Принцип дії ГПТ. Характеристики генераторів незалежного збудження

Сторінка 4 з 5

ХАРАКТЕРИСТИКИ ГЕНЕРАТОРІВ

робочі властивості електричних машин визначаються їх характеристиками. для генераторів постійного струму основними є характеристика холостого ходу; нагрузочная, зовнішня і регулювальна характеристики.

Всі зазначені характеристики визначаються при постійній номінальній частоті обертання якоря. Вони можуть бути отримані як експериментальним, так і розрахунковим шляхом.

ХАРАКТЕРИСТИКИ ГЕНЕРАТОРА НЕЗАЛЕЖНОГО ЗБУДЖЕННЯ

На рис. 1, а представлена \u200b\u200bсхема для експериментального дослідження генератора незалежного збудження. Для можливості зміни в широких межах струму I в обмотка збудження до незалежного джерела підключається через змінний резистор R в . Струм в ланцюзі якоря I а регулюється змінним резистором R нг.

Межі вимірювання амперметра і вольтметра в ланцюзі якоря слід вибирати, виходячи з номінальних значень струму I ном і напруги U ном , Які вказуються на табличці машини, прикріпленою до її станини. Амперметр в ланцюзі обмотки збудження вибирається на струм, рівний 1-5% I ном .

Характеристика холостого ходу.Характеристика холостого ходу являє собою залежність ЕРС на висновках генератора Евід струму збудження I в при розімкненому колі якоря (рубильник QS відключений, ток I а \u003d 0). У загальному випадку при зміні струму збудження спочатку в одному напрямку, а потім в іншому ця залежність, побудована в чотирьох квадрантах, має вигляд петлі, показаної на рис. 3. Розбіжність кривих, отриманих при збільшенні і зменшенні струму збудження, пояснюється наявністю гістерезису в стали, з якої виконана магнітна система машини. За розрахункову приймається середня крива (на рис. 3 показана штриховою лінією). при I в =0 в обмотці якоря наводиться ЕРС E ост. Ця ЕРС створюється полем залишкового магнетизму статора і носить назву ЕРС залишкового магнетизму. значення E ост приблизно дорівнює 1-3% номінальної напруги машини.

Для практичних цілей зазвичай обмежуються зняттям частини петлі, яку отримують, зменшуючи струм I в від максимального значення до нуля (рис.4).

Продовжуючи отриману криву 1 до перетину з віссю абсцис в точці А,а потім пересуваючи її паралельно самій собі вправо на відстань ОА,отримуємо розрахункову характеристику холостого ходу 2. При знятті характеристики холостого ходу слід звертати увагу на те, щоб струм збудження змінювався в одному напрямку (або тільки збільшувався, або тільки зменшувався), тому що в противному випадку буде великий розкид точок через те, що вони будуть лягати на різні гістерезисна криві .

У початковій частині характеристики холостого ходу ЕРС змінюється пропорційно току збудження, а потім зростання ЕРС сповільнюється, що пояснюється насиченням сталевих ділянок магнітного ланцюга.

практичне значення характеристики холостого ходу полягає в тому, що по ній можна судити про ступінь насичення магнітного кола машини. Крім того, ця характеристика необхідна для побудови інших характеристик машини.

Навантажувальна характеристика.Ця характеристика являє собою залежність напруги на висновках машини U від струму збудження I в за умови, що струм в ланцюзі-якоря I а підтримується незмінним. Практичне значення навантажувальної характеристики полягає в тому, що вона дозволяє кількісно визначити розмагнічуюче дію реакції якоря і досліджувати залежність цієї реакції від насичення магнітного кола машини і струму якоря.

Можна зняти ряд навантажувальних характеристик для різних значень струму I а. Якщо знімається одна навантажувальна характеристика, то найчастіше приймають, що I а = I ном . Струм збудження змінюють в сторону зменшення, починаючи від максимального його значення.

Для зіставлення і подальших побудов навантажувальну характеристику зручно побудувати на одному графіку з низхідній характеристикою холостого ходу (рис. 5). Характеристику холостого ходу можна розглядати як окремий випадок навантажувальної характеристики при I а \u003d 0 (крива 1 на рис. 5).

Навантажувальна характеристика розташовується нижче характеристики холостого ходу через падіння напруги в ланцюзі якоря і розмагнічуючого дії реакції якоря, що зменшує магнітний потік і ЕРС машини (крива 2 на рис. 5).

Складову реакції якоря, відчутно допомагає вплив на магнітний потік і ЕРС машини, можна знайти в такий спосіб. Додавши до напруги навантажувальної характеристики падіння напруги в ланцюзі якоря I a R a , отримаємо залежність ЕРС, що наводиться в обмотці якоря при навантаженні, від струму збудження (штрихова крива на рис. 5; струм I а дорівнює току, При якому знімалася навантажувальна характеристика). Ця залежність зазвичай розташовується нижче характеристики холостого ходу.

Для отримання однієї і тієї ж ЕРС Е "при холостому ході потрібно струм збудження I в1, а при навантаженні - струм I в 2 . Різниця цих струмів йде на компенсацію розмагнічуючого "дії реакції якоря. Відрізок bd відповідає зменшенню магнітного потоку і ЕРС, що наводиться в обмотці якоря.

У загальному випадку різниця I в 2 - I в1 пропорційна сумі алгебри розмагнічуючої складової поперечної реакції якоря F в, qd і поздовжньої МДС якоря F d. Якщо щітки стоять на геометричної нейтрали, то можна вважати

де ω в - число витків котушки обмотки збудження.

Поєднуючи між собою точки а,b і с,отримуємо трикутник, що носить назву характеристичного. горизонтальний катет bc цього трикутника дорівнює I в, qd , а вертикальний ab дорівнює I a R a . Характеристичний трикутник використовується для побудови інших характеристик машини. При цьому приблизно приймається, що обидва його катета змінюються пропорційно току I a .. Більш точну залежність I в, qd від струму I a можна отримати, якщо зняти серію навантажувальних характеристик при різних токах I a , а потім для кожної з них при I в \u003d const визначити I в, qd.

Якщо побудувати характеристичні трикутники при різних токах I в, то можна виявити вплив насичення магнітного кола на значення / I в, qd. При зменшенні насичення (зменшенні струму I a ) Розмагнічуюче дію поперечної реакції якоря (катет bc) зменшується.

Зовнішня характеристика.Ця характеристика є основною експлуатаційною характеристикою генератора. Вона показує, як змінюється напруга на висновках машини U при зростанні струму Навантаження I = I а, якщо при цьому на ланцюг збудження не виявляється ніякого впливу. Для генератора незалежного збудження зовнішня характеристика U = f ( I ) знімається при I в \u003d\u003d const.

