- ПРИНЦИП ДІЇ ГЕНЕРАТОРА ПОСТІЙНОГО СТРУМУ Генераторами називають електричні машини, що перетворять...
- ЗОВНІШНЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ТЯГОВОГО ГЕНЕРАТОРА
ПРИНЦИП ДІЇ ГЕНЕРАТОРА ПОСТІЙНОГО СТРУМУ
Генераторами називають електричні машини, що перетворять механічну енергію в електричну. Принцип дії електричного генератора заснований на використанні явища електромагнітної індукції, яке полягає в наступному. Якщо в магнітному полі постійного магніту переміщати провідник так, щоб він перетинав магнітний потік, то в провіднику виникне електрорушійна сила (е.р.с.), звана е.р.с індукції (індукція від латинського слова inductio - наведення, спонукання), або индуктированной е.р.с. Електрорушійна сила виникає і в тому випадку, коли провідник залишається нерухомим, а переміщається магніт. Явище виникнення индуктированной е.р.с. в провіднику називається електромагнітної індукції. Якщо провідник, в якому індукується е.р.с., включити в замкнутий електричний ланцюг, то під дією ЕРС по ланцюгу потече струм, званий индуктироваться струмом.
Дослідним шляхом встановлено, що величина индуктированной е.р.с., що виникає в провіднику при його русі в магнітному полі, зростає зі збільшенням індукції магнітного поля, довжини провідника і швидкості його переміщення. Индуктированная е.р.с. виникає тільки тоді, коли провідник перетинає магнітне поле. При русі провідника уздовж магнітних силових ліній е.р.с. в ньому не индуктируется. Напрямок индуктированной е.р.с. і струму найпростіше визначити за правилом правої руки (рис. 131): якщо долоню правої руки тримати так, щоб в неї входили магнітні силові лінії поля, відігнутий великий палець показував би напрямок руху провідника, то інші витягнуті пальці вкажуть напрямок дії индуктированной е. д.с. і напрямок струму в провіднику. Магнітні силові лінії спрямовані від північного полюса магніту до південного.
Мал. 131. Визначення напрямку индуктированной е.р.с. за правилом правої руки
Маючи загальне уявлення про електромагнітної індукції, розглянемо принцип дії найпростішого генератора (рис. 132). Провідник у вигляді рамки з мідного дроту укріплений на осі і поміщений в магнітне поле. Кінці рамки приєднані до двох ізольованим одна від одної половин (півкільцями) одного кільця. Контактні пластини (щітки) ковзають по цьому кільцю. Таке кільце, що складається з ізольованих півкілець, називають колектором, а кожне півкільце - пластиною колектора. Щітки на колекторі повинні бути розташовані таким чином, щоб вони при обертанні рамки одночасно переходили з одного півкільця на інше як раз в ті моменти, коли е.р.с, індукована в кожній стороні рамки, дорівнює нулю, т. Е. Коли рамка проходить своє горизонтальне положення.
Мал. 132. Найпростіший генератор постійного струму
За допомогою колектора змінна е.р.с., індукована в рамці, випрямляється, і у зовнішній ланцюга створюється постійний по напрямку струм.
Приєднавши до контактних пластин зовнішню ланцюг з електровимірювань приладом, що фіксує величину индуктируемого струму, переконаємося, що розглянуте пристрій дійсно є генератором постійного струму.
У будь-який момент часу t е.р.с. Е (рис 133), що виникає в робочій стороні Л рамки, протилежна за напрямком е.р.с, що виникає в робочій стороні Б. Напрямок е.р.с. в кожній стороні рамки легко визначити, скориставшись правилом правої руки. Е.р.с, індукована всій рамкою, дорівнює сумі е.р.с, що виникають в кожній її робочій стороні. Величина е.р.с в рамці безперервно змінюється. У той час, коли рамка підходить до свого вертикального положення, кількість силових ліній, що перетинаються провідниками в 1 с, буде найбільшим і в рамці индуктируется максимальна е.р.с. Коли рамка проходить горизонтальне положення, її робочі боку ковзають уздовж силових ліній, не перетинаючи їх, і е.р.с. НЕ индуктируется. У період руху боку Б рамки до південного полюса магніту (рис. 133, а, б) струм в ній спрямований на нас. Цей струм проходить через півкільце, щітку 2, вимірювальний прилад до щітки / верб сторону А рамки. У цій стороні рамки ток индуктируется в напрямку від нас. Свого максимального значення е.р.с. в рамці досягає тоді, коли боку її розташовані безпосередньо під полюсами (рис. 133, б).
