Системы возбуждения при гиперболических характеристиках генератора

Э. д. с. обоих возбудителей, а, следовательно, и ток возбуждения генератора, изменяются пропорционально угловой скорости двигатель-генератора. Поэтому магнитный поток генератора также изменяется приблизительно пропорционально угловой скорости при ненасыщенной магнитной цепи и в меньшей степени при больших напряжениях, где становится заметным влияние магнитного насыщения. Мощность генератора при малых угловых скоростях снижается с увеличением тока в большей степени, чем при номинальной скорости, вследствие относительно большего влияния реакции якоря и падения напряжения в цепи якоря.

Преимуществами рассмотренной схемы являются возможность поддержания постоянной мощности теплового двигателя при изменении тока нагрузки и выполнение генератора с одной обмоткой возбуждения низкого напряжения. К недостаткам относится отсутствие ограничения максимального тока и неблагоприятные пусковые характеристики. Приближение характеристики генератора к гиперболической неизбежно связано с тем, что в зоне больших токов она становится пологой. Вторым недостатком является установка двух возбудителей, из которых один (G2) является специальной машиной с двумя обмотками и магнитной характеристикой, рассчитанной применительно к заданному генератору. Суммарная мощность возбудителей определяется мощностью возбуждения при максимальном рабочем напряжении генератора, как и в случае одного возбудителя. Однако наличие двух машин с коллекторами и щетками усложняет монтаж и уход.

Практическое применение нашли схемы, в которых оба возбудителя G2 и G3 (рис. 5.14) объединены в одну машину, получившую название возбудителя с расщепленными полюсами. Ниже рассмотрены принцип устройства и схема включения применяемых вариантов таких возбудителей.

Возбудитель с продольным расщеплением полюсов.

Возбудитель (рис. 5.16) представляет собой четырехполюсную машину, причем каждый полюс разделен на две части П1 и П2, расположенные вдоль оси машины. Магнитная цепь частей полюсов П1 не насыщена, и они в дальнейшем называются ненасыщенными полюсами. В полюсах П2 сделаны магнитные мостики М, практически выполненные из стальных шайб и представляющие собой суженное сечение магнитопровода, которое сильно насыщается при увеличении магнитного потока. Эти части полюсов дальше условно называются насыщенными (хотя они насыщаются только при некоторых режимах работы).

Приближенно можно считать, что обе системы полюсов создают независимые магнитные потоки Ф1 и Ф2. Каждый проводник обмотки якоря при вращении пересекает оба магнитных потока. Следовательно, ЭДС возбудителя, подводимая к щеткам,

ЕG2=cenд(Ф1+Ф2)

где се – постоянный коэффициент, зависящий от параметров возбудителя и передаточного отношения между ним и тепловым двигателем.

Хотя суммирование ЭДС происходит в каждом отдельном проводнике, можно считать условно, что полная ЭДС состоит из двух составляющих, каждая из которых определяется соответствующим потоком

ЕG2=cenдФ1+cenдФ2=Е1+Е2.

Таким образом, возбудитель по существу представляет собой два возбудителя G2 и G3 (см. рис. 5.14), которые объединены в одну конструкцию, имеют общую обмотку якоря и коллектор, но магнитные системы их раздельные. Ненасыщенные полюсы П1 охватываются только обмоткой независимого возбуждения L2. Магнитный поток полюсов П2 определяется результирующей н.с., создаваемой обмотками независимого возбуждения L2 и дифференциальной L3, из которых вторая действует навстречу первой, так что ее величина отвечает равенству (5.5).

Принципиальная схема включения возбудителя показана на рис. 5.17. Обмотка возбуждения L2 соединена через сопротивления R1 и R2 со вспомогательным генератором G3 и возбудителем G2. Напряжение G3, служащего для зарядки аккумуляторной батареи, питания цепей управления, освещения и других вспомогательных цепей, поддерживается постоянным посредством регулятора напряжения UZ. Обмотка L3 включена в цепь тока нагрузки генератора.

Регулируемые сопротивления R1 и R2 в цепи обмотки L3 введены для настройки характеристики генератора.

При изменении угловой скорости двигатель-генератора характеристики возбудителя и генератора изменяются, как показано на рис. 5.15б и в.

Возбудители с радиальным расщеплением полюсов. Возбудитель (рис. 5.18) представляет собой шестиполюсный генератор постоянного тока. Магнитная цепь полюсов П1, П2, П4 и П5 выполнена слабонасыщенной, и они в дальнейшем называются ненасыщенными. В полюсах ПЗ и П6 сделаны суженные сечения (магнитные мостики), вследствие чего они при больших н. с. насыщаются и поэтому условно называются насыщенными. Из-за малого насыщения остальных участков магнитной цепи можно при рассмотрении принципа действия возбудителя приближенно принять, что магнитные потоки насыщенных и ненасыщенных полюсов независимы один от другого.