Внешняя характеристика генератора

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 3Следующая ⇒

Данная характеристика показывает, как изменяется напряжение на зажимах
генератора при изменении силы тока нагрузки, то есть внешняя характеристика генератора – это зависимость напряжения на зажимах (на щётках) генератора от силы тока, протекающего в обмотке якоря. Получим уравнение этой характеристики на основании расчётной схемы генератора (рис.6.4), для чего составим уравнение электрического равновесия якорной цепи и выразим потенциал точки Я1 (j_Я₁) через потенциал точки Я2 (j_Я₂):

j_Я₁ = j_Я₂– R_яI_я + Е. (6.14)

Реактивное сопротивление обмотки якоря равно нулю (Х_я = 0), так как ток постоянный.

Перепишем (6.14) в следующем виде:

j_Я₁ – j_Я₂ = Е – R_яI_я. (6.15)

Учитывая, что j_Я₁ – j_Я₂ = U, получим следующее:

U = Е – R_яI_я. (6.16)

Полученное уравнение (6.16) представляет собой уравнение внешней характеристики генератора.

В свою очередь

Е = kФw . (6.17)

Кроме того, на основании (6.1) можем записать:

, (6.18)

где w_в – число витков обмотки возбуждения.

Графически внешняя характеристика генератора (то есть зависимость
U = f (I_я )) выглядит так, как показано на рис.6.5.

Пунктирной линией на рис.6.5 показана внешняя характеристика идеального генератора, у которого R_я = 0.

Вопросы для самоконтроля

1. Запишите и расшифруйте выражение внешней характеристики генератора.

2. Изобразите качественно внешнюю характеристику генератора.

3. Укажите путь улучшения внешней характеристики генератора.

Регулирование напряжения генератора

Напряжение на зажимах генератора, как видно из (6.16), зависит от значения э.д.с., наводимой в якоре, и силы тока в обмотке якоря (силы тока нагрузки). Э.д.с.,
которая индуктируется в якоре, как видно из (6.17), зависит от значения магнитного потока и скорости вращения якоря. Магнитный поток, как видно из (6.18), зависит от силы тока в обмотке возбуждения. Следовательно, регулировать напряжение на зажимах генератора можно следующим образом:

1) изменением силы тока в обмотке возбуждения (для этого используют реостат, включённый последовательно с обмоткой возбуждения);

2) изменением скорости вращения якоря.

Вопрос для самоконтроля

1. Перечислите способы регулирования напряжения на зажимах генератора,
укажите технические средства для их реализации.

6.7. Принципиальная электрическая схема
управления генератором

В соответствии с изложенным выше составляем принципиальную электрическую схему управления генератором (рис.6.6).

На данной схеме (рис.6.6) приведены следующие обозначения:

РВ – регулировочный реостат в цепи
возбуждения;

ОВ – обмотка возбуждения;

Ш1, Ш2 – зажимы обмотки возбуждения;

Я1, Я2 – зажимы обмотки якоря;

Я – якорь генератора;

w – угловая скорость вращения
вала генератора;

РA – амперметр, измеряющий силу тока нагрузки;

РV – вольтметр, измеряющий
напряжение на зажимах генератора;

РН – реостат нагрузки.

Пример 6.1

К генератору постоянного тока независимого возбуждения при неизменной угловой скорости подводится механическая мощность равная 7, 0 кВт. Генератор развивает
электродвижущую силу равную 300 В. Сопротивление обмотки якоря генератора (включая сопротивление щёток) равно 1, 5 Ом. Сопротивление цепи возбуждения генератора равно 270 Ом. На зажимы цепи возбуждения подаётся напряжение равное 270 В.

К генератору подключена нагрузка сопротивлением 13, 5 Ом с помощью идеальной линии электропередачи. Потери мощности в механической системе генератора составляют 1, 5 % от подводимой к валу мощности. Потери мощности в магнитопроводе генератора
составляют 3, 0 % от подводимой к валу мощности. Добавочные потери составляют 0, 1 % от подводимой к валу мощности.