Мал. 133. Схема роботи генератора постійного струму
При подальшому обертанні рамки е.р.с. в ній зменшується і через чверть обороту стає рівною нулю (рис. 133, в). В цей час щітки переходять з одного півкільця на інше. Таким чином, за першу половину обороту рамки кожне півкільце колектора стикалося тільки з однієї щіткою. Струм проходив по зовнішньому ланцюзі в одному напрямку від щітки 2 до щітки 1. Будемо продовжувати обертати рамку. Електрорушійна сила в рамці знову починає зростати, так як її робочі боку перетинатимуть магнітні силові лінії. Проте напрям ЕРС змінюється на протилежне, тому що провідники перетинають магнітний потік у зворотному напрямку. Струм, індукований в стороні А рамки, спрямований тепер на нас. Але з огляду на те, що рамка обертається разом з колектором, півкільце, поєднане зі стороною А рамки, стикається тепер не зі щіткою 1, а з щіткою 2 (рис. 133, г) і по зовнішньому ланцюзі проходить струм того ж спрямування, як і у час першої половини обороту. Отже, колектор випрямляє струм, т. Е. Забезпечує проходження индуктируемого струму в зовнішньому ланцюзі в одному напрямку. До кінця останньої чверті обороту (рис. 133, д) рамка зайняв свою попередню позицію (див. Рис. 133, а), після чого весь процес зміни струму в ланцюзі повторюється.
Таким чином, між щітками 2 і 1 діє постійна по напрямку е.р.с, і струм по зовнішньому ланцюзі завжди проходить в одному напрямку - від щітки 2 до щітки 1. Хоча цей струм залишається постійним у напрямку, він змінюється за величиною, т . е. пульсує. Такий струм практично важко використовувати.
Розглянемо, як можна отримати струм з невеликою вібрацією, т. Е. Струм, величина якого при роботі генератора мало змінюється. Уявімо собі генератор, що складається з двох розташованих перпендикулярно один до іншого витків (рис. 134). Початок і кінець кожного витка приєднані до колектора, що складається тепер з чотирьох колекторних пластин.
Мал. 134. двохвитковий генератор постійного струму
При обертанні цих витків в магнітному полі в них виникає е.р.с. Однак индуктироваться в кожному витку е.р.с. досягають своїх нульових і максимальних значень не одночасно, а пізніше одна інший на час, відповідне повороту витків на чверть повного обороту, т. е. на 90 °. У положенні, зображеному на рис. 134, в витку 1 виникає максимальна е.р.с, рівна Емах. В витку 2 е. д. з. НЕ индуктируется, так як його робочі боку ковзають уздовж магнітних силових ліній, не перетинаючи їх. Величини е.р.с витків показані на рис. 135. У міру повороту витків е.р.с витка 1 убуває. Коли витки повернуться на 1/8 обороту, е.р.с. витка 1 стане рівною Emin. У цей момент відбувається перехід щіток на другу пару колекторних пластин, з'єднаних з витком 2. Виток 2 вже повернувся на 1/8 обороту, перетинає магнітні силові лінії і в ньому індукує е.р.с, рівна тій же величині Емах. При подальшому повороті витків е.р.с. витка 2 зростає до максимальної величини Емах. Таким чином, щітки виявляються весь час з'єднаними з витками, в яких індукується е.р.с. величиною від Emin до Емах.
Мал. 135. Криві пульсації електрорушійної сили двухвиткового генератора
Струм у зовнішньому ланцюзі генератора виникає в результаті дії сумарної ЕРС Тому він протікає безперервно і тільки в одному напрямку. Струм, як і раніше, буде пульсуючим, однак пульсація виходить значно менше, ніж при одному витку, так як е.р.с. генератора не знижується до нуля.