Вихідною точкою для зняття зовнішньої характеристики є точка, коли при номінальному струмі навантаження I =I ном на виходах генератора встановлено номінальну напругу U ном (рис. 6). Напруга змінюють, регулюючи струм збудження I в, а струм I змінюють, регулюючи опір резистора R нг (рис. 1, а).

Струм збудження, відповідний U = U ном при I = I ном, називається номінальним струмом збудження I в, ном. У процесі зняття зовнішньої характеристики цей струм підтримується постійним. Починаючи від вихідної точки струм навантаження поступово зменшується до нуля. Напруга генератора при цьому збільшується, так як при зменшенні струму I а зменшуються падіння напруги в ланцюзі якоря і розмагнічуюче дію реакції якоря. При холостому ході U= U 0 (Рис. 6).

За зовнішньої характеристиці визначають зміна напруги Δ U Зазвичай його виражають у відсотках номінальної напруги:

зміна напруги Δ U для генераторів незалежного збудження становить 10-15%. На рис. 7. Показана зовнішня характеристика генератора незалежного збудження при зміні навантаження від режиму холостого ходу до режиму короткого замикання. Струм короткого замикання I k у таких генераторів складає 5-10 I ном.

Як випливає з розгляду зовнішніх характеристик генератора незалежного збудження, при I в \u003d const напруга на виводах генератора зі зміною навантаження не залишається постійним. Для того щоб зберегти напругу незмінним, необхідно регулювати струм збудження. Закон регулювання струму збудження з метою збереження сталості напруги при зміні навантаження дає регулювальна характеристика, що представляє собою залежність I в = f ( I ) при U = U ном \u003d const . Регулювальна характеристика показана на рис. 8. Починають знімати її в режимі холостого ходу, коли I \u003d 0. При збільшенні струму навантаження струм збудження I в необхідно дещо збільшити, щоб компенсувати зменшення напруги через падіння напруги і розмагнічуючого дії реакції якоря.

ХАРАКТЕРИСТИКИ ГЕНЕРАТОРА ПАРАЛЕЛЬНОГО ПОРУШЕННЯ

Самозбудження генератора.У генератора паралельного збудження обмотка збудження живиться від власного якоря (рис. 1, б). Електрорушійна сила в якорі з'являється в результаті самозбудження машини, що відбувається під дією залишкового магнетизму в полюсах і ярмі статора. Для того щоб в машині з'явився магнітний потік залишкового магнетизму, вона хоча б один раз повинна бути намагнічена шляхом пропускання струму через обмотку збудження or стороннього джерела.

Процес самозбудження протікає в такий спосіб. Магнітний потік залишкового магнетизму в обмотці обертового якоря наводить ЕРС. Ця ЕРС (ЕРС залишкового магнетизму Е ост) невелика і складає 1-3% номінальної напруги машини. Так як обмотка віз-буждения підключена до якоря, то ЕРС Е ост створює в ній невеликий струм. Цей струм, протікаючи по обмотці збудження, збільшує магнітний потік полюсів, який в свою чергу збільшує ЕРС в якорі. Збільшення ЕРС викликає підвищення струму в обмотці збудження, який ще сильніше збільшує магнітний потік полюсів і ЕРС, що наводиться в якорі, що викликає подальше зростання струму збудження, і т.д. Процес наростання струму в обмотці збудження при холостому ході машини ( I =0 ) Може бути описаний диференціальним рівнянням

де L в - індуктивність обмотки збудження; Σ R в - сумарний опір ланцюга цієї обмотки, включаючи опір регулювального резистора.

Падіння напруги в ланцюзі якоря від струму i в мізерно мало, тому в (10) напруга на висновках обмотки збудження прийнято рівним ЕРС.

Процес самозбудження завершиться, коли струм в обмотці збудження досягне сталого значення.

тоді d (L в i в ) / Dt = 0;

На рис. 9 показані залежності E = f ( I в ) і I в Σ R в \u003d f ( I в ) при n \u003d const. Перша залежність є характеристикою холостого ходу (крива 1 ), А друга - характеристикою ланцюга збудження.

Якщо прийняти, що Σ R в = const , То характеристика ланцюга збудження являє собою пряму лінію (2 на рис. 9), що йде під кутом α до осі абсцис, причому tg α = I в Σ R в / I в = .Σ R в. Точка перетину характеристик (точка А) відповідає рівності (11), а ЕРС Е , відповідна цій точці, є тією ЕРС, яка встановиться при даному опір Σ R в на висновках машини. При зміні Σ R в змінюватиметься ЕРС Е . Якщо збільшити опір Σ R в, то кут нахилу характеристики ланцюга збудження а зросте, а точка Апереміститься вліво. При деякому опорі ланцюга збудження R в, кр, званому критичним, пряма I в R в, кр збігається з прямолінійною частиною характеристики холостого ходу (пряма 3). Критичне опір є максимальним опором ланцюга обмотки збудження, при якому можливо самозбудження машини. При подальшому збільшенні опору Σ R в само-збудження відбуватися не буде, так як пряма I в Σ R в \u003d f ( I в ) в цьому випадку не перетинає характеристику холостого ходу (пряма 4).

Якщо генератор працює з змінною частотою обертання п,то для кожної частоти обертання буде своя характеристика холостого ходу E = f ( I в ) , так як Е пропорційна п(криві 1 -3 на рис. 10). Відповідно до цього для кожної частоти обертання буде своє значення критичного опору R в, кр. Для кожного опору Σ R в існує критичне значення частоти обертання, нижче якого самозбудження неможливо (крива 2 на рис. 10).

Самозбудження генератора відбувається в тому випадку, якщо струм I в, що протікає по обмотці збудження, створює магнітний потік, спрямований згідно з потоком залишкового магнетизму. При неправильному включенні обмотки збудження ці потоки будуть спрямовані зустрічно і самозбудження відбуватися не буде. Тоді для зміни напрямку струму I в в обмотці збудження слід поміняти місцями кінці підвідних провідників, що з'єднують обмотку збудження з якорем.

З викладеного випливає, що для самозбудження генератора необхідно, щоб був залишковий магнітний потік, щоб опір ланцюга обмотки збудження було менше критичного і щоб обмотка збудження була правильно приєднана до якоря.

Характеристики холостого ходу і здатність навантаження.На відміну від генератора незалежного збудження у генератора паралельного збудження струм якоря I а нЕ дорівнює току навантаження I (Див. Рис. 1, б). При відключеному навантаженні ( I = 0 ) Струм якоря не дорівнює нулю і буде дорівнює I в.

