можно ли генератор с параллельным возбуждением перевести на независимое возбуждение и наоборот

Генератор параллельного возбуждения

Принцип самовозбуждения генератора постоянного тока ос­нован на том, что магнитная система машины, будучи намагни­ченной, сохраняет длительное время небольшой магнитный поток остаточного магнетизма сердечников полюсов и станины Ф_ост (по­рядка 2—3% от полного потока). При вращении якоря поток

Рис. 28.5. Принципиальная схема (а) и характеристика х.х. (б) генератора параллельного возбуждения

индуцирует в якорной обмотке ЭДС Е_ост, под действием которой в обмотке возбуждения возникает небольшой ток I_в.ост. Если МДС обмотки возбуждения I_в.ост w_В имеет такое же направление, как и поток Ф_ост , то она увеличивает поток главных полюсов. Это, в свою очередь, вызывает увеличение ЭДС генератора, отчего ток возбуждения вновь увеличится. Так будет продолжаться до тех пор, пока напряжение генератора не будет уравновешено падени­ем напряжения в цепи возбуждения, т. е. U₀ = I_Вr_В .

На рис. 28.5, а показана схема включения генератора парал­лельного возбуждения, на рис. 28.5, б — характеристика х.х. гене­ратора (кривая 1) и зависимость падения напряжения от тока воз­буждения I_Вr_В = F(I_В) (прямая 2). Точка пересечения А соответствует окончанию процесса самовозбуждения, так как именно в ней U₀ = I_Вr_В .

Угол наклона прямой ОА к оси абсцисс определяется из тре­угольника ОАВ:

где m_i — масштаб тока (по оси абсцисс), А/мм; m_u — масштаб на­пряжения (по оси ординат), В/мм.

Из (28.10) следует, что угол наклона прямой I_Вr_В = F(I_В) к оси абсцисс прямо пропорционален сопротивлению цепи возбужде­ния. Однако при некотором значении сопротивления реостата r_рг сопротивление r_В, достигает значения, при котором зависимость I_Вr_В = F(I_В) становится касательной к прямолинейной части ха­рактеристики х.х. (прямая 3). В этих условиях генератор не самовозбуждается. Сопротивление цепи возбуждения, при которой прекращается самовозбуждение генератора, называют критиче­ским сопротивлением, (r_В.крит ).

Следует отметить, что самовозбуж­дение генератора возможно лишь при частоте вращения, превышающей крити­ческую n_кт. Это условие вытекает из ха­рактеристики самовозбуждения гене­ратора (рис. 28.6), представляющей собой зависимость напряжения генера­тора в режиме х.х. от частоты враще­ния при неизменном сопротивлении цепи возбуждения, т. е. U₀ = F(n) при r_В = const.

Рис. 28.6. Характеристика самовозбуждения

Анализ характеристики самовозбуж­дения показывает, что при n

Источник

Генераторы параллельного возбуждения

Самовозбуждение генератора параллельного возбуждения

Самовозбуждение генератора параллельного возбуждения происходит при соблюдении следующих условий: 1) наличия остаточного магнитного потока полюсов; 2) правильного подключения концов обмотки возбуждения или правильного направления вращения. Кроме того, сопротивление цепи возбуждения R_в при данной скорости вращения n должно быть ниже некоторого критического значения или скорость вращения при данном R_в должна быть выше некоторого критического значения.

Для самовозбуждения достаточно, чтобы остаточный поток составлял 2 – 3% от номинального. Остаточный поток такого значения практически всегда имеется в уже работавшей машине. Вновь изготовленную машину или машину, которая по каким-либо причинам размагнитилась, необходимо намагнитить, пропуская через обмотку возбуждения ток от постороннего источника.

