Курс лекций по "Информатике"

Зовнішню характеристику можна побудувати маючи DАВС та XXX:

а) будуємо XXX;

б) характеристичний трикутник  А_нВ_нС_н будуємо так, щоб А_н була на XXX, а точка С_н на відстані С_нС_к=U_н=1;

 в) С_кА₀ дає напругу U₀=Е;

г) А₀С_к=)Д₀=Е на ХХХ.

Точку Д₁ будуємо аналогічно, наприклад для І_а=0,5×І_ан зменшуємо А_НС_Н пополам в точці G. Зносимо С_HG    паралельно самій собі в положення А₁С₁. Проектуємо С₁ в точку Д₁ (рис.7.7). З'єднуємо точки Д₀; Д₁; Д_н і будуємо зовнішню характеристику.

                         1,0              0,5                                   0,5                С_к

Рисунок 7.7 – Побудова зовнішньої характеристики

 

7.3.4 Регулювальна характеристика

 

Залежність   І_зб=f(І_а); w=const; U = const.

Зміна навантаження за умови I_зб=const призводить до суттєвої зміни напруги U, що є не бажаним явищем.

Для підтримки U = const, коли  І=Varia, потрібно регулювати струм збудження (збільшувати з підвищенням І, та навпаки):

а) в першому випадку буде висхідна гілка регулювальної характеристики (рис. 7.8);

б) в другому - нисхідна.

Середня крива вважається практичною регулювальною характеристикою генератора.

Регулювальну характеристику можна побудувати за характеристикою XX та     АВС. Побудова здійснюється аналогічно, як для зовнішньої характерис- тики (але в першому та четвертому квадрантах). Побудова наведена на рис.7.9  у наступному порядку:

1. Будуємо характеристику  ХХ (для U_н=1).

2. Проводимо лінію  ДС паралельно осі абсцис на відстані ОД= U_н=1.

3. Будуємо DА _нВ _нС _н таким чином, щоб точка А була на XXX, а точка С на прямій ДС.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 7.8 – Регулювальна характеристика

 

4. Знаходимо струм збудження номінальний: І_зб.н.

5. Зносимо точку a_н  до перетину з   І н=1 в точці N.

6. Ділемо сторону А _нС _н пополам в точці   d.    

7. Зносимо точку d   на XXX в точку А₁.

8. Проводим лінію А₁С₁ || А _нС_н і будуємо DА₁В₁С₁. Подальша побудова аналогічна.

9. В режимі XX маємо точку ad. В реальних умовах струм збудження зростає дещо швидше (пунктир рис.7.9).

7.3.5 Характеристика короткого замикання (КЗ)

 

Це є залежність   І=f(І_зб); U=0, w=const, яка знімається замиканням вихідних клем генератора накоротко. Якщо U=0, то  E=U+R_aI=R_aI     і, оскільки,   R_а  мала величина, то потрібно, щоб E     також була мала.

Проведення досліду КЗ починають з мінімально можливих значень струму збудження, щоб струм якоря І  не був досить великий. Звичайно дослід проводять до значень І=(1,25...1,3)І_н.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 7.9 – Побудова регулювальної  характеристики

 

 

Залежність    І=f(І_зб) є практично пряма лінія.

 Для І_зб=0 (завдяки дії   Ф_ост) струм І¹0 і для МПС великої потужності може дорівнювати номінальному. Тому перед початком досліду машину слід повністю розмагнітити.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 - характеристика КЗ не розмагніченого генератора;

2 - характеристика розмагніченого генератора

Рисунок 7.10 – Характеристики КЗ

 

7.4 Характеристики генератора паралельного збудження

 

7.4.1 Умови самозбудження

 

Щоб генератор мав можливість забезпечити магнітну систему необхідною енергією для збудження магнітного потоку Ф_о треба виконати наступні умови (самозбудження):

1) необхідно, щоб в  магнітній системі МПС був остатній магнітний потік Ф_ост=(2...3)% Ф_0н. Цьому потоку відповідає остатня ЕРС Ф_ост»(2...3)% U_н, яка визиває в обмотці збудження невеликий струм, що створює додатковий потік Ф_дод;

2)  в залежності  від напрямку І_зб, ф_ост та Ф_дод   можуть сумуватися або відніматися, що визначається напрямком обертання якоря. На корпусі генера-

Рисунок 7.11 – Схема генератора з самозбудженням

 

ратора завжди позначається стрілкою необхідний напрямок обертання. Процес самозбудження може продовжуватись тільки в одну сторону в напрямку дії потоку Ф_ост;

3) якщо обидва потоки Ф_ост та Ф_дод співпадають, то результуючий потік весь час збільшується. Це призводить до підвищення індукованої ЕРС, струму збудження і знову потоку збудження ... і т.д.