Збільшуючи число провідників (витків) генератора і відповідно число колекторних пластин, можна зробити пульсації струму дуже малими, т. Е. Струм за величиною стане практично постійним. Наприклад, вже при 20 колекторних пластинах коливання е.р.с. генератора не перевищать 1% середнього значення. У зовнішній ланцюга отримаємо струм, практично постійний за величиною.
Разом з тим легко бачити, що генератор, зображений на рис. 134, має і дуже суттєвий недолік. У кожний певний момент часу зовнішня ланцюг приєднана за допомогою щіток лише до одного витка генератора. Другий виток в цей же момент часу абсолютно не використовується. Електрорушійна сила, індукована в одному витку, дуже мала, а значить і потужність генератора буде невеликою.
Для безперервного використання всіх витків їх з'єднують між собою послідовно. З цією ж метою число колекторних пластин зменшують до кількості витків обмотки. До кожної колекторної пластини приєднують кінець одного і початок наступного витка обмотки. Витки в цьому випадку є послідовно з'єднані джерела електричного струму і утворюють обмотку якоря генератора. Тепер електрорушійна сила генератора дорівнює сумі е.р.с, індукованих в витках, включених між щітками. Крім послідовної, існують і інші схеми з'єднання витків обмотки. Число витків береться досить великим, щоб отримати необхідну величину е.р.с. генератора. Тому і колектори тепловозних електричних машин виходять з великою кількістю пластин.
Таким чином, завдяки великому числу витків обмотки вдається не тільки згладити пульсації напруги і струму, а й підвищити значення индуктируемой генератором ЕРС
Вище було розглянуто електричний генератор, що складається з постійних магнітів і одного або декількох витків, в яких виникає струм. Для практичних цілей такі генератори непридатні, так як від них неможливо отримати велику потужність. Пояснюється це тим, що створюваний постійним магнітом магнітний потік дуже малий. Крім того, простір між полюсами створює для магнітного потоку значний опір. Магнітний потік ще більш послаблюється. Тому в потужних генераторах, до яких відносяться й тепловозні, застосовуються електромагніти, що створюють сильний магнітний потік збудження (рис. 136). Для зменшення магнітного опору магнітопровода генератора витки обмотки розміщують на сталевому циліндрі, який заповнює майже весь простір між полюсами.
Цей циліндр з вміщеній на ньому обмоткою і колектором називається якорем генератора.
Мал. 136. Схема генератора з електромагнітної системою збудження і сталевим масивним якорем
Обмотка збудження генератора розташована на сердечниках головних полюсів. При проходженні по ній струму створюється магнітне поле, зване полем головних полюсів. При розімкнутому зовнішньому ланцюзі генератора магнітні силові лінії розташовуються в полюсах і якорі симетрично вертикальної осі (рис. 137, а). Для з'ясування особливостей роботи електричної машини введемо поняття про геометричній і фізичної нейтральний.
Геометричній нейтраллю називається лінія, проведена через центр якоря перпендикулярно осі протилежних полюсів (горизонтальна лінія 01-01). Фізична нейтраль є умовну лінію, що розділяє зони впливу північного і південного полюсів на обмотку якоря і проходить перпендикулярно напрямку магнітного потоку електромашини.
У провіднику обмотки, який при обертанні якоря проходить фізичну нейтраль, е.р.с. НЕ индуктируется, так як такий провідник ковзає уздовж магнітних силових ліній, не перетинаючи їх. У разі відсутності струму в якорі (див. Рис. 137, а) фізична нейтраль n-n збігається з геометричною нейтраллю.
Мал. 137. Реакція якоря.