Характеристики холостого ходу і здатність навантаження знімаються у генератора паралельного збудження так само, як і у генератора незалежного збудження, і мають той же характер. Струм I в при знятті цих характеристик зменшується за допомогою змінного резистора R в від наиболь-шего до найменшого можливого значення. Електрорушійна сила залишкового магнетизму визначається при відключеною обмотці збудження.

Через невеликого значення струму збудження I в падіння напруги, що викликається ним в ланцюзі якоря, мало і не робить істотного впливу на напругу машини при навантаженні. При холостому ході можна приймати, що напруга на висновках практично дорівнює ЕРС якоря.

Зовнішня характеристика.зовнішню характеристику U = f ( I ) знімають за умови, що Σ R в = const . За допомогою змінного резистора R в опір Σ R в встановлюють таким, щоб при номінальному струмі навантаження I ном напруга на висновках машини було номінальним. Струм навантаження встановлюють змінним резистором R нг . Потім, змінюючи струм I , Отримують інші точки зовнішньої характеристики (рис. 11). Як випливає з рис. 11, зі збільшенням струму I напруга U зменшується.

зниження напруги U на виводах генератора парал- лельного збудження з ростом струму I виражено сильніше, ніж на виводах генератора незалежного збудження, що працює при I в = const . У генератора паралельного збудження напруга знижується не тільки через розмагнічуючого дії реакції якоря і падіння напруги в ланцюзі якоря, але і внаслідок зменшення струму збудження I в. Зменшення струму збудження I в = U / Σ R в при Σ R в = const викликане зниженням напруги U на висновках машини, до яких приєднаний ланцюг обмотки збудження.

У генератора паралельного збудження при зменшенні опору навантаження струм I буде збільшуватися до певного значення, званого критичним струмом I кр (рис. 11). Критичний струм дорівнює 1,5-2,5 I ном. При подальшому зменшенні опору навантаження струм I починає зменшуватися. Такий характер зовнішньої характеристики пояснюється тим, що генератор паралельного збудження сам себе розмагнічує, так як зменшується струм збудження. Спочатку цей процес протікає повільно, так як сталь машини насичена і зменшення струму збудження не викликає сильного зниження магнітного потоку і ЕРС машини. Потім, коли струм збудження буде відповідати лінійної (ненасиченої) частини характеристики холостого ходу, розмагнічування буде відбуватися більш інтенсивно, тому що зменшення струму I в викликатиме великі зміни магнітного потоку і ЕРС. При короткому замиканні машина практично буде розмагнічена і сталий струм короткого замикання I до визначається тільки ЕРС залишкового магнетизму. Внаслідок малості цієї ЕРС струм I до в більшості випадків невеликий і не перевищує номінального значення. Однак незважаючи на це в перехідному режимі при раптовому короткому замиканні внаслідок повільного зменшення магнітного потоку і ЕРС струм короткого замикання може перевищити номінальне значення в кілька разів, що ви-кличе сильне іскріння щіток, а в деяких випадках і поява кругового вогню. Тому ці генератори, як і всі інші генератори, повинні бути забезпечені запобіжниками або швидкодіючими вимикачами, які відключають короткозамкнутую ланцюг ще до того, як струм якоря досягне великих значень. Зміна напруги генератора паралельного збудження, яке визначається по (9), становить 15-20%.

Регулювальна характеристика генератора паралельного збудження.регулювальна характеристика I в \u003d f ( I ) генератора паралельного збудження при U = U ном = const має той же характер, що і для генератора незалежного збудження. Для одного і того ж генератора регулювальні характеристики, отримані при незалежному живленні обмотки збудження і при паралельному її включенні, будуть збігатися.

ХАРАКТЕРИСТИКИ ГЕНЕРАТОРА ПОСЛІДОВНОГО ПОРУШЕННЯ

У генераторів послідовного збудження струм збудження I в дорівнює току якоря I а . Тому при холостому ході, коли I в = I а = I = 0 , ЕРС, що наводиться в обмотці якоря, дорівнює Е ост.

Характеристики холостого ходу і здатність навантаження для такого генератора можуть бути зняті при харчуванні обмотки від незалежного джерела. Ці характеристики мають той же вигляд, що і для генератора незалежного збудження (див. Рис. 5).

Самозбудження генератора відбувається, якщо опір ланцюга якоря менше критичного. Зовнішня характеристика генератора показана на рис. 12 (крива 2). На цьому ж малюнку зображена характеристика холостого ходу E = f ( I в ) (крива 1). При одному і тому ж струмі I в = I напруга генератора менше, ніж ЕРС за влучним висловом холостого ходу, через падіння напруги в ланцюзі якоря і розмагнічуючого дії реакції якоря.

При малих навантаженнях, коли струм якоря і, отже, струм збудження малі, магнітна система машини ненасичений і її ЕРС змінюється пропорційно току I . Падіння напруги і розмагнічуюче дію реакції якоря практично змінюються також пропорційно току I .Тому напруга на висновках машини зростає пропорційно току I . при великих токах відбувається насичення магнітної системи машини, внаслідок чого ЕРС при збільшенні I буде змінюватися мало. Тому і напруга з ростом струму навантаження збільшується незначно, а при дуже великих токах навантаження через падіння напруги і розмагнічуючого дії реакції якоря воно починає зменшуватися.

Через сильну залежність напруги від струму навантаження генератори послідовного збудження широкого практичного застосування не знайшли.

ХАРАКТЕРИСТИКИ ГЕНЕРАТОРА змішаного ПОРУШЕННЯ

Схема генератора змішаного збудження показана на рис. 1, г. Паралельна (шунтовая) обмотка збудження ОВШможе бути підключена до ланцюга якоря до послідовної (серієсний) обмотки ОВС(Як показано на малюнку) або після неї (провідник обмотки ОВШпереноситься з точки Д2 в точку С2). Характеристики генератора при обох способах підключення будуть практично однаковими, так як послідовна обмотка має невеликий опір і падіння напруги в ній буде мало. Збільшення МДС послідовної обмотки через протікання по ній струму I в також мізерно мало через малу кількість її витків і відносно невеликого струму I в.

Самозбудження генератора відбувається так само, як і генератора паралельного збудження. Струм якоря дорівнює I а \u003d I + I в.

