Внешняя характеристика генератора постоянного тока с самовозбуждением. Внешняя характеристика генератора

Генераторы независимого возбуждения

Свойства генераторов анализируются с помощью характеристик, которые устанавливают зависимости между основными величинами, определяющими работу генераторов. Такими основными величинами являются: 1) напряжение на зажимах U, 2) ток возбуждения iв, 3) ток якоря Iа или ток нагрузки I, 4) скорость вращения n.

Обычно генераторы работают при n = const. Поэтому основные характеристики генераторов определяются при n = nн = const.

Существуют пять основных характеристик генераторов: 1) холостого хода, 2) короткого замыкания, 3) внешняя, 4) регулировочная, 5) нагрузочная.

Все характеристики могут быть определены как экспериментальным, так и расчетным  путем.

Рассмотрим основные характеристики генератора независимого возбуждения.

Характеристика холостого хода

Характеристика холостого хода (х. х. х.) U = f (iв) при I = 0 и n = const определяет зависимость напряжения или электродвижущей силы (э. д. с.) якоря Eа от тока возбуждения при холостом ходе (I = 0, P2 = 0). Характеристика снимается экспериментально по схеме рисунка 1, а при отключенном рубильнике.

Рисунок 1. Схемы генераторов и двигателей независимого (а), параллельного (б), последовательного (в), смешанного (г) возбуждения (сплошные стрелки – направления токов в режиме генератора, штриховые – в режиме двигателя)

Рисунок 2. Характеристика холостого хода генератора независимого возбуждения

Снятие характеристики целесообразно начинать с максимального значения тока возбуждения и максимального напряжения U = (1,15 – 1,25) Uн (точка а кривой на рисунке 2). При уменьшении iв напряжение уменьшается по нисходящей ветви аб характеристики сначала медленно ввиду насыщения магнитной цепи, а затем быстрее. При iв = 0 генератор развивает некоторое напряжение U00 = Об (рисунок 2), обычно равное 2 – 3% от Uн, вследствие остаточной намагниченности полюсов и ярма индуктора. Если затем изменить полярность возбуждения и увеличить iв в обратном направлении, начиная с iв = 0, то при некотором iв < 0 напряжение упадет до нуля (точка в, рисунок 2), а затем U изменит знак и будет возрастать по абсолютной величине по ветви вг х. х. х. Когда ток iв и напряжение U достигнут в точке г такого же абсолютного значения, как и в точке а, ток iв уменьшаем до нуля (точка д), меняем его полярность и снова увеличиваем, начиная с iв = 0. При этом U меняется по ветви деа х. х. х. В итоге вернемся в точку а характеристики. Х. х. х. имеет вид неширокой гистерезисной петли вследствие явления гистерезиса в магнитной цепи индуктора.

При снятии х. х. х. ток iв необходимо менять только в направлении, указанном на рисунке 2 стрелками, так как в противном случае точки не будут ложиться на данную гистерезисную петлю, а будут рассеиваться.

Средняя штриховая х. х. х. на рисунке 2 представляет собой расчетную х. х. х., которая в определенном масштабе повторяет магнитную характеристику генератора, и по ней можно определить коэффициент насыщения машины kμ.

Характеристика холостого хода позволяет судить о насыщении магнитной цепи машины при номинальном напряжении, проверять соответствие расчетных данных экспериментальным и составляет основу для исследования эксплуатационных свойств машины.

Характеристика короткого замыкания

Рисунок 3. Характеристика короткого замыкания генератора независимого возбуждения

Характеристика короткого замыкания (х. к. з.) I = f (iв) при U = 0 и n = const снимается при замыкании выходных зажимов цепи якоря генератора накоротко. Так как U = 0, то, согласно выражению

(уравнение напряжения U на зажимах генератора), Eа = Iа × Rа и поскольку Rа мало, то в условиях опыта э. д. с.  Eа также должна быть мала. Поэтому необходимо проявлять осторожность и начать снятие х. к. з. с минимальных значений iв, чтобы ток якоря не получил недопустимо большого значения. Обычно снимают х. к. з. до I = (1,25 – 1,5) Iн. Так как при снятии х. к. з. электродвижущая сила мала и поэтому поток мал и машина не насыщена, то зависимость I = f (iв) практически прямолинейна (рисунок 3). При iв = 0 из-за наличия остаточного магнитного потока ток I не равен 0 и в крупных машинах близок к номинальному и даже больше его. Поэтому перед снятием х. к. з. такую машину целесообразно размагнитить, питая на холостом ходу обмотку возбуждения таким током возбуждения обратного направления, при котором будет U = 0. В размагниченной машине х. к. з. начинается с нуля (штриховая линия на рисунке 3) Если х. к. з. снята без предварительного размагничивания машины (сплошная линия на рисунке 3), то ее также целесообразно перенести параллельно самой себе в начало координат (штриховая линия на рисунке 3).