а - магнітний потік головних полюсів; б - магнітний потік, створюваний обмоткою якоря; в - сумарний магнітний потік навантаженого генератора
При замиканні зовнішнього ланцюга електричної машини ток піде і по обмотці якоря. Весь якір в цьому випадку буде являти собою потужний електромагніт, що складається з сталевого сердечника і обмотки, по якій проходить струм. Отже, крім потоку полюсів, в навантаженому генераторі існує другий магнітний потік, званий потоком якоря (рис. 137, б). Магнітний потік якоря спрямований перпендикулярно потоку головних полюсів. Обидва магнітних потоку накладаються один на одного і утворюють сумарний, або результуючий, поле, показане на рис. 137, ст. Напрямок магнітного поля генератора в результаті дії поля якоря зміщується в бік обертання якоря. В ту ж сторону зміщується і фізична нейтраль, яка займає в цьому випадку положення n1-n1.
Вплив магнітного поля якоря на поле полюсів називається реакцією якоря. Реакція якоря негативно позначається на роботі генератора. Щітки М-М електричної машини повинні бути завжди встановлені у напрямку фізичної нейтралі. Тому доводиться зміщувати щітки генератора по відношенню до геометричної нейтрали на деякий кут Р (рис. 137, в), так як в противному випадку між щітками і колектором виникає сильне іскріння. Іскріння викликає подгара поверхні колектора і щіток і виводить їх з ладу. Чим більше струм якоря, тим сильніше виявляється реакція якоря, тим на більший кут необхідно зрушувати щітки. При частих змінах навантаження тепловозного генератора довелося б майже безперервно змінювати положення його щіток.
Реакція якоря не тільки зміщує магнітне поле головних полюсів, але і частково послаблює його, що призводить до зменшення индуктируемой генератором е. д. з.
Для ослаблення реакції якоря в генераторах між основними полюсами встановлюються додаткові полюси, а іноді з цією ж метою в полюсні наконечники головних полюсів закладають компенсаційну обмотку. Додаткові полюси створюють додаткове магнітне поле, яке в зонах установки щіток направлено назустріч полю якоря, внаслідок чого дію його нейтралізується (рис. 138).
Мал. 138. Схема генератора з додатковими полюсами
Однак цим не органічівается позитивний вплив додаткових полюсів на роботу генератора. Після проходу через нейтраль генератора напрямок струму в кожному витку обмотки (див. Рис. 137) дуже швидко змінюється на протилежне. На нейтрали виток виявляється замкнутим накоротко щітками. Такий виток називають коммутирующим (Комутація від латинського слова commutatio - зміна, зміна). У комутуючих витках (секціях) обмотки якоря внаслідок дуже швидкого зміни напрямку струму виникає досить велика е.р.с. самоіндукції і взаємоіндукції, яку називають реактивної е.р.с. Ця е.р.с. в комутуючих секціях посилюється дією магнітного потоку якоря, який вони перетинають. Дія реактивної е.р.с. призводить до сильного іскріння щіток. Додаткові полюси розраховують так, щоб їх магнітний потік був дещо більше магнітного потоку якоря. Завдяки цьому в комутуючих секціях индуктируется додаткова е.р.с. Нова е.р.с. має напрям, протилежний реактивної е.р.с., і гасить її, запобігаючи інтенсивне іскріння.
Магнітне поле якоря змінюється зі зміною навантаження (струму) генератора, тому для його нейтралізації необхідно змінювати і поле компенсаційних пристроїв. Обмотку додаткових полюсів включають послідовно з обмоткою якоря, і по ній проходить весь струм якоря. Зі збільшенням струму генератора зростає магнітний потік якоря, але разом з цим зростає і компенсуючий його магнітний потік додаткових полюсів.
Компенсаційна обмотка дозволяє додатково поліпшити розподіл магнітного потоку в електричній машині. Так, з рис. 137 легко бачити, що в результаті дії реакції якоря магнітний потік головних полюсів стає нерівномірним - з одного боку полюса він посилюється, а з іншого - послаблюється. Це призводить до нерівномірного навантаження якірної обмотки, частина витків виявиться перевантаженою, погіршуються умови роботи щіток.