При соблюдении необходимых условий процесс самовозбуждения протекает следующим образом. Небольшая электродвижущая сила (э. д. с.), индуктируемая в якоре остаточным магнитным потоком, вызывает в обмотке возбуждения малый ток i_в. Этот ток вызывает увеличение потока полюсов, а следовательно, увеличение э. д. с., которая обуславливает дальнейшее увеличение i_в, и так далее. Такой лавинообразный процесс самовозбуждения продолжается до тех пор, пока напряжение генератора не достигнет установившегося значения.

Если подключение концов обмотки возбуждения или направление вращения неправильны, то возникает ток i_в обратного направления, вызывающий ослабление остаточного потока и уменьшение э. д. с., вследствие чего самовозбуждение невозможно. Тогда необходимо переключить концы обмотки возбуждения или изменить направление вращения. В соблюдении этих условий можно убедиться, следя с помощью вольтметра с малым пределом измерения за напряжением якоря при замыкании и размыкании цепи возбуждения.

Полярность зажимов генератора при самовозбуждении определяется полярностью остаточного потока. Если при заданном направлении вращения полярность генератора необходимо изменить, то следует перемагнитить машину путем подачи тока в обмотку возбуждения от постороннего источника.

Рисунок 1. Самовозбуждение генератора параллельного возбуждения при различных сопротивлениях цепи возбуждения (а) и при различных скоростях вращения (б)

Рассмотрим подробнее процесс самовозбуждения при холостом ходе.
На рисунке 1, а кривая 1 представляет собой характеристику холостого хода (х. х. х.), а прямая 2 – так называемую характеристику цепи возбуждения или зависимость U_в = R_в × i_в, где R_в = const – сопротивление цепи возбуждения, включая сопротивление регулировочного реостата.

В процессе самовозбуждения i_в ≠ const и напряжение на концах цепи возбуждения

где L_в – индуктивность цепи возбуждения.

Напряжение якоря при холостом ходе (I = 0)

изображается на рисунке 1, а кривой 1. Так как ток i_в мал, то практически U_а = E_а.

Но в генераторе параллельного возбуждения (смотрите рисунок 1, б, в статье «Общие сведения о генераторах постоянного тока») U_а = U_в. Поэтому разность ординат кривой 1 и прямой 2 на рисунке 1, а составляет d(L_вi_в)/dt и характеризует скорость и направление изменения i_в. Если прямая 2 проходит ниже кривой 1, то

i_в растет и машина самовозбуждается до напряжения, соответствующего на рисунке 1, а точке пересечения кривой 1 и прямой 2, в которой

и рост i_в поэтому прекращается.

Из рассмотрения рисунка 1, а следует, что нарастание i_в и, следовательно, U_а сначала происходит медленно, затем ускоряется и к концу процесса вновь замедляется. Начавшийся процесс самовозбуждения прекращается или ограничивается в точке а’ вследствие криволинейности х. х. х. При отсутствии насыщения U_а теоретически возросло бы до U_а = ∞.

Если R_в увеличить, то вместо прямой 2 получим прямую 3 (рисунок 1, а). Процесс самовозбуждения при этом замедляется и напряжение машины, определяемое точкой а’’, будет меньше. При дальнейшем увеличение R_в получим прямую 4, касательную к кривой 1. При этом машина будет находиться на грани самовозбуждения: при небольших изменениях n или R_в (например, вследствие нагревания) машина может развивать небольшое напряжение или терять его. Значение R_в, соответствующее прямой 4, называется критическим сопротивлением цепи возбуждения (R_в.кр). При R_в > R_в.кр (прямая 5) самовозбуждение невозможно и напряжение машины определяется остаточным потоком.

Из сказанного следует, что генератор параллельного возбуждения может работать только при наличии определенного насыщения магнитной цепи. Посредством изменения R_в можно регулировать U до значения U = U_мин., соответствующего началу колена кривой х. х. х. В машинах обычного исполнения U_мин. = (0,65 – 0,75)U_н.