В процесі збудження струм і_зб безперервно змінюється, то в контурі збудження діють слідуючі ЕРС:

1) напруга u_зб на затискачах як якоря, так і кола збудження;

2) падіння напруги R_зб; і_зб;

3) ЕРС самоіндукції

Згідно з законом Кірхгофа:

Частіш за все   R_зб=const , тобто, самозбудження протікає в режимі XX, то R_збі_зб змінюється пропорційно струму і_зб (лінійно)     R_зб= R_ш0+ R_д.зб;    tga= R_зб

(рис.7.12).

  В точці А процес самозбудження завершується,  тому що u_зб-R_зб×і_зб=0, тобто

Якщо підвищувати опір R_зб, тобто кут a, то точка А буде ковзати по характеристиці ХХ (крива 2)  в напрямку точки 0.

  За деяким значенням   R_зб= R_зб.кр     крива 1 співпадає з лінійною частиною XXX (крива 3). Точка стабільного самозбудження А стає невизначеною (крива 3). За цих умов генератор не збуджується, а його ЕРС не перевищує   Е_ост. R_зб.кр     зветься критичний опором. Нахил   ХХХ (крива 2) залежить від швидкості обертання якоря, то кожному значенню частоти обертання якоря w   відповідає своє інше значення   R_зб.кр.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 7.12 – Процес самозбудження

 

Висновок: для сталого, стабільного режиму самозбудження необхідне виконання третьої умови  R_зб<R_зб.кр, тобто нахил XXX (крива2) менше ніж нахил  u_зб(і_зб) (крива 1).

 

7.4.2 Характеристика холостого ходу

 

Залежність   U₀=f(I_зб); І=0; w=const зветься характеристикою холостого ходу. В зв'язку з тим, що генератор паралельного збудження самозбуджуються тільки в одному напрямку то XXX знімається   тільки  для однієї полярності

 

Рисунок 7.13 – Характеристика ХХ

 

струму збудження. Вважається, що XXX генератора співпадає з відповідною характеристикою незалежного збудження.

Регулювальна та навантажувальна характеристики (І_зб=f(I); U=const та U=f(I_зб); І=const; w=const) аналогічні, як і в генератора незалежного збудження, тому що збільшення струму І_а на величину струму І_зб(1...3)% І_ан  не впливає суттєво на значення напруги U генератора.

 

7.4.3 Зовнішня характеристика генератора

 

Залежність   U=f(I);   R_зб=const; w=const зветься зовнішньою характери-тикою, яка висвітлює вплив зміни опору навантаження  R_н    на величину напруги генератора без регулювання струму збудження:

а) для генератора незалежного  збудження;

б)  для генератора з самозбудженням;

в) збільшення струму навантаження (рис.7.14) знижує напругу U: – у генератора незалежного збудження з двох причин: падіння напруги R_аІ_а; реакція якоря; – у генератора паралельного збудження є щє третя причина – зменшення струму І_зб пропорційне  U.

Це видно з порівняння зовнішніх характеристик (рис.7.14). Якщо зменшувати R_н   до 0, то струм І спочатку підвищується до І_кр , І_кр =(2...2,5)І_н, а потім спа-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 7.14 – Зовнішні характеристики генераторів

 

дає до   І_кз=Е_ост/R_a. Це пояснюється наступним: поки генератор насичений напруга U   мало залежить від зниження струму І_зб.   Тому зменшення   R_н сильніше впливає на струм І, який зростає.