За допомогою компенсаційної обмотки, розташованої на головних полюсах, усувається спотворення магнітного потоку безпосередньо під головними полюсами. Однак одночасне застосування додаткових полюсів і компенсаційної обмотки значно ускладнює конструкцію електричних машин. Якщо вдається здійснити задовільну роботу електричної машини за допомогою застосування додаткових полюсів, то компенсаційну обмотку намагаються не застосовувати. Компенсаційні обмотки знайшли практичне застосування лише в потужних електричних машинах. Спочатку тяговий генератор тепловоза ТЕЗ мав як додаткові полюси, так і компенсаційну обмотку. Згодом магнітна система тягового генератора була змінена і на тепловозах ТЕЗ відмовилися від компенсаційної обмотки.
Основні показники РОБОТИ ГЕНЕРАТОРА
Величина е.р.с, индуктируемой генератором, прямо пропорційна магнітному потоку Ф, створюваному головними полюсами, і частоті обертання якоря п:
де С - Постійний коефіцієнт, что враховує число вітків обмотки якоря, число пар полюсів и інші постійні величини, что характеризують Сейчас генератор. Напруга на вивід генератора менше его е.р.с. на величину Падіння напруги в ланцюзі якоря. Падіння напруги в ланцюзі якоря визначається за законом Ома і дорівнює добутку струму якоря I я на опір ланцюга якоря R я. Отже, напруга на виводах генератора
Загальний опір кола якоря складається з опорів обмотки якоря, послідовної обмотки збудження, обмотки додаткових полюсів, щіток і переходів між колектором і щітками.
Падіння напруги в ланцюзі якоря дуже невелике, тому що опір обмотки якоря мало. Тому напруга генератора буває лише незначно менше його е.р.с. З цих двох формул також випливає, що величину е.р.с. генератора і напруги на його затисках можна змінювати двома способами: зміною магнітного потоку полюсів або частоти обертання якоря.
Віддається в зовнішній ланцюг потужність генератора в кіловатах:
Потужність, що віддається генератором, завжди менше потужності, що витрачається на обертання якоря і збудження, тому що всередині генератора відбуваються втрати енергії. До цих втрат відносяться механічні втрати (тертя в підшипниках, тертя колектора про щітки), втрати на нагрів проводів обмотки якоря і обмотки збудження, магнітні втрати і т. Д.
Ставлення корисної потужності генератора, т. Е. Тієї, яку він віддає в зовнішній ланцюг, до потужності, що витрачається для приводу генератора і його порушення, називають коефіцієнтом корисної дії генератора. Якщо тяговий генератор тепловоза працює з повним навантаженням, його к.к.д. досягає 94-95%, т. е. втрати в ньому дуже малі.
Для збудження (cсозданія робочого магнітного потоку в електричних машинах) генератора по обмотці його головних полюсів пропускають струм, званий струмом збудження. За способом збудження генератори поділяються на два типи: генератори з незалежним збудженням і генератори з самозбудженням.
У генераторах з незалежним збудженням обмотка збудження живиться від стороннього джерела електричної енергії, зазвичай від іншого генератора постійного струму або рідше від акумуляторної батареї (рис. 139, а).
Мал. 139. Схеми збудження генератора:
а-незалежно збудження; б - паралельне збудження; в - послідовне збудження; г - змішане збудження
У генераторах з самозбудженням харчування обмотки збудження здійснюється від самого генератора, т. Е. Струмом, що виробляються в його якорі. При цьому використовується явище залишкового магнетизму, яким володіє, наприклад, м'яка сталь. Полюсні сердечники з м'якої сталі є постійними магнітами, хоча і дуже слабкими.
В обмотці обертового якоря генератора за рахунок залишкового магнетизму индуктируется невелика е.р.с. Під дією цієї е.р.с. в обмотці збудження виникає незначний струм. Магнітний потік, створюваний струмом збудження, посилить залишковий магнітний потік полюсів, і е. д. з. якоря зросте, що в свою чергу призводить до подальшого збільшення струму збудження. Так послідовно магнітний потік полюсів досягає розрахункової величини. Генератор индуктирует необхідну е. д. з. і сам живить струмом свою обмотку збудження.
Генератори з самозбудженням в залежності від схеми з'єднання обмотки збудження з якорем поділяються на три основні типи (рис. 139, б, в, г). У генераторі паралельного збудження обмотка головних полюсів включається паралельно силового ланцюга.