Э. д. с. E_а ∼ n, и для разных значений n₁ > n₂ > n₃ получим х. х. х., изображенные на рисунке 1, б кривыми 1, 2, 3. Из этого рисунка видно, что при небольшом значении R_в в случае кривой 1 имеется устойчивое самовозбуждение, при кривой 2 машина находится на грани самовозбуждения и при кривой 3 самовозбуждение невозможно. Поэтому для каждого данного значения R_в существует такое значение скорости вращения n = n_кр. (кривая 2 на рисунке 1, б), ниже которого самовозбуждение невозможно. Такое значение n = n_кр. называется критической скоростью вращения.

В некоторых случаях требуется, чтобы U генератора параллельного возбуждения можно было регулировать в широких пределах, например U_н : U_мин. = 5 : 1 или даже U : U_мин. = 10 : 1 (возбудители синхронных машин). Тогда кривая х. х. х. должна искривляться уже в своей начальной части. С этой целью в необходимых случаях в магнитной цепи выполняют участки с ослабленным сечением (магнитные мостики насыщения) в виде прорезей в листах сердечников полюсов (рисунок 2, а), выступов в верхней части этих листов (рисунок 2, б) и тому подобных. В таких мостиках происходит концентрация магнитного потока, и их насыщение наступает уже при малых потоках.

Характеристика холостого хода

Характеристика холостого хода U = f(i_в) при I = 0 и n = const при параллельном возбуждении может быть снята только в одном квадранте (рисунок 3) путем регулирования i_в с помощью регулировочного реостата в цепи возбуждения (смотрите рисунок 1, б, в статье «Общие сведения о генераторах постоянного тока»). Так как ток i_в мал, то U ≈ E_а, и характер кривой х. х. х. у генератора с параллельным возбуждением будет таким же, как и у генератора с независимым возбуждением.

Характеристика короткого замыкания

Характеристика короткого замыкания I = f(i_в) при U = 0 и n = const для генератора параллельного возбуждения может быть снята только при питании обмотки возбуждения от постороннего источника, как и для генератора независимого возбуждения, так как при самовозбуждении при U = 0 ток цепи возбуждения также равен нулю i_в = 0.

Внешняя характеристика

Внешняя характеристика U = f(I) генератора параллельного возбуждения снимается при R_в = const и n = const, то есть без регулирования в цепи возбуждения, при естественных условиях работы. Вследствие этого к двум причинам падения напряжения, указанным для генератора независимого возбуждения (смотрите статью «Генераторы независимого возбуждения»), прибавляется третья – уменьшение i_в при уменьшении U. В результате внешняя характеристика генератора параллельного возбуждения (рисунок 4, кривая 1) падает круче, чем у генератора независимого возбуждения (кривая 2). Поэтому номинальное изменение напряжения (смотрите определение в статье «Генераторы независимого возбуждения») у генератора параллельного возбуждения больше и составляет дельта U_н% = 10 – 20 %.

Работа машины на ветви аб характеристики несколько неустойчива и имеется склонность самопроизвольного изменения I. Ток I_к.уст. в некоторых случаях может быть больше I_н.

Построение внешней характеристики генератора параллельного возбуждения с помощью х. х. х. и характеристического треугольника показано на рисунке 5, где 1 – кривая х. х. х.; 2 – характеристика цепи возбуждения U_в = R_в × i_в при заданном R_в = const и 3 – построенная кривая внешней характеристики.

Перенеся все эти точки в левый квадрант диаграммы рисунка 5 и соединив их плавной кривой, получим искомую характеристику 3. С учетом нелинейной зависимости катета аб треугольника от I опытная зависимость U = f(I) имеет характер, показанный на рисунке 5 слева штриховой линией.

Хотя установившийся ток короткого замыкания генератора параллельного возбуждения невелик, внезапное короткое замыкание на зажимах этого генератора практически столь же опасно, как и у генератора независимого возбуждения. Объясняется это тем, что вследствие большой индуктивности обмотки возбуждения и индуктирования вихревых токов в массивных частях магнитной цепи уменьшение магнитного потока полюсов происходит медленно. Поэтому быстро нарастающий ток якоря достигает значений I_к = (5 – 15)I_н.