Найбільше практичне застосування знаходять генератори з згодним включенням обмоток збудження. Найбільшу частку МДС порушення створює паралельна обмотка ОВШ.Послідовна обмотка розраховується так, щоб її МДС кілька перевищувала МДС розмагнічує складової реакції якоря F в, qd В цьому випадку послідовна обмотка не тільки компенсує розмагнічувати складову реакції якоря, а й створить надлишкову МДС, яка буде збільшувати магнітний потік збудження і ЕРС якоря при збільшенні струму навантаження. В результаті подмагничивающего дії послідовної обмотки напруга генератора з ростом I буде зростати, як це видно на зовнішній характеристиці U = f ( I ) при Σ R в = const , Зображеної на рис. 13. Рівень підвищення напруги генератора з ростом струму I залежить від числа витків послідовної обмотки.

Обмотку можна розрахувати так, щоб напруга збільшувалася на значення, необхідне для компенсації падіння напруги в проводах, що йдуть від генератора до споживача. Тоді у споживача при будь-яких навантаженнях напруга автоматично буде підтримуватися приблизно постійним.

При слабкій послідовної обмотці зовнішня характеристика має падаючий характер. Відзначимо, що ефективність дії послідовної обмотки залежить від насичення магнітного кола машини. Магніторушійна сила послідовної обмотки при сильному насиченні буде давати невелике збільшення магнітного потоку і ЕРС, тому навіть при досить сильної обмотці або при великих навантаженнях напруга на висновках машини буде зменшуватися з ростом струму навантаження.

Характеристика холостого ходу і навантажувальна характеристика генератора змішаного збудження знімаються так само, як і у генератора паралельного збудження, і мають такий же характер.

Залежно від співвідношення між МДС послідовної (серієсний) обмотки збудження F c і розмагнічуючої складової реакції якоря F в, qd навантажувальна характеристика може розташовуватися або вище, або нижче характеристики холостого ходу. При досить сильної послідовної обмотці навантажувальна характеристика (крива 2) йде вище характеристики холостого ходу (крива 1) (Рис. 14). Якщо за цими характеристиками побудувати характеристичний трикутник, то його горизонтальний катет bзбуде пропорційний результуючої намагничивающей МДС, створеної струмом якоря по осі обмотки збудження. Значення цього катета в масштабі струму збудження одно ( F з - F в, qd) / ω в.

Отриманий таким чином трикутник використовують для побудови характеристик.

Регулювальна характеристика.характеристика I в = f ( I ) при U = const у генератора змішаного збудження залежить від виду зовнішньої характеристики. При досить сильної послідовної обмотки збудження, коли напруга генератора зростає зі збільшенням струму навантаження, регулювальна характеристика має вигляд, показаний на рис. 15.

Генератори змішаного збудження при зустрічному включенні обмоток застосовуються відносно рідко. У цих генераторів послідовна обмотка буде створювати МДС, спрямовану так само, як і МДС розмагнічує складової реакції якоря. Під їх спільним розмагнічуючої дії результуючий магнітний потік збудження машини зі збільшенням струму навантаження буде зменшуватися. В результаті цього зовнішня характеристика такого генератора буде мати різко падає характер (рис. 16). Регулювальна характеристика показана на рис. 17.

ПОРІВНЯННЯ ХАРАКТЕРИСТИК ГЕНЕРАТОРІВ

Якщо у одного і того ж генератора зняти зовнішні і регулювальні характеристики при різних схемах включення його обмоток збудження, то отримані характеристики будуть розташовуватися відносно один одного так, як показано на рис. 18 і 19.

Найбільша зміна напруги буде у генераторів змішаного збудження при зустрічному включенні обмоток, а найменше - у генераторів змішаного збудження при згодному включенні обмоток.

Генератори змішаного збудження при згодному включенні обмоток і паралельного збудження застосовуються в перетворювальних установках як автономні джерела постійного струму.

Генератори змішаного збудження воліють застосовувати в тих випадках, коли відбувається часте і різка зміна навантаження, так як вони можуть забезпечити автоматичне підтримання напруги. Генератори незалежного збудження застосовуються тоді, коли потрібно в широких межах змінювати напругу. Зокрема, вони знаходять застосування в електроприводах для харчування одиночних двигунів з широким діапазоном регулювання частоти обертання.

Властивості генератора постійного струму визначаються в основному способом включення обмотки збудження. Залежно від цього розрізняють генератори:

з незалежним збудженням: Обмотка збудження живиться від стороннього джерела постійного струму (акумуляторної батареї, невеликого допоміжного генератора, званого збудником, або випрямляча);

з паралельним збудженням: Обмотка збудження підключена паралельно обмотці якоря і навантаженні;

з послідовним збудженням: Обмотка збудження включена послідовно з обмоткою якоря і навантаженням;

зі змішаним збудженням : Є дві обмотки збудження - паралельна і послідовна; перша підключена паралельно обмотці якоря, а друга - послідовно з нею і навантаженням.

Генератори з паралельним, послідовним і змішаним збудженням відносяться до машин з самозбудженням, так як харчування їх обмоток збудження здійснюється від самого генератора.

Всі перераховані генератори мають однаковий пристрій і відрізняються лише виконанням обмоток збудження. Обмотки незалежного і паралельного збудження виготовляють з дроту

малого перетину, вони мають велике число витків, обмотку послідовного збудження - з дроту великого перетину, вона має мале число витків.

Про властивості генераторів постійного струму судять по їх характеристикам: холостого ходу, зовнішньої і регулювальної. Нижче будуть розглянуті ці характеристики для генераторів різного типу.

Генератор з незалежним збудженням. Характерною особливістю генератора з незалежним збудженням (рис. 120) є те, що його струм збудження I в не залежить від струму якоря I я, а визначається тільки напругою U B, що подається на обмотку збудження, і опором R B ланцюга збудження. Зазвичай струм збудження невеликий і становить 2-5% номінального струму якоря. Для регулювання напруги генератора в ланцюг обмотки збудження часто включають регулювальний реостат R рв. На тепловозах ток I в регулюють шляхом зміни напруги U B.

Характеристика холостого ходу генератора (Рис. 121, а) - залежність напруги U 0 при холостому ході від струму збудження I в при відсутності навантаження R н т. Е. При I н \u003d I я \u003d 0 і при постійній частоті обертання п. При холостому ході, коли ланцюг навантаження розімкнути, напруга генератора U 0 одно його е. д. з. Е 0 \u003d з Е Ф n. Так як при знятті характеристики холостого ходу частота обертання п підтримується незмінною, то напруга U 0 залежить тільки від магнітного потоку Ф. Тому характеристика холостого ходу буде подібна залежності потоку Ф від струму збудження I я (магнітної характеристиці магнітного ланцюга генератора). Характеристику холостого ходу легко зняти експериментально, поступово збільшуючи струм збудження від нуля до значення, при якому U 0? 1,25U ном, а потім зменшуючи струм збудження до нуля. При цьому виходять висхідна 1 і спадна 2 гілки характеристики. Розбіжність цих гілок пояснюється наявністю гістерезису в муздрамтеатрі машини. При I в \u003d 0 в обмотці якоря потоком залишкового магнетизму індукується залишкова е. д. з. Еост яка зазвичай становить 2-4% номінальної напруги U ном.