Составить расчётные схемы якорной цепи с нагрузкой и цепи возбуждения.

Определить: силу тока в якорной цепи; мощность, развиваемую генератором; потери мощности в обмотке якоря; силу тока в цепи возбуждения; потери мощности в цепи возбуждения; потери мощности в механической системе; потери мощности в магнитопроводе;
суммарные потери мощности в генераторе; мощность, отдаваемую генератором в сеть (мощность нагрузки); электрический коэффициент полезного действия генератора; коэффициент полезного действия генератора как электромеханического преобразователя; электроэнергию, которую потребит нагрузка за 100 ч.

Построить в масштабе по двум точкам внешнюю характеристику генератора.

Решение.

1. Составляем расчётную схему, состоящую из якорной цепи и цепи возбуждения:

2. Определяем силу тока в якорной цепи:

3. Определяем мощность, развиваемую генератором:

4. Определяем потери мощности в обмотке якоря:

5. Определяем силу тока в цепи возбуждения:

6. Определяем потери мощности в цепи возбуждения:

7. Определяем потери мощности в механической системе:

8. Определяем потери мощности в магнитопроводе:

9. Определяем добавочные потери мощности в генераторе:

10. Определяем суммарные потери мощности в генераторе:

11. Определяем мощность, отдаваемую генератором в сеть (мощность нагрузки):

12. Определяем электрический коэффициент полезного действия генератора:

13. Определяем коэффициент полезного действия генератора

как электромеханического преобразователя:

14. Определяем электроэнергию, которую потребит нагрузка за 100 ч:

15. Рассчитываем и строим внешнюю характеристику генератора:

U = Е – R_яI_я = 300 – 1, 5× I_я.

U, В
I_я, А

Вопросы для самоконтроля

1. Составьте принципиальную электрическую схему управления генератором
постоянного тока параллельного возбуждения.

2. Поясните, как регулируется напряжение на зажимах генератора
при изменении нагрузки, используя внешнюю характеристику генератора
и принципиальную схему управления.

Задания для самоконтроля

К генератору постоянного тока независимого возбуждения при неизменной угловой скорости подводится механическая мощность равная 5, 0 кВт.
Генератор развивает электродвижущую силу равную 240 В. Сопротивление
обмотки якоря генератора (включая сопротивление щёток) равно 0, 5 Ом.
Сопротивление цепи возбуждения равно 220 Ом. На зажимы цепи возбуждения подаётся напряжение равное 220 В.

К генератору подключена нагрузка сопротивлением 11, 5 Ом с помощью идеальной линии электропередачи. Потери мощности в механической системе генератора составляют 0, 5 % от подводимой к валу мощности. Потери мощности в магнитопроводе генератора составляют 1, 0 % от подводимой к валу мощности. Добавочные потери мощности в генераторе составляют 0, 2 % от подводимой к валу мощности.

1. Составить расчётные схемы якорной цепи с нагрузкой и цепи возбуждения.

2. Определить силу тока в якорной цепи.

3. Определить мощность, развиваемую генератором.

4. Определить потери мощности в обмотке якоря.

5. Определить силу тока в обмотке возбуждения.

6. Определить потери мощности в обмотке возбуждения

7. Определить потери мощности в механической системе.

8. Определить потери мощности в магнитопроводе.

9. Определить добавочные потери мощности в генераторе.

10. Определить суммарные потери мощности в генераторе.

11. Определить мощность, отдаваемую генератором в сеть
(мощность нагрузки).

12. Определить электрический коэффициент полезного действия генератора.

13. Определить коэффициент полезного действия генератора
как электромеханического преобразователя.

14. Построить в масштабе по двум точкам внешнюю характеристику генератора.

15. Определить напряжение на зажимах генератора
при силе тока в якорной цепи равной 10 А.

16. Определить электроэнергию, которую потребит нагрузка за 10 ч.

⇐ Предыдущая 123 Следующая ⇒