллельную линии aв до пересечения с характеристикой холостого хода.

На рис. 5.8 изображено построение внутренней характеристики генератора Ег(Iг) (левый квадрант) по двум характеристикам холостого хода при различных насыщениях магнитной цепи (правый квадрант). Из построения видно, что форма внутренней характеристики определяется формой характеристики холостого хода

Коэффициент кря, учитывающий размагничивающее влияние реакции якоря, можно принимать постоянным только при ориентировочных предварительных расчетах. Практически для расчета характеристик необходимо пользоваться нагрузочными характеристиками, представляющими собой зависимость Ег или магнитного потока Ег/nд от намагничивающей силы Fг при различных токах нагрузки (см. рис. 5.9).

Параметры обмоток возбуждения выбираются по режимам (Егмакс, Iгмин) и (Егмин, Iгмакс) при номинальной мощности. При этом

и,

где . Так как число неизвестных больше числа уравнений, одна из величин предварительно задается. Удобно выбрать коэффициент кпар так, чтобы угол β был немного больше угла α. Затем полученное число витков последовательной обмотки округляют до целого числа. Возможно использование двух параллельных цепей в последовательной обмотке. При этом эффективное число витков, может быть кратным 0,5.

Генератор со встречной обмоткой (противокомпаундный)

Наличие отдельного возбудителя обеспечивает зависимость магнитного потока от угловой скорости, и параллельная обмотка генератора не является в этом случае обязательной. Поэтому нередко применяют генератор с двумя обмотками: независимого возбуждения, питающейся от возбудителя, и последовательной, действующей навстречу первой (рис. 5.10).

Такой генератор иногда называют противокомпаундным. Результирующая н. с. обмоток генератора

Fг=Fнез-wпослIг-Fр я.

Практически характеристики генератора – Ег/nд =f(Iг) рассчитываются по нагрузочным характеристикам (см. рис. 5.11), причем аа1=wпослIг1, аа2=wпослIг2 и т.д.

Параметры обмоток определяются однозначно уравнениями:

Fгмакс=Fнез-wпослIгмин

Fгмин=Fнез-wcIгмакс

Однако, как указывалось, число витков последовательной обмотки должно быть округлено с соответствующей корректировкой Fнез.

В сравнении с трехобмоточным генератором конструкция противокомпаундного генератора упрощается вследствие исключения высоковольтной параллельной обмотки, требующей усиленной изоляции и имеющей в результате относительно низкий коэффициент заполнения обмоточного пространства. С другой стороны, число витков последовательной обмотки, необходимое для ограничения пускового тока, в противокомпаундном генераторе должно быть больше, чем в трехобмоточном. При максимальном напряжении н. с. независимой обмотки противокомпаундного генератора примерно одинакова с суммой н. с. независимой и параллельной обмоток трехобмоточного генератора, но в трехобмоточном генераторе н. с. параллельной обмотки при пуске мала, и соответственно требуется меньшая размагничивающая н. с. В противокомпаундном генераторе н. с. последовательной обмотки близка по величине к полной н. с. независимой обмотки. В свою очередь повышение wпосл требует увеличения Fнез для получения максимальной ЭДС. Мощность возбудителя для противокомпаундного генератора больше, чем для трехобмоточного.

Кроме того, как указывалось, добавление параллельной обмотки увеличивает изменение магнитного потока при отклонении угловой скорости. Степень влияния всех указанных факторов зависит от диапазона регулирования напряжения и тока, насыщения магнитной цепи и т. д. Поэтому при проектировании конкретных видов подвижного состава следует проводить сопоставление вариантов.

Генератор с самовозбуждением

Вторым частным случаем трехобмоточного генератора можно считать генератор, у которого исключена обмотка независимого возбуждения (см. рис 5.12). При этом, как известно из теории электрических машин, генератор может возбудиться только в том случае, если при отсутствии возбуждения в магнитной цепи имеется остаточный магнитный поток.

Результирующая н. с. генератора равняется

,