При малих токах збудження магнітний потік машини невеликий, тому в цій області потік і напруга U 0 змінюються прямо пропорційно току збудження і початкова частина цієї характеристики є прямою. При збільшенні струму збудження магнітна ланцюг генератора насичується і наростання напруги U 0 сповільнюється. Чим більше стає струм збудження, тим сильніше позначається насичення магнітного кола машини і тим повільніше зростає напруга U 0. При дуже великих токах збудження напруга U 0 практично перестає зростати.

Характеристика холостого ходу дозволяє судити про значення можливого напруги і про магнітні властивості машини. Номінальна напруга (Вказане в паспорті) для машин загального застосування відповідає насиченою частини характеристики ( «коліну» цієї кривої). У тепловозних генераторах, що вимагають регулювання напруги в широких межах, використовують як криволінійну, так і прямолінійну ненасичену частина характеристики.

Е. д. С. машини змінюється пропорційно частоті обертання п, тому при n 2

(Рис. 121,6) являє собою залежність напруги U від струму навантаження I н \u003d I я при постійних частоті обертання п і струмі збудження I в. Напруга генератора U завжди менше його е. д. з. Е на значення падіння напруги I я? R я у всіх обмотках, включених послідовно в ланцюг якоря.

Зі збільшенням навантаження генератора (струму обмотки якоря I я \u003d I н) напруга генератора зменшується з двох причин: I) через збільшення падіння напруги Iя? Rя в ланцюзі обмотки якоря; 2) через зменшення е. д. з. Е \u003d з Е Фn в результаті розмагнічуючого дії потоку якоря. Як було встановлено в § 29, магнітний потік якоря кілька послаблює головний магнітний потік Ф генератора, що призводить до деякого зменшення його е. д. з. Е при навантаженні в порівнянні з е. д. з. Е0 при холостому ході.

Зміна напруги при переході від режиму холостого ходу до номінальної навантаженні в розглянутому генераторі складає 3-8% від U 0.

Якщо замкнути зовнішній ланцюг на дуже малий опір, т. Е. Зробити коротке замикання генератора, то напруга його падає до нуля. Струм в обмотці якоря I до при короткому замиканні досягне неприпустимого значення, при якому може перегоріти обмотка якоря. У машинах малої потужності струм короткого замикання може в 10-15 разів перевищити номінальний струм, в машинах великої потужності це співвідношення може досягати 20-25.

Регулювальна характеристика генератора (Рис. 121, в) являє собою залежність струму збудження I в від струму навантаження I н при постійній напрузі U і частоті обертання п. Вона показує, як треба регулювати струм збудження, щоб підтримувати постійним напруга генератора при зміні навантаження. Очевидно, що в цьому випадку в міру зростання навантаження потрібно збільшувати струм збудження.

Перевагами генератора з незалежним збудженням є можливість регулювання напруги в широких межах від 0 до U mах шляхом зміни струму збудження і мале зміна напруги генератора під навантаженням. Однак він вимагає наявності зовнішнього джерела постійного струму для живлення обмотки збудження.

Генератор з паралельним збудженням.В цьому генераторі (рис. 122, а) струм обмотки якоря I я розгалужується в зовнішній ланцюг навантаження Rн (струм I н) та в обмотку збудження (струм I в); ток I в для машин середньої та великої потужності становить 2-5% номінального значення струму в обмотці якоря. У машині використовується принцип самозбудження, при якому обмотка збудження живиться безпосередньо від обмотки якоря генератора. Однак самозбудження генератора можливо тільки при виконанні ряду умов.

1. Для початку процесу самозбудження генератора необхідна наявність в магнітному колі машини потоку залишкового магнетизму, який індукує в обмотці якоря е. д. з. E ост. Ця е. д. з. забезпечує протікання по ланцюгу «обмотка якоря - обмотка збудження» деякого початкового струму.

2. Магнітний потік, створюваний обмоткою збудження, повинен бути спрямований згідно з магнітним потоком залишкового магнетизму. В цьому випадку в процесі самозбудження буде наростати струм збудження I в і, отже, магнітний потік Ф машини е. д. з. Е. Це буде тривати до тих пір, поки з-за насичення магнітного кола машини не припиниться подальше збільшення Ф, а отже, Е і I ст. Збіг у напрямку зазначених потоків забезпечується шляхом правильного приєднання обмотки збудження до обмотці якоря. При неправильному її підключенні відбувається розмагнічування машини (зникає залишковий магнетизм) і е. д. з. Е зменшується до нуля.

3. Опір ланцюга збудження R B має бути менше деякого граничного значення, званого критичним опором. Тому для якнайшвидшого збудження генератора рекомендується при включенні генератора в роботу повністю виводити регулювальний реостат R рв, включений послідовно з обмоткою збудження (див. Рис. 122, а). Ця умова обмежує також можливий діапазон регулювання струму збудження, а отже, і напруги генератора з паралельним збудженням. Зазвичай зменшувати напругу генератора шляхом збільшення опору кола обмотки збудження можна лише до (0,6-0,7) U ном

Слід зазначити, що для самозбудження генератора необхідно, щоб процес збільшення його е. д. з. E і струму збудження I в відбувався при роботі машини в режимі холостого ходу. В іншому випадку через малу значення E ост і великого внутрішнього падіння напруги в ланцюзі обмотки якоря напруга, що подається на обмотку збудження, може зменшитися майже до нуля і струм збудження не зможе збільшитися. Тому навантаження до генератора слід підключати тільки після встановлення на його затискачах напруги, близького до номінального.

При зміні напрямку обертання якоря змінюється полярність щіток, а отже, і напрямок струму в обмотці збудження; в цьому випадку генератор розмагнічується.

Щоб уникнути цього при зміні напрямку обертання необхідно переключити дроти, що приєднують обмотку збудження до обмотці якоря.