Струм, що виробляється в обмотці якоря, розгалужується: основний струм проходить в силовий ланцюг, а невелика частина струму - по обмотці збудження. У генераторі послідовного збудження обмотка головних полюсів включається послідовно з якорем і по ній проходить весь струм, що виробляється генератором. У генераторі зі змішаним збудженням є паралельна і послідовна обмотки збудження. Сила струму в паралельних обмотках збудження зазвичай обмежується за допомогою резисторів R (див. Рис. 139, б, г).
Характеристики генератора, а отже, області його застосування залежать від схеми збудження. Про властивості генератора насамперед дозволяє судити його зовнішня характеристика. Зовнішньою характеристикою генератора називають залежність напруги на його затискачах від струму навантаження при незмінній частоті обертання якоря і заданих умовах збудження.
Розглянемо більш докладно умови роботи генератора на тепловозі, властивості, якими він повинен володіти, і необхідну його зовнішню характеристику.
ЗОВНІШНЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ТЯГОВОГО ГЕНЕРАТОРА
Тяговий генератор тепловоза забезпечує використання номінальної потужності дизеля тепловоза. Дизель розвиває таку потужність аж до номінальної, яку вимагає від нього генератор. Якщо генератор з якихось причин буде розвивати невелику потужність, то регулятор двигуна, підтримуючи постійної частоту обертання колінчастого вала, за допомогою рейок паливних насосів зменшить подачу палива в циліндри. Дизель буде недовантажений. Тепловоз зовсім не зможе вести поїзд, або поведе його зі зниженою швидкістю. Отже, характеристика тягового генератора в значній мірі визначає тягові якості локомотива. Який же вона повинна бути, щоб забезпечити реалізацію номінальної потужності дизеля і, отже, тепловоза?
Потужність, що виробляється генератором, як зазначалося вище, дорівнює добутку струму навантаження на напругу на його висновках. Тепловоз з поїздом рухається по різному профілем шляху. У процесі руху на підйомі швидкість поїзда зазвичай зменшується, на ухилі або майданчику після підйому - збільшується. При цьому швидкість може змінюватися в кілька разів. Зміна швидкості руху призводить до зміни в широких межах режиму роботи і струму, споживаного тяговими електродвигунами від генератора. Отже, струм / г генератора при роботі дизеля на номінальній потужності буде значно змінюватися в залежності від швидкості руху локомотива. Легко здогадатися, що для підтримання сталості потужності тягового генератора в разі зміни струму необхідно обернено пропорційно змінювати напругу Ur генератора. Наприклад, якщо швидкість тепловоза зменшилася і ток в тягових двигунах і генераторі збільшився в два рази, то напруга генератора повинно знизитися також у два рази. Твір струму генератора на його напруга залишиться колишнім, отже, потужність, що виробляється тяговим генератором, також залишиться незмінною.
Однак струм і напруга тягового генератора можуть змінюватися лише в певних межах. Максимальна напруга генератора не може бути перевищено за умовами магнітного насичення системи збудження, міцності ізоляції електричної машини, що допускається напрузі між колекторними пластинами. Струм генератора також обмежений певним граничним значенням. У разі подальшого збільшення струму відбудеться перегрів обмотки якоря, колектора, почнеться іскріння під щітками, генератор може вийти з ладу.
Зобразимо необхідну зовнішню характеристику тягового генератора, т. Е. Залежність його напруги від струму, графічно в системі прямокутних координат (рис. 140). На горизонтальній прямій (осі абсцис) будемо відкладати ток генератора Іг на вертикальній прямій (вісь ординат) - напруга генератора Ur.
Мал. 140. Зовнішня характеристика тягового генератора тепловоза
Наприклад, генератор виробляє струм величиною I'г, а його напруга в цей момент часу однаково U'г. Точка Д1 визначить графічно даний режим роботи генератора. Відклавши на осях координат цілий ряд значень струму генератора і відповідні їм напруги генератора, аналогічним способом знайдемо ряд точок Д2, Дз і т. Д. Поєднавши ці точки лінією, ми отримаємо графічне зображення зовнішньої характеристики тягового генератора.