Регулировочная и нагрузочная характеристика

Регулировочная характеристика i_в = f(I) при U = const и n = const и нагрузочная характеристика U = f(i_в) при I = const и n = const снимаются так же, как и у генератора независимого возбуждения. Так как i_в и R_а × i_в малы, то падение напряжения от i_в в цепи якоря практически не оказывает влияния на напряжение на зажимах генератора. Поэтому указанные характеристики получаются практически такими же, как и у генератора независимого возбуждения. Построение этих характеристик с помощью х. х. х. и характеристического треугольника также производится аналогичным образом.

В заключение можно отметить, что характеристики и свойства генераторов независимого и параллельного возбуждения мало отличаются друг от друга. Единственное заметное отличие заключается в некотором расхождении внешних характеристик в пределах от I = 0 до I = I_н. Более сильное расхождение этих характеристик при I намного больше I_н не имеет значения, поскольку в таких режимах машины в условиях эксплуатации, как правило, не работают.

Источник: Вольдек А. И., «Электрические машины. Учебник для технических учебных заведений» – 3-е издание, переработанное – Ленинград: Энергия, 1978 – 832с.

Источник

Генератор с параллельным возбуждением

Генератор с параллельным возбуждением

Генератор с параллельным возбуждением. В генераторе параллельного возбуждения(рис.2.5) обмотка возбуждения подключается параллельно обмотке якоря, так что питание подается от самого генератора. Такая работа возможна благодаря самоподдержке машины. Это следующее: сердечник полюса машины обычно имеет остаточный магнитный поток 0st все time. As якорь вращается, этот поток производит небольшое е в обмотке якоря. d. s H0st, под его воздействием в обмотке возбуждения появляется небольшой ток/ В. Этот ток создает n. и возбуждение, следовательно, дополнительный поток Fd. В зависимости от направления тока в обмотке возбуждения магнитный поток PD будет либо идти против Fost, уменьшать Fost, либо ориентироваться соответственно. Самовозбуждение возможно только в согласованном направлении потока Фд и ф0st, но Полюсный поток Ф = ф0st + фд increases.

Это связано с тем, что в данном генераторе напряжение изменяется за счет уменьшения тока возбуждения, а также реакции якоря и внутреннего падения напряжения. Людмила Фирмаль

Ордината между кривыми 1 и 2 определяет величину индуцированного падения напряжения в обмотке Возбуждение-и действует как мера интенсивности продолжающегося процесса самовозбуждения. Очевидно, что этот процесс заканчивается, когда разница составляет Y01— / B / # col1. То есть, когда характеристики/и 2 пересекаются (точка а), она становится нулевой. ти АБ ти «^71ёа,-об-тг (2.3） Угол наклона прямой OA относительно оси абсцисс определяется из треугольника OAB. Где ЕП масштабы напряжения, в / мм GPX-это текущий масштаб,/ мм. Из уравнения (2.3) следует, что касательная наклона характеристики (абсцисса= (/)) прямо пропорциональна сопротивлению возбуждения circuit. As сопротивление цепи возбуждения увеличивается (угол реостата увеличивается, и если линейная часть токовой характеристики болта и характеристика холостого хода совпадают, то она будет равна критическому значению АКРА).

Обычно ток возбуждения составляет небольшую часть номинального значения, поэтому холостая характеристика генератора параллельного возбуждения, которая осуществляется относительно напряжения на клеммах, не является характеристикой Э. Д. С. Людмила Фирмаль

Образовательный сайт для студентов и школьников

Копирование материалов сайта возможно только с указанием активной ссылки «www.lfirmal.com» в качестве источника.