Зовнішня характеристика генератора (Крива 1 на рис. 122, б) являє собою залежність напруги U від струму навантаження I н при незмінних значеннях частоти обертання п і опору кола збудження R B. Вона розташовується нижче зовнішньої характеристики генератора з незалежним збудженням (крива 2). Пояснюється це тим, що крім тих же двох причин, які сприяють зменшенню напруги з ростом навантаження в генераторі з незалежним збудженням (падіння напруги в ланцюзі якоря і розмагнічуюче дію реакції якоря), в розглянутому генераторі існує ще третя причина - зменшення струму збудження. Так як струм збудження I B \u003d U / R B, т. Е. Залежить від напруги U машини, то зі зменшенням напруги за вказаними двох причин зменшується магнітний потік Ф і е. д. з. генератора Е, що призводить до додаткового зменшення напруги. Максимальний струм I кр, відповідний точці а, називається критичним.
При короткому замиканні обмотки якоря струм Ік генератора з паралельним збудженням малий (точка б), так як в цьому режимі напруга і струм збудження дорівнюють нулю. Тому струм короткого замикання створюється тільки е. д. з. від залишкового магнетизму і становить (0,4 -0,8) I ном. Зовнішня характеристика точкою а ділиться на дві частини: верхню - робочу і нижню - неробочу. Зазвичай використовується не вся робоча частина, а тільки деякий її відрізок. Робота на ділянці аб зовнішньої характеристики нестійка; в цьому випадку машина переходить в режим, відповідний точці б, т. е. в режим короткого замикання.

Характеристику холостого ходу генератора з паралельним збудженням знімають при незалежному збудженні (коли струм в якорі I я \u003d 0), тому вона нічим не відрізняється від відповідної характеристики для генератора з незалежним збудженням (див. Рис. 121, а). Регулювальна характеристика генератора з паралельним збудженням має такий же вигляд, як і характеристика для генератора з незалежним збудженням (див. Рис. 121, в).

Генератори з паралельним збудженням застосовують для живлення електричних споживачів в пасажирських вагонах, автомобілях і літаках, в якості генераторів управління на електровозах, тепловозах і моторних вагонах і для заряду акумуляторних батарей.

Генератор з послідовним збудженням.У цього генератора (рис. 123, а) струм збудження I в дорівнює току навантаження I н \u003d I я і напруга сильно змінюється при зміні струму навантаження. При холостому ході в генераторі індукується невелика е. д. з. Е ост створювана потоком залишкового магнетизму (рис. 123, б). Зі збільшенням струму навантаження I н \u003d I в \u003d I я зростають магнітний потік, е. д. з. і напруга генератора; це зростання, як і у інших самозбуджується машин (генератора з паралельним збудженням), триває до певної межі, обумовленого магнітним насиченням машини. При збільшенні струму навантаження понад I кр напруга генератора починає зменшуватися, так як магнітний потік збудження через насичення майже перестає збільшуватися, а розмагнічуюче дію реакції якоря і падіння напруги в ланцюзі обмотки якоря I я? R я продовжують зростати. Зазвичай ток I кр значно більше номінального струму. Генератор може працювати стійко тільки на частині аб зовнішньої характеристики, т. Е. При токах навантаження, великих номінального.

Так як в генераторах з послідовним збудженням напруга сильно змінюється при зміні навантаження, а при холостому ході близько в нулю, вони непридатні для харчування більшості електричних споживачів. Використовують їх лише при електричному (реостатному) гальмуванні двигунів з послідовним збудженням, які при цьому переводяться в генераторний режим.

Генератор зі змішаним збудженням. В цьому генераторі (рис. 124, а) найчастіше паралельна обмотка збудження є основною, а послідовна - допоміжної. Обидві обмотки знаходяться на одних полюсах і з'єднані так, щоб створювані ними магнітні потоки складалися (при згодному включенні) або віднімати (при зустрічному включенні).

Генератор зі змішаним збудженням при згодному включенні його обмоток збудження дозволяє отримати приблизно постійна напруга при зміні навантаження.Зовнішня характеристика генератора (рис. 124, б) може бути в першому наближенні представлена \u200b\u200bу вигляді суми характеристик, створюваних кожної

обмоткою збудження. При включенні тільки однієї паралельної обмотки, по якій проходить струм збудження I в1, напруга генератора U поступово зменшується з ростом струму навантаження I н (крива 1). При включенні однієї послідовної обмотки, по якій проходить струм збудження I В2 \u003d I н напруга U зростає зі збільшенням струму I н (крива 2). Якщо підібрати число витків послідовної обмотки так, щоб при номінальному навантаженні створюване нею напруга? U остан компенсувало сумарне падіння напруги? U при роботі машини з одного тільки паралельної обмоткою, то можна домогтися, щоб напруга U при зміні струму навантаження від нуля до номінального значення залишалося майже незмінним (крива 3). Практично воно змінюється в межах 2-3%. Збільшуючи число витків послідовної обмотки, можна отримати характеристику, при якій напруга U ном буде більше напруги U 0 при холостому ході (крива 4); така характеристика забезпечує компенсацію падіння напруги не тільки у внутрішньому опорі ланцюга якоря генератора, але і в лінії, що з'єднує його з навантаженням. Якщо послідовну обмотку включити так, щоб створюваний нею магнітний потік був спрямований проти потоку паралельної обмотки (зустрічне включення), то зовнішня характеристика генератора при великому числі витків послідовної обмотки буде круто падаючої (крива 5).

Зустрічне включення послідовної і паралельної обмоток збудження застосовують у зварювальних генераторах, що працюють в умовах частих коротких замикань. У таких генераторах при короткому замиканні послідовна обмотка майже повністю розмагнічує машину і зменшує струм к. З. до значення, безпечного для генератора. Генератори з зустрічно включеними обмотками збудження використовують на деяких тепловозах в якості збудників тягових генераторів; вони забезпечують сталість потужності, що віддається генератором. Такі збудники застосовують також на електровозах постійного струму. Вони живлять обмотки збудження тягових двигунів, які при рекуперативному гальмуванні працюють в генераторному режимі, і забезпечують отримання круто падаючих зовнішніх характеристик (див. § 37).

Визначення. Генераторами незалежного збудження називаються генератори постійного струму, обмотка збудження яких живиться постійним струмом від стороннього джерела електричної енергії (мережа постійного струму, випрямляч, акумулятор і ін.) Або у яких магнітний потік створюється постійними магнітами.

Схема генератора. Схема генератора незалежного збудження зображена на рис. 1.16. Якір генератора приводиться в обертання від приводного двигуна ПД.

Ланцюг якоря електрично з'єднується з ланцюгом збудження, тому струм навантаження I і струм якоря Iя - це один і той же струм ( I = Iя). Ланцюг збудження живиться від стороннього джерела постійного струму. У неї включають регулювальний реостат R p , призначений для регулювання струму збудження Iв, Магнітного потоку збудження і в кінцевому рахунку ЕРС і напруги генератора.

