Характеристики генераторов постоянного тока (ГПТ)

Генератор постоянного тока характеризуется следующими номинальными параметрами: номинальным напряжением Uн, мощностью Pн, токами Iн и током возбуждения Iвн – это те максимальные величины, которые обеспечивают длительную работу генератора без его перегрева. В процессе эксплуатации режим работы генератора может изменяться, поэтому для анализа работы генератора используют различные характеристики. Все характеристики снимаются при постоянной частоте вращения первичного двигателя  

Характеристика холостого хода  - зависимость ЭДС (напряжения на зажимах якоря в режиме холостого хода) от тока возбуждения (рис. 4.7).

. При постоянной скорости вращения ЭДС Е пропорциональна магнитному потоку Ф, который пропорционален индукции магнитного поля В  Намагничивающий ток (ток возбуждения) пропорционален напряжённости магнитного поля  Следовательно, характеристика холостого хода E=f(Iв) повторяет кривую намагничивания B=f(H). Если Iв = 0, то благодаря остаточному магнитному потоку на зажимах якоря возникает небольшая ЭДС Eo , которая составляет 2-6% номинального напряжения машины.

Форма характеристики холостого хода позволяет судить о магнитных свойствах машины.

Основной характеристикой ГПТ является его внешняя характеристика.

    Внешняя характеристика U = f (I) – зависимость напряжения на выходе генератора от тока нагрузки при I_в = const.

    Регулировочная характеристика - I_в = f (I) – зависимость тока возбуждения от тока нагрузки при U = const.

              E = k∙Ф∙ω , при ω = const

    Вид этой характеристики определяется кривой намагничивания - магнитными свойствами машины.

Нагрузочная характеристика проходит ниже характеристики холостого хода из-за падения напряжения в цепи якоря  и реакции якоря.

    Внешняя характеристика  генератора независимого возбуждения представлена на рис 4.8 а.

Снижение напряжения на зажимах генератора в номинальном режиме относительно режима холостого хода

У генератора параллельного возбуждения (рис 4.8 б) с ростом нагрузки падение напряжения происходит более интенсивно не только за счет падения напряжения в обмотке якоря и реакции якоря, но и за счет заметного уменьшения тока возбуждения при снижении напряжения на этой обмотке.

При дальнейшем увеличении нагрузки (уменьшении нагрузочного сопротивления) наступает критический момент I_кр = (2-3)% I_н , при котором внешняя характеристика делает петлю, и дальнейшее уменьшение нагрузочного сопротивления приводит к уменьшению напряжения на зажимах якоря и тока возбуждения до нуля. Если внешнее сопротивление равно нулю (короткое замыкание) , то ток короткого замыкания I_к < I_н .

Рис 4.8 Внешние характеристики генератора: а – независимого; б – параллельного ; в – смешанного; г – последовательного возбуждения

У генератора со смешанном возбуждением (рис 4.8 в) имеется две обмотки возбуждения. Ток нагрузки в последовательной обмотке возбуждения создает дополнительный магнитный поток, что позволяет компенсировать снижение напряжения на зажимах генератора от реакции якоря и от падения напряжения в сопротивлениях якоря и последовательной обмотки возбуждения. В генераторе смешанного возбуждения с ростом нагрузки напряжение на его зажимах можно не только поддерживать постоянным, но даже увеличивать.

У генератора последовательного возбуждения ток возбуждения равен току нагрузки, поэтому его внешняя характеристика (рис 4.8г) близка к нагрузочной характеристике генератора независимого возбуждения (рис 4.7).

Регулировочная характеристика показывает, как следует изменять ток возбуждения, чтобы поддерживать постоянным напряжение на зажимах якоря. С увеличением нагрузки, чтобы компенсировать возрастающее падение напряжения в обмотке якоря, ослабление и искажение основного магнитного поля от реакции якоря , необходимо увеличивать ток возбуждения.

Рис 4.9.  Регулировочная характеристика