© Фирмаль Людмила Анатольевна — официальный сайт преподавателя математического факультета Дальневосточного государственного физико-технического института

Источник

Некоторые положения теории. Генераторы параллельного и смешанного возбуждения относятся к группе генераторов с самовозбуждением

Генераторы параллельного и смешанного возбуждения относятся к группе генераторов с самовозбуждением. Отличительной особенностью их является включение обмотки возбуждения параллельно якорю. В этом случае ток возбуждения оказывается в зависимости от напряжения на зажимах генератора:

(28)

где R_в – полное сопротивление цепи возбуждения;

r_в – собственное сопротивление обмотки возбуждения;

R_р – сопротивление регулировочного реостата в цепи возбуждения.

Принцип самовозбуждения заключается в том, что под действием слабого остаточного магнитного потока в обмотке якоря наводится незначительная остаточная ЭДС, которая вызывает появление незначительного тока возбуждения. Этот ток, в свою очередь, вызывает увеличение магнитного потока и, следовательно, ЭДС и тока возбуждения. В связи с этим напряжение на зажимах генератора лавинообразно нарастает.

Процесс самовозбуждения протекает лишь при соблюдении определенных условий. Причинами отказа могут быть:

– обрыв цепи возбуждения;

– слишком большое сопротивление в цепи возбуждения, больше критичес-кого для данной частоты вращения;

– слишком большая нагрузка, малое сопротивление в цепи якоря;

– недостаточная частота вращения при данном сопротивлении цепи возбуждения;

– неправильное включение обмотки возбуждения, магнитный поток возбуж-дения направлен встречно остаточному;

– отсутствие остаточного потока.

Зависимость тока возбуждения от напряжения на зажимах генераторов пос-тоянного тока с параллельным возбуждением приводит к большему процентному изменению напряжения. Внешние характеристики имеют меньшую жесткость, чем у генераторов с независимым возбуждением. Для компенсации этого фактора в цепь якоря часто включается подмагничивающая обмотка последовательного возбуж-дения. В этом случае говорят о генераторах со смешанным возбуждением, ЭДС которых

где Ф_ш и Ф_с – соответственно магнитные потоки параллельной (шунтовой) и пос-ледовательной (сериесной) обмоток возбуждения.

Знак плюс в (29) говорит о согласном включении обмоток возбуждения. При этом основную роль в создании потока возбуждения играет шунтовая обмотка, сериесная же является вспомогательной, для компенсации снижения напряжения с ростом тока якоря.

Встречное включение обмоток (знак минус в (29)) приводит к более резкому снижению напряжения. Это явление используют лишь в некоторых специальных машинах.

Экспериментальная часть

1) Ознакомиться с рабочим местом, приборами, испытуемой машиной и запи-сать паспортные данные.

2) Собрать схему, приведенную на рис. 25.

4) Снять внешнюю и регулировочную характеристики при параллельном возбуждении.

5) Снять внешние и регулировочные характеристики при смешанном воз-буждении с разной полярностью подключения последовательной обмотки.

Расчеты и построения

1) Построить характеристику х.х., определить остаточную ЭДС, коэффициент насыщения и собственное сопротивление цепи шунтовой обмотки возбуждения.

2) Построить на одном графике внешние характеристики для генераторов неза-висимого, параллельного и смешанного возбуждения при согласном и встречном включении последовательной обмотки возбуждения.

3) Построить на одном графике регулировочные характеристики генераторов параллельного и смешанного возбуждения.

4) Рассчитать предельно допустимое сопротивление реостата R_р в цепи возбуждения.

Методические указания

Для проведения экспериментальной части работы собирается схема, при-веденная на рис. 25. В первой части работы при испытаниях генератора с па-раллельным возбуждением ключ S должен быть замкнут. При его отсутствии в схеме обмотка последовательного возбуждения вообще не включается.