Необхідна зовнішня характеристика тягового генератора може бути представлена кривої АБВГ. Основною робочою частиною характеристики є ділянка БВ, на якому напруга тягового генератора змінюється обернено пропорційно току генератора і його потужність зберігається постійною. Ця крива носить назву гіперболи. Після того як струм зменшився до величини Iг1 (точка Б характеристики), а напруга зросла до гранично допустимого значення Uг1, подальшого зростання напруги зі зменшенням струму не відбувається. Ділянка кривої АБ характеризує обмеження потужності генератора по напрузі. У разі коли струм досягає гранично допустимої величини, напруга генератора починає різко зменшуватися, попереджаючи подальше збільшення струму. Ділянка характеристики ВТ є обмеженням за величиною максимального струму генератора.
Розглянута зовнішня характеристика тягового генератора є теоретичною. В реальних умовах з метою спрощення систем регулювання генераторів допускають деякі відхилення фактичних показників від теоретичної. Однак зближення реальної і теоретичної характеристик є необхідним і служить критерієм оцінки систем регулювання.
Зовнішня характеристика тягового генератора тепловоза 2ТЕ10Л (рис. 141) наближається до гіперболи при струмі генератора 2600-5800 А.
Мал. 141. Зовнішня характеристика і зміна потужності тягового генератора тепловоза 2ТЕ10Л при номінальному режимі роботи в залежності від струму
У гіперболічної частини зовнішньої характеристики потужність генератора практично підтримується постійною. При менших токах настає обмеження потужності щодо порушення: напруга майже не зростає, а зі зменшенням струму знижується. Величина максимального струму також строго обмежується.
Подивимося, чи можна отримати таку зовнішню характеристику у генератора з самозбудженням. Напруга генератора паралельного збудження (крива 2, рис. 142) кілька падає зі збільшенням струму навантаження.
Мал. 142. Зовнішні характеристики генератопров з порушенням:
1 - незалежним; 2 паралельним; 3 - послідовним; 4 - змішаним узгодженим; 5 - змішаним зустрічним
Це відбувається за рахунок зростання внутрішнього падіння напруги (в ланцюзі якоря) і посилення реакції якоря. Крім того, викликане цими причинами падіння напруги призводить до зменшення струму збудження і додаткового зниження напруги генератора. У генератора послідовного збудження (крива 3, рис. 142) в аналогічних умовах напруга зростає, так як весь струм якоря проходить по обмотках його головних полюсів.
Генератор зі змішаним збудженням (крива 4, рис. 142) в разі, якщо магнітні потоки обох обмоток її порушення мають однакові напрямки, може підтримувати на своїх висновках напруга близьке до постійного. При зустрічному напрямку магнітних потоків обмоток збудження напруга генератора зі збільшенням струму навантаження різко знижується за рахунок розмагнічування послідовної обмоткою. Але його зовнішня характеристика являє собою опуклу криву (крива 5, рис. 142), відрізняється від гіперболи.
Якщо напруга на висновках обмотки збудження генератора незалежного збудження зберігається постійним, то його зовнішня характеристика зображується майже горизонтальною лінією (крива 1, рис. 142).
Отже, генератори з самозбудженням і розглянутий генератор незалежного збудження не задовольняють за своїми характеристиками вимогам, що пред'являються до тягового генератора тепловоза. Тому генератори потужних тепловозів виконуються з незалежним збудженням і спеціальною системою регулювання струму збудження, що забезпечує реалізацію необхідної зовнішньої характеристики. Як уже зазначалося, тягові генератори тепловозів зазвичай використовуються для пуску дизеля. Тому на головних полюсах генератора, крім обмотки незалежного збудження, розташовується ще пускова обмотка. Пускова обмотка забезпечує збудження генератора лише при його роботі в режимі електродвигуна. На генераторному режимі вона відключена. Принцип дії генератора в руховому режимі не відрізняється від принципу дії інших електродвигунів постійного струму.
На початок статті
<< Назад --------------------------------- далі >>