Подальше збільшення І знижує напругу U швидше (генератор не насичений) спочатку врівноважуючи, а потім перевершуючи вплив R_н. Відповідно до цього струм І сягає значення І_кр (рівновага впливу R_н та падіння напруги   U), а потім починає зменшуватись без упину (машина саморозмагнічується). В режимі КЗ (R_н=0; U=0; І_зб=0)    в якірній обмотці протікає струм І_кз=Е_ост/R_a.

Примітка: характеристику КЗ зняти неможливо тому, що U=0; І_зб=0.

 

 

 

7.5 Генератор послідовного збудження

 

В генератора послідовного збудження І_зб=І_а=І (рис.7.1,а). Отже характеристику XX, навантажувальну, а також і характеристику КЗ знімають тільки за схемою незалежного збудження (рис.7.3). Це означає, що їх графічний вигляд такий же, як і в генератора (рис. 7.1,а). В зв'язку з тим, що у генератора послідовного збудження (w=const) залишається тільки дві змінні   U і І, то такий генератор має всього одну характеристику – зовнішню: U=f(I).

Зниження     опор R_н ®0        підвищує струм І  та напругу   U до моменту

насичення сталі.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 7.15 – Зовнішня характеристика

 

Максимум U настає за умови повного насичення генератора. Потім напруга знижується, як і в генератора незалежного збудження до 0 в точці КЗ (R_н=0; U=0; І=І_кз=Е_max/R_a). Такі генератори працюють тільки з навантаженням (Р_н¹00).

 

7.6 Генератор змішаного  збудження

 

Генератор змішаного збудження має як паралельну, так і послідовну обмотки і тому він суміщує в собі властивості обох генераторів. Збудження МПС, що відповідає номінальній напрузі в режимі XX дає паралельна обмотка. Послідовна ж вибирається звичайно так, щоб її ЕРС компенсувала дію реакції якоря та падіння напруги   в якірній обмотці, забезпечуючи автоматичне регулювання напруги навантаження.

Властивості       компаундного генератора оцінюють за його характерис-тиками. Знаючи характеристики генератора паралельного та послідовного збудження легко пояснити аналогічні залежності компаундного    генератора:

1) характеристика холостого ходу:   U₀=f(I_зб); І=0; w=const нічим не відрізняються від відповідної характеристики генератора паралельного збудження, тому що   І=0;

2) навантажувальна характеристика: U₀=f(I_зб); І= const; w=const має зовнішній вигляд, як і для генератора паралельного (або незалежного) збудження. Але, якщо послідовна обмотка досить сильна, навантажувальна характеристика може проходити (на одній діаграмі)   вище характеристики XX. Побудову всіх характеристик можна здійснити за допомогою XXX та DАВС, як і для інших генераторів.

Порівняння однакових характеристик дозволяє зробити суттєві висновки щодо конкретного використання генераторів. (Рис.7.16, 7.17).

 Генератор змішаного збудження  з погодженим включенням послідовної обмотки має найбільш сприятливі зовнішньо та регулювальну характеристики (криві з рис.7.16 та 7.17).

У генераторів змішаного збудження з зустрічним включенням послідовної обмотки дія останньої еквівалентна розмагнічуючій поздовжній реакції якоря. Саме тому напруга якоря різко падає (крива 4, рис.7.16). Така схема використовується у спеціальних триобмоточних генераторах.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 7.16 – Зовнішні характеристики

 

.

1 – незалежна збудження;   2 – паралельне збудження;

      3 – змішане  збудження;               4 –  змішане зустрічне збудження

 

Рисунок 7.17 –Регулювальні характеристики

 

 

Контрольні питання до теми 7

 

1. Що таке генератор постійного струму?
2. Які системи збудження існують для ГПС?
3. Рівняння електричної рівноваги  ГПС.
4. Енергетична діаграма ГПС.
5. Характеристика ХХ ГПС незалежного збудження?
6. Зовнішня характеристика ГПС.
7. Регулювальна характеристика ГПС.
8. Характеристика КЗ ГПС.
9. Навантажувальна характеристика ГПС.
10. Побудова зовнішньої характеристики.
11. Принципи  самозбудження ГПС з паралельним збудженням.
12. Принцип самозбудження  ГПС з паралельним збудженням.
13. Характеристики ГПС паралельного збудження.
14. Характеристики ГПС послідовного і змішаного збудження.

 

8 двигуни ПОСТІЙНОГО струму (ДПС)