Характеристику х.х. начинают снимать с максимального тока возбуждения, который плавно снижается до нуля (отмечаются 5–6 точек). При i_в = 0 записывается значение остаточной ЭДС, и ток возбуждения также плавно увеличивается до первоначального значения (5–6 замеров).

Изменить направление тока возбуждения в данном случае невозможно.

За расчетную характеристику х.х. принимают среднюю линию полученной экспериментально петли, проводя ее через начало координат (пунктирная линия на рис. 26).

По уравнению (27) ток возбуждения пропорционален напряжению на зажимах генератора, поэтому по характеристике х.х. можно найти сопротивление цепи воз-буждения. Если при этом ток возбуждения максимален, то R_р = 0, отсюда r_в = E₀/i_в.м.

Сопротивление цепи возбуждения пропорционально тангенсу угла наклона характеристики возбуждения: r_в ≈ 2tgα. Таким образом, проведя касательную к характеристике х.х. в начале координат ОН, можно определить критическое сопро-тивление, при котором процесс самовозбуждения становится невозможным:

(30)

где m_u – масштаб напряжений по оси ординат, В/мм;

m_t – масштаб токов по оси абсцисс, А/мм.

Из формулы (30) легко найти предельно допустимое сопротивление регулиро-вочного реостата:

Коэффициент насыщения магнитной цепи генератора можно найти по уравнению (23).

Внешняя характеристика генератора с параллельным возбуждением снима-ется по методике, изложенной в лабораторной работе 6. Отличием является лишь условие R_в = const. Для этого рекомендуется установить максимальный ток возбуж-дения и в процессе опыта больше не менять сопротивление реостата R_р. Опытные данные заносятся в табл. 11.

Рис. 26

Генераторы с параллельным возбуждением обладают более мягкой внешней характерис-тикой, процентное изменение напряжения таких генераторов составляет 15–20%. Снижение напряжения с ростом нагрузки происходит в результате одновременного дейст-вия трех факторов: 1) внутреннее падение напряжения в якор-ной цепи; 2) размагничивающее действие реакции якоря; 3) зависимость тока возбуждения от напря-жения на зажимах генератора. Для снятия регулировочной характеристи-ки в данном случае рекомендуется иной порядок работы. В режиме х.х. установите напряжение

(0,6–0,8)U_н, данные запишите в табл. 11. Затем, включив одну ступень нагрузочного

реостата R_н, изменением тока возбуждения вновь установите заданное напряжение и запишите полученные результаты. Таким образом снимается вся характеристика, пока можно поддержать заданное напряжение. Если количество экспериментальных точек слишком мало (менее трех), необходимо повторить опыт при меньшем напряжении.

Таблица экспериментальных данных при параллельном возбуждении

На этом испытания генератора параллельного возбуждения заканчиваются.

Для перехода на смешанное возбуждение в цепь якоря необходимо включить обмотку последовательного возбуждения. Для этого достаточно отключить ключ S, при его наличии в схеме. Если обмотка последовательного возбуждения СС вообще не была включена, разорвите в любом месте цепь якоря и включите ее в разрыв цепи.

Перед началом испытаний необходимо проверить полярность включения обмотки последовательного возбуждения. Для этого установите максимальное напряжение в режиме х.х. и включите все ступени нагрузочного реостата. Если при этом напряжение на зажимах генератора будет изменяться незначительно (в некоторых случаях даже повышаться), обмотка последовательного возбуждения включена согласно с шунтовой обмоткой. Если напряжение резко снижается, включение сериесной обмотки встречное. Никаких записей при этом производить не нужно.

Таблица экспериментальных данных при смешанном возбуждении

Внешние и регулировочные характеристики снимаются по описанной выше методике. При этом необходимо выполнять лишь одно условие: все однотипные характеристики должны начинаться с одной точки. Иначе говоря, для внешних и регулировочных характеристик при I_а = 0 устанавливается то же напряжение, что и в случае параллельного возбуждения. Это позволит в дальнейшем сравнивать характеристики и сделать выводы о свойствах генераторов при различных системах возбуждения.

