Краткие теоретические сведения. Основными паспортными данными генератора являются номинальная мощность p2, номинальное напряжение uн

Основными паспортными данными генератора являются номинальная мощность P ₂, номинальное напряжение U_Н, номинальный ток нагрузки I_Н и номинальная частота вращения якоря n_Н. Номинальной мощностью называется максимальная мощность, отдаваемая генератором в нагрузку в длительном режиме работы при допустимом перегреве частей генератора.

Характеристикой холостого хода генератора U = f (I_в) является зависимость напряжения от тока возбуждения при разомкнутой цепи нагрузки (I = 0) и постоянной частоте вращения n = const. Напряжение холостого хода численно равно ЭДС обмотки якоря. ЭДС обмотки якоря генератора определяется соотношением

E = c_еnФ,

где Ф – магнитный поток на пару главных полюсов;

с_е – конструктивный коэффициент, зависящий от числа главных полюсов p, числа активных проводников обмотки якоря N и числа параллельных ветвей обмотки якоря a: с_е = pN / 60a.

Характеристика холостого хода генератора постоянного тока представлена на рис. 1. На нем R_в – сопротивление обмотки возбуждения; R_P – сопротивление регулировочного реостата тока возбуждения; E_H, I_вН – номинальные значения соответственно ЭДС и тока возбуждения генератора.

Зависимость E = f (I_в) предварительно размагниченной машины характеризуется кривой 1. При уменьшении тока возбуждения ЭДС изменяется по кривой 2, что связано с наличием гистерезиса в характеристике намагничивания магнитопровода генератора.

При I_в = 0 ЭДС генератора E_ост обусловлена остаточным магнитным потоком. Повторное увеличение тока возбуждения вызывает изменение ЭДС в соответствии с кривой 3 на рис. 1, что соответствует частному циклу перемагничивания магнитопровода генератора.

Характеристика холостого хода нелинейна вследствие нелинейности магнитной характеристики. Обычно номинальный режим работы генератора соответствует точке характеристики холостого хода, расположенной на её перегибе.

Внешней характеристикой генератора является зависимость напряжения от тока нагрузки U = f (I) при I_в = const и n = const.

Для генератора с независимым возбуждением уравнение внешней характеристики имеет вид

U = E – IR_я,

где R_я – сопротивление цепи якоря генератора.

Из-за размагничивающего действия реакции якоря, вызывающего ослабление магнитного потока при больших токах нагрузки и соответствующее уменьшение ЭДС, реальная внешняя характеристика отличается от линейной.

Для генератора с параллельным возбуждением напряжение снижается с ростом тока нагрузки в большей степени, что связано с дополнительным уменьшением ЭДС вследствие уменьшения тока возбуждения.

Регулировочной характеристикой генератора постоянного тока называется зависимость тока возбуждения от тока нагрузки I_в = f (I) при U = const, n = const. Регулировочные характеристики генератора с независимым и параллельным возбуждением отличаются незначительно, поскольку ток возбуждения обычно составляет не более 5 ¸10 % от номинального тока нагрузки.

Процесс самовозбуждения генератора с параллельным возбуждением обеспечивается выполнением следующих условий:

1) наличием в машине остаточного магнитного потока;

2) соответствующим включением обмотки возбуждения, при котором остаточный магнитный поток и магнитный поток, создаваемый током возбуждения первоначально за счёт остаточной ЭДС, совпадают по направлению.

КПД генератора постоянного тока определяется следующим выражением:

h = P ₂ / (P ₂ + P_я + P_в + P_мех + P_магн),

где P ₂ = UI – мощность нагрузки;

P_я = I²R_я – мощность потерь в цепи якоря;

P_в = UI_в – мощность потерь возбуждения,

P_мех – мощность механических потерь;

P_магн – мощность потерь, связанных с перемагничиванием якоря и вихревыми токами.