Характеристика холостого ходу (Рис. 1.17). Характеристика знімається при плавному збільшенні струму збудження, а потім при його плавному зменшенні при n \u003d n ном \u003d const. Друга гілка характеристики йде трохи вище першої і при струмі Iв \u003d 0 в машині є деяка ЕРС E 0 , звана залишкової. Вид характеристики холостого ходу пояснюється тим, що при n \u003d const E = C enФпропорційна магнітному потоку Ф, а останній - індукції В, тобто її форма така ж, як у кривої гістерезису. За розрахункову звичайно приймають характеристику, що проходить між гілками експериментальної кривої (штрихова крива на рис. 1.17). залишкова ЕРС E 0 створюється за рахунок індукції, що залишається в магнітному колі статора після відключення струму збудження. Машина розраховується таким чином, щоб в номінальному режимі робоча точка ( Iв.ном, Еном ) перебувала на «коліні» характеристики холостого ходу, цим забезпечується отримання досить високого ЕРС при відносно невеликому струмі збудження.

зовнішня характеристика. Зовнішня характеристика генератора U = f (I) при I B \u003d Const і n \u003d n ном \u003d const (рис. 1.18) характеризує вплив струму навантаження генератора на напругу на його висновках. напруга U = E – R Я I при збільшенні навантаження від нуля до номінальної плавно зменшується на 5 - 15% з двох причин: через падіння напруги на опорі якоря R ЯI і зменшення ЕРС Е через розмагнічуючого впливу реакції якоря (криві 1 і 1 а). При перевантаженні машини ток в якорі стає неприпустимо великим і напруга сильно падає (крива 1а).

При короткому замиканні струм в якорі Iдо приблизно в 10 разів більше номінального (він обмежується тільки опором ланцюга якоря 1к \u003d Е /R Я) І якщо швидко не відключити генератор, то його колектор і обмотка вийдуть з ладу.

Регулювальна характеристика. регулювальна характеристика Iв \u003df(I) при U \u003d Const і n \u003d n ном \u003d const зображена на рис. 1.19 (крива 1). Для підтримання сталості напруги на висновках якоря в ланцюг збудження включений регулювальний реостат з опором Rp (Рис. 1.16).

Характеристика холостого ходу. Визначає залежність напруги U 0 від струму збудження при I а \u003d 0 і n \u003d const. Для зняття цієї характеристики збирається схема, показана на рис. 1. Вимикач «Р» відключений, генератор розганяється до номінальної частоти обертання, зняття характеристики починають з I в \u003d 0. При цьому, зважаючи на наявність магнітного потоку залишкового намагнічування, в провідниках обмотки якоря індукується ЕРС Е ост, величина якої зазвичай становить (2 ... 3)% від U н генератора.

При збільшенні струму в обмотці збудження від нуля до максимального значення, напруга генератора зростає по кривій 1.

Зазвичай струм збудження збільшують до тих пір, поки напруга на затискачах генератора не досягне значення (1,1 ... 1,25) U н. Потім струм збудження зменшують до нуля, змінюють його напрямок на протилежне і знову збільшують до I в \u003d - I Вmax. . Напруга при цьому змінюється від + U max до -U max по кривій 2, яка називається низхідній гілкою. Крива 2 проходить вище кривої I, що пояснюється процесами перемагнічування магнітного ланцюга. Далі змінюють струм збудження від -I Вmax до + I Вmax, при цьому напруга змінюється від -U max до + U max по кривій 3, так званої висхідній гілкою характеристики холостого ходу. Криві 2 і 3 утворюють петлю гістерезису, яка визначає властивості стали магнітного ланцюга машини. Провівши між ними середню лінію 4, отримують так звану розрахункову характеристику холостого ходу, якою користуються на практиці.

Слід зазначити, що при знятті характеристики холостого ходу змінювати струм збудження потрібно тільки в одному напрямку, щоб точки належали одній гілці.

Аналіз характеристики холостого ходу показує, що початкова частина кривої представляє собою практично пряму лінію, так як при малих токах I в майже вся МДС йде на подолання магнітного опору повітряного зазору. У міру збільшення струму I в і зростання потоку Ф сталь муздрамтеатру насичується і залежність U 0 \u003d f (I в) стає нелінійної.

Точка, відповідна напрузі U н, лежить зазвичай на перегині характеристики холостого ходу. Це пов'язано з тим, що при роботі на прямолінійній ділянці характеристики напруга генератора нестійкий, а в насиченою частини кривої обмежені можливості регулювання напруги генератора. Таким чином характеристика холостого ходу має важливе значення для оцінки властивостей генератора.

Рис.3 - навантажувальні характеристики генератора незалежного збудження

Навантажувальні характеристики. Визначають залежності напруги від струму збудження при I а \u003d const і n \u003d const. Схема для зняття цих характеристик та ж, що і для зняття характеристики холостого ходу, але в цьому випадку до генератора підключена навантаження і по ланцюгу якоря проводить постійний за величиною струм, а напруга генератора менше ЕРС внаслідок 2-х причин - падіння напруги в ланцюзі якоря I a Σr і розмагнічуючого дії реакції якоря. Тому все навантажувальні характеристики розташовані нижче розрахункової характеристики холостого ходу (рисунок 2.4). Можна вважати, що характеристика холостого ходу є окремий випадок навантажувальної характеристики при I \u003d 0. Зазвичай навантажувальну характеристику знімають при I а \u003d I н.

Зовнішня характеристика. Визначає залежність напруги генератора U від струму навантаження I, тобто U \u003d f (I) при n \u003d const і I в \u003d const, що при незалежному збудженні рівносильно умові r в \u003d const.

Зовнішня характеристика генератора знімається за схемою рис. 4.

Спочатку доводять швидкість генератора до номінальної частоти обертання, і порушивши генератор, навантажують його до номінального навантаження. При цьому встановлюють такий струм збудження I в \u003d I вн, щоб при струмі навантаження I \u003d I н напруга на генераторі було дорівнює номінальній U н. Потім поступово зменшують навантаження до нуля і знімають показання приладів. У міру зменшення навантаження напруга на генераторі буде зростати з двох причин - через зменшення падіння напруги в ланцюзі обмотки якоря I а Σr і зменшення розмагнічуючого дії реакції якоря. При переході до холостого ходу (I \u003d 0) напруга зростає на величину DU н (рис. 5), яка називається номінальним зміною напруги генератора і визначається за формулою:

ГОСТ регламентує величину зміни напруги генератора (у генераторів незалежного збудження

DU н \u003d (5 ... 10)%). При короткому замиканні генератора, тобто зменшенні опору навантаження до нуля, напруга на його затискачах падає до нуля (U \u003d 0), а струм короткого замикання у багато разів перевершує номінальний I кз \u003d (6 ... 15) I н. Тому режим короткого замикання для генераторів незалежного збудження є дуже небезпечним, особливо для колектора і щіткового апарату через можливість виникнення сильного іскріння або кругового вогню.