Для перехода от одного типа включения сериесной обмотки к другому достаточно переключить ключ S, если он имеется в схеме, или, остановив машину, изменить включение клемм СС на противоположное.

В отчете по данной работе должны быть даны письменные ответы на все контрольные вопросы.

Контрольные вопросы

1) Что означают понятия «параллельное», «смешанное» возбуждение?

2) Какая из обмоток называется шунтовой (сериесной)?

3) Какая из обмоток возбуждения является основной (вспомогательной)?

4) Какое включение обмоток (согласное, встречное) обычно используется?

5) Какие причины вызывают снижение напряжения генераторов с парал-лельным возбуждением при возрастании нагрузки?

6) Каковы причины, вызывающие нарушение процесса самовозбуждения ге-нераторов с параллельным и смешанным возбуждением?

7) Можно ли генератор с параллельным возбуждением перевести на незави-симое возбуждение и наоборот?

Лабораторная работа 9

ИСПЫТАНИЯ ЭЛЕКТРОМАШИННОГО УСИЛИТЕЛЯ ПОПЕРЕЧНОГО ПОЛЯ

Ц е л ь р а б о т ы: ознакомиться со схемой и принципом работы электро-машинного усилителя поперечного поля, провести исследования его свойств по основным характеристикам [1, c. 321–327; 2, c. 221–224].

Основные положения теории

В настоящее время все более широкое развитие приобретает автоматизация различных производственных процессов. При этом на первый план выступают вопросы автоматического регулирования. Одним из элементов систем автома-тического регулирования является электромашинный усилитель (ЭМУ). На-ибольшее распространение нашли ЭМУ поперечного поля, исследованию которых посвящена настоящая работа.

Электромашинный усилитель поперечного поля представляет собой генератор постоянного тока с независимым возбуждением, обычно двухполюсного ис-полнения. Принципиальным отличием ЭМУ от обычного генератора является ус-тановка на коллекторе двух комплектов щеток, один из которых располагается как в обычных генераторах на продольной оси d-d, другой – на поперечной оси q-q машины (рис. 27).

К «продольным» щеткам d-d присоединена нагрузка R_н, а «поперечные» щетки q-q замкнуты накоротко.

Обмотка возбуждения, называемая в ЭМУ обмоткой управления ОУ, расположена на продольной оси. При протекании по ОУ относительно небольшого тока управления (тока возбуждения) i_у создается продольный магнитный поток Ф_dу.

Поскольку щетки q-q замкнуты накоротко, то даже при незначительной ве-личине наведенной ЭДС E_q по якорю и щеткам q-q потечет достаточно большой ток I_q, так как сопротивление обмотки якоря и щеточного контакта невелико. Этот ток, протекая по обмотке якоря, создает поток реакции якоря Ф_qа, направленный по поперечной оси машины q-q.

При вращении якоря ЭМУ в магнитном поле Ф_dу, созданном обмоткой уп-равления, в обмотке якоря будет индуктироваться ЭДС E_q, максимальное значение которой будет между щетками q-q, расположенными перпендикулярно к направлению магнитного потока Ф_dу.

Поскольку щетки q-q замкнуты накоротко, то даже при незначительной величи-не наведенной ЭДС E_q по якорю и щеткам q-q потечет достаточно большой ток I_q, так как сопротивление об-мотки якоря и щеточного контакта невелико. Этот ток, протекая по обмотке якоря,

Рис. 27 создает поток реакции якоря

Ф_qа, направленный по поперечной оси машины q-q.

В свою очередь, поток Ф_qа индуктирует в обмотке якоря ЭДС E_а, макси-мальное значение которой будет между щетками d-d, расположенными перпен-дикулярно к данному потоку. Поток Ф_qа значительно больше Ф_dу, следовательно, и ЭДС на щетках d-d E_а значительно больше ЭДС E_q.

