Процесс самовозбуждения генератора постоянного тока

Обмотка возбуждения подсоединена через регулировочный реостат параллельно нагрузке. Следовательно, в данном случае используется принцип самовозбуждения, при котором обмотка возбуждения получает питание от обмотки якоря генератора. Самовозбуждение генератора возможно только при выполнении определённых условий. Чтобы установить их рассмотрим процесс изменения тока в контуре “обмотка возбуждения - обмотка якоря” в режиме хх. Получим уравнение e=iвSRв + Lвdiв/dt (1), где е и iв – мгновенные значения ЭДС в обмотке якоря и тока возбуждения; SRв =Rв + Rр.в.- суммарное сопротивление цепи возбуждения генератора (сопротивлением SRа можно пренебречь, т.к. оно значительно меньше SRв); Lв- суммарная индуктивность обмоток возбуждения и якоря. Все члены уравнения (1) можно изобразить графически (рис1).

ЭДС е при некотором значении iв тока возбуждения можно определить по характеристике ОА хх, а падение напряжения iвSRв – по ВАХ ОВ его цепи возбуждения. Характеристика ОВ представляет собой прямую, проходящую через начало координат под углом g к оси абсцисс; при этом tgg=SRв. Из (1) имеем diв/dt = (e - iвSRв) / Lв (2). Следовательно, если разность (e - iвSRв) > 0, то производная diв/dt>0, и происходит процесс увеличения тока возбуждения iв. Установившийся режим в цепи обмотки возбуждения наблюдается при diв/dt = 0, т.е. в точке пересечения С характеристики хх ОА с прямой ОВ. При этом машина работает с некоторым установившимся током возбуждения Iвo и ЭДС Еo=Uо. Из уравнения (2) следует, что для самовозбуждения генератора необходимо выполнение определённых условий:

1) Процесс самовозбуждения может начаться только в случае, если в начальный момент (iв=0) в обмотке якоря индуцируется некоторая начальная ЭДС. Такая ЭДС может быть создана потоком остаточного магнетизма, поэтому для начала процесса самовозбуждения необходимо, чтобы в генераторе имелся поток остаточного магнетизма, который при вращении якоря индуцирует его в обмотке ЭДС Еост. Обычно поток статического магнетизма имеется в машине из-за наличия гистерезиса в её магнитной системе. Если такой поток отсутствует, то его создают, пропуская через обмотку возбуждения ток от постороннего источника; 2) При прохождении тока iв по обмотке возбуждения в её МДС Fв должна быть направлена согласно МДС остаточного магнетизма Fост. В этом случае под действием разности е – iвSRв происходит процесс нарастания тока iв, магнитного потока возбуждения Фв и ЭДС e. Если указанные МДС направлены встречно, то МДС обмотки возбуждения создаёт поток, направленный против потока остаточного магнетизма, машина размагничивается и процесс самовозбуждения не сможет начаться; 3) Положительная разность е – iвSRв необходимая для возрастания тока возбуждения iв от 0 до установившегося значения Iвo, может возникать только в том случае, если в указанном диапазоне изменения тока iв прямая ОВ располагается ниже хар-ки хх ОА. При увеличения сопротивления цепи возбуждения SRв возрастает угол наклона g прямой ОВ к оси тока Iв и при некотором критическом значении угла gкр прямая ОВ практически совпадает с прямолинейной частью хар-ки хх. В этом случае е»iвSRв и процесс самовозбуждения становится невозможным. Следовательно, для самовозбуждения генератора необходимо, чтобы сопротивление цепи возбуждения было меньше критического значения. Если параметры цепи возбуждения подобраны так, что SRв < SRвкр, то в точке С обеспечивается устойчивость режима самовозбуждения. При случайном уменьшении тока iв ниже установившегося значения Iво или увеличение его свыше Iво возникает соответственно положительная или отрицательная разность (е – iвSRв), стремящаяся изменить ток iв так, чтобы он снова стал равным Iво. Однако при SRв > SRвкр устойчивость режима самовозбуждения нарушается. Если в процессе работы генератора увеличить сопротивление цепи возбуждения SRв до значения, большего SRвкр, то его магнитная система размагничивается и ЭДС уменьшается до Еост. Если генератор начал работать при SRв > SRвкр то он не сможет самовозбудиться. Следовательно, условие SRв < SRвкр ограничивает возможный диапазон регулирования тока возбуждения генератора и его напряжения. Обычно можно уменьшать напряжение генератора, увеличивая сопротивление SRв, лишь до (0,6…0,7)Uном.

Билет №16