Регулювальна характеристика. Визначає залежність струму збудження I в від струму навантаження I, тобто I в \u003d f (I) при n \u003d const і U \u003d const (рис. 6).

Мал. 6 - Регулювальна характеристика генератора

Регулювальна характеристика показує, як треба змінювати струм збудження, щоб при зміні навантаження напруга на генераторі залишалося незмінним за величиною.

Зі збільшенням навантаження струм збудження необхідно збільшувати щоб компенсувати збільшення падіння напруги на обмотці якоря I a Σr і розмагнічуюче дію реакції якоря. При переході від холостого ходу до номінальної навантаженні збільшення струму збудження становить (10 ... 15)%.

Визначає залежність струму ланцюга якоря I від струму збудження I \u003d f (I в) при U \u003d 0 і n \u003d const Для зняття цієї характеристики затискачі генератора замикають накоротко, розганяють генератор до номінальної частоти обертання і збільшуючи струм збудження від нуля доводять струм якоря до I кз \u003d (1,25 ... 1,5) I н.

За отриманими даними будують характеристику короткого замикання (рис.7). Ця характеристика носить допоміжний характер і при випробуванні генератора зазвичай не знімається.

основними величинами, Що характеризують роботу генераторів постійного струму, є: потужності, що виробляється Р, Напруга на висновках U, Струм збудження I в , ток якоря I я або струм навантаження I, частота обертів n.

Основними характеристиками, що визначають властивості генераторів, є:

характеристика холостого ходу - залежність ЕРС генератора від струму збудження при постійній частоті обертання: E=f(I в при I\u003d 0 і n=n ном \u003d const;

зовнішня характеристика - залежність напруги на виводах генератора від струму навантаження при постійному опорі ланцюга збудження і постійної частоті обертання: U=f(I) при R в \u003d constі n=const;

регулювальна характеристика- залежність струму збудження I в від струму навантаження I:I в \u003d f(I) За умови підтримки постійної напруги на виводах генератора ( U=const) і n=n ном \u003d const.

Властивості і характеристики генератора постійного струму залежать головним чином від схеми включення обмотки головних полюсів. За цією ознакою генератори діляться на генератори незалежного, паралельного, послідовного і змішаного збудження (рис. 3, а,б,в,гвідповідно). Останні три типи генераторів відносяться до генераторів з самозбудженням.

Розглянемо процес самозбудження при відключеному навантаженні генератора.

Магнітна ланцюг машини має невеликий залишковий магнітний потік Ф ост (Приблизно 2-3% від номінального). При обертанні якоря в поле залишкового магнітного потоку в ньому наводиться невелика ЕРС, що викликає певний струм I в в обмотці збудження, а отже, виникає деяка магнитодвижущая сила збудження. По відношенню до магнітного потоку Ф ост вона може бути направлена \u200b\u200bзгідно або зустрічно. При згодному напрямку відбувається збільшення залишкового магнітного потоку, внаслідок чого ЕРС в якорі зростає, і процес розвивається лавиноподібно до тих пір, поки не буде обмежений насиченням магнітної ланцюга. Якщо магнитодвижущая сила і магнітний потік будуть спрямовані зустрічно, то самозбудження не відбуватиметься. Тоді для зміни напрямку струму I в в обмотці збудження слід переключити кінці, під'єднують її до якоря.

Однак процес самозбудження генератора може розвиватися, що відбувається за певних умов. Цими умовами є:

1) наявність залишкового магнітного потоку;

2) збіг напрямку залишкового магнітного поля і поля, створюваного обмоткою збудження;

3) значення опору кола збудження менше критичного, тобто коли струм збудження здатний досягти значення, що забезпечує на характеристиці холостого ходу задане значення ЕРС.

а) б)

в)г)

Вивчення характеристик одного і того ж генератора при різних схемах включення його обмоток збудження показало, що у генераторів незалежного збудження можна в широких межах регулювати напругу. Тому вони знайшли більш широке практичне застосування.

Генераторами незалежного збудження називають генератори постійного струму, обмотка збудження яких живиться струмом від стороннього джерела електричної енергії.

Характеристика холостого ходу (рис. 4) знімається при плавному збільшенні струму збудження, а потім при плавному його зменшенні при n=n ном \u003d сonst. Друга гілка характеристики йде трохи вище першої, і при струмі I в \u003d 0 в машині є деяка ЕРС Е 0, звана залишкової.

В

ід характеристики холостого ходу пояснюється тим, що при n=const,Е=з 1 nфпропорційна магнітному потоку Ф, А останній - індукції В, А струм пропорційний напруженості магнітного поля Н, тобто її форма така ж, як у кривої гістерезису. За розрахункову приймають характеристику, що проходить між гілками експериментальної кривої (штрихова крива на рис. 4). залишкова ЕРС Е 0 створюється за рахунок індукції, що залишається в магнітному колі статора після відключення струму збудження. Машина розраховується таким чином, щоб в номінальному режимі робоча точка ( I в, ном, Е ном) перебувала на "коліні" характеристики холостого ходу (рис. 4), цим забезпечується отримання достатньої ЕРС при відносно невеликому струмі збудження.

Зовнішня характеристика генератора з незалежним збудженням

U=f(I) при I в \u003d constі n=n ном% \u003d const(Рис. 5, а) Характеризує вплив струму навантаження генератора на напругу на його висновках. напруга U=E‑IR я при збільшенні навантаження від нуля до номінальної плавно зменшується на 5-15% з двох причин: через падіння напруги на опорі якоря IR я і зменшенні ЕРС Ечерез розмагнічуючого впливу реакції якоря. При перевантаженні машини ток в якорі стає неприпустимо великим і напруга сильно падає. При короткому замиканні струм в якорі I я приблизно в 10 разів більше номінального і, якщо генератор швидко не відключити, то його колектор і обмотка вийдуть з ладу.

регулювальна характеристика I в \u003d f(I) при U=constі n=n ном \u003d constзображена на рис. 5, б. Починають знімати її з холостого ходу, коли I \u003d 0 і I в \u003d I в, 0.

Ця характеристика показує, як треба змінювати струм збудження для того, щоб при змінах навантаження підтримувати постійним напруга між висновками генератора. Для підтримання сталості напруги на висновках якоря в ланцюг збудження включений регулювальний реостат.

а)б)