Если к «продольным» щеткам подключить нагрузку R_н, то под действием ЭДС E_а по внешней цепи потечет достаточно большой ток I_а. Таким образом, на сопротивлении нагрузки выделяется мощность P_а = U_аI_а, во много раз превышаю-щая мощность P_у = U_уI_у, подведенную к обмотке управления.

Отношение выходной мощности P_а к входной Р_у называется коэффициентом усиления ЭМУ

(31)

Правильная настройка ЭМУ заключается в следующем. Ток внешней цепи I_а, протекая по обмотке якоря, также создает поток реакции якоря Ф_dа, направленный теперь уже по продольной оси машины. Этот поток действует встречно первоначальному потоку возбуждения (управления) Ф_dу, причем поток Ф_dа во много раз больше потока управления Ф_dу. Следовательно, нормальная работа ЭМУ возможна лишь в случае компенсации потока продольной реакции якоря Ф_dа. Для этих целей служит компенсационная обмотка КО, обтекаемая током внешней цепи I_а. Компенсационная обмотка создает свой поток Ф_dу, направленный встречно потоку реакции якоря Ф_dа.

Для возможности регулирования степени компенсации продольного потока реакции якоря компенсационная обмотка выполняется с заведомо большей намагничивающей силой, величина которой затем регулируется с помощью шунтирующего реостата R_ш, изменяющего величину тока, протекающего по компенсационной обмотке.

Иногда для увеличения поперечного потока в цепь щеток q-q включается дополнительная подмагничивающая обмотка.

Как было отмечено выше, мощность на выходе ЭМУ во много раз превышает мощность на входе (подведенную к обмотке управления).

Экспериментальная часть

1) Познакомиться со схемой экспериментальной установки, назначением ее элементов и методикой проведения эксперимента.

2) Снять общую характеристику х.х. усилителя E_а = f(i_у).

3) Произвести настройку ЭМУ для условия нормальной компенсации про-дольной реакции якоря и снять внешнюю характеристику ЭМУ U_а = f(I_а).

4) Снять данные для расчета коэффициента усиления (при нормальной компенсации).

5) Снять внешние характеристики при условии недо- и перекомпенсации.

Расчеты и построения

1) Построить характеристику х.х.

2) Построить (на одном графике) снятые внешние характеристики при раз-личных условиях компенсации Ф_dа.

3) Построить (на одном графике) зависимости I_q= f(I_a) при различных усло-виях компенсации Ф_dа.

4) Рассчитать общий коэффициент усиления ЭМУ и коэффициенты усиления по каскадам.

5) Определить коэффициент насыщения магнитной цепи ЭМУ.

Методические указания

Схема экспериментальной установки приведена на лабораторном стенде. Перед началом работы необходимо ознакомиться с назначением всех коммутационных и регулировочных аппаратов и измерительных приборов.

Приводом ЭМУ на некоторых лабораторных стендах являются двигатели постоянного тока с параллельным возбуждением, при пуске которых в цепь якоря необходимо ввести пусковой реостат R_п=15–30 Ом (рис. 28). После раскручивания усилителя реостат должен быть выведен.

На других лабораторных стендах приводом служат асинхронные двигатели прямого пуска.

После раскручивания ЭМУ следует проверить правильность направления вращения и при необходимости реверсировать двигатель (после полной остановки ЭМУ). Для этого нужно либо изменить полярность включения обмотки возбуждения (клеммы ШШ), либо поменять включение двух любых фаз, если приводом является асинхронный двигатель.

При снятии характеристики х.х. нагрузочный реостат должен быть выключен, поперечная цепь замкнута. Снимается только восходящая ветвь при плавном увеличении тока управления до значения E_а = (1,3–1,5)U_н. Необходимо снять не менее 6–8 точек, данные заносятся в табл. 13.

Источник