Характеристический (реактивный) треугольник

Характеристический (реактивный) треугольник определяет реакцию якоря и падение напряжение в цепи якоря. Он строится для нахождения реакции якоря по экспериментальным данным и используется также для построения некоторых характеристик машины, если они не могут быть сняты экспериментально. Характеристический треугольник можно построить по экспериментальным данным с помощью х. х. х. и любой другой основной характеристики машины, а также по расчетным данным. Рассмотрим здесь его построение с помощью х. х. х. и х. к. з., для чего обратимся к рисунку 4, где изображены х. к. з. I = f (iв) (прямая 1) и начальная, прямолинейная часть х. х. х. U = f (iв) (прямая 2), проходящие через начало координат.

Построим характеристический треугольник для номинального тока машины Iа = I = Iн, которому на х. к. з. соответствует точка а и на оси абсцисс точка б (рисунок 4, а). Построим на прямой аб отрезок бв, равный в масштабе прямой 2 падению напряжения в цепи якоря Iн × Rа, и соединим точку в горизонтальной прямой с точкой г на х. х. х. Тогда треугольник бвг и будет характеристическим треугольником. Горизонтальный катет вг этого треугольника представляет собой намагничивающую силу реакции якоря в масштабе тока возбуждения, что можно доказать следующим образом.

Рисунок 4. Построение характеристического треугольника в случае размагничивающей (а) и намагничивающей (б) реакции якоря

Отрезок 0б на рисунке 4, а равен току iв, необходимому для получения при коротком замыкании тока I = Iн. В якоре при этом должна индуктироваться э. д. с. Eа = Iн × Rа, равная отрезку гд, для чего при холостом ходе требуется ток возбуждения 0д = iве. Таким образом, разность 0б – 0д = дб = iва между действительным током iв = 0б при коротком замыкании и током iве = 0д при холостом ходе может быть обусловлена только влиянием тока в якоре и должна поэтому выражать собой намагничивающую силу реакции якоря в масштабе тока возбуждения iв.

Рисунок 4, а соответствует случаю размагничивающей реакции якоря (iва больше 0), а рисунок 4, б – случаю намагничивающей реакции якоря (iва меньше 0). В последнем случае х. к. з., естественно, должна подниматься круче. Для других значений токов якоря (I ≠ Iн) катеты треугольника бвг изменяются практически пропорционально току якоря, так как нелинейность сопротивления щеточного контакта оказывает малое влияние.

Поскольку в условиях снятия х. к. з. магнитная цепь машины не насыщена, то построенный таким образом характеристический треугольник учитывает только продольную реакцию якоря, вызванную случайным или сознательным сдвигом щеток с геометрической нейтрали и отклонением коммутации от прямолинейной. При установке щеток на геометрической нейтрали катет треугольника iва = дб равен намагничивающей силе коммутационной реакции якоря (в масштабе iв) и характеризует качество коммутации (на рисунке 4, а – замедленная коммутация и на рисунке 4, б – ускоренная). Когда щетки стоят на нейтрали и коммутация прямолинейна, iва = дб = 0 и треугольник бвг вырождается в вертикальную прямую.

Для построения характеристического треугольника с учетом влияния поперечной реакции якоря можно воспользоваться х. х. х. и внешней, регулировочной или нагрузочной характеристикой. Обычно пользуются нагрузочной характеристикой.

Внешняя характеристика генератора

Внешняя характеристика генератора независимого возбуждения U = f (I) при iв = const и n = const (рисунок 5) определяет зависимость напряжения генератора от его нагрузки в естественных условиях, когда ток возбуждения не регулируется.При увеличении I напряжение U несколько падает по двум причинам: вследствие падения напряжения в цепи якоря I × Rа и уменьшения э. д. с. Eа ввиду уменьшения потока под воздействием поперечной реакции якоря (при щетках на геометрической нейтрали). При дальнейшем увеличении I напряжение начнет падать быстрее, так как под воздействием реакции якоря поток уменьшается и рабочая точка смещается на более круто падающий участок кривой намагничивания машины.

Рисунок 5. Внешняя характеристика генератора независимого возбуждения

Внешнюю характеристику рекомендуется снимать при таком возбуждении (iв = iвн), когда при I = Iн также U = Uн (номинальный режим). При переходе к холостому ходу (I = 0) в этом случае напряжение возрастает на вполне определенную величину ΔUн (рисунок 5), которая называется номинальным изменением напряжения генератора. В генераторах независимого возбуждения

Внешнюю характеристику (в левом квадранте рисунка 6) можно построить также с помощью х. х. х. (в правом квадранте рисунка 6) и характеристического треугольника. Для этого проведем на рисунке 6 вертикальную прямую аб, соответствующую заданному току iв = const. Тогда аб =0в представляет собой U при I = 0 и определяет начальную точку внешней характеристики.

Разместим затем на рисунке 6 характеристический треугольник где, построенный в соответствующих масштабах для I = Iн, таким образом, чтобы его вершина г лежала на х. х. х., а катет де – на прямой аб. Тогда отрезок ае = жз будет равен U при I = Iн, что можно доказать следующим образом. Если U = ае, то Eа = U + Iн × Rа = ае + ед = ад = иг и для создания такой э. д. с. при холостом ходе требуется ток возбуждения iве = 0и. При нагрузке ток возбуждения нужно увеличить на величину iва = гд = иа для компенсации размагничивающей реакции якоря. Необходимый полный ток возбуждения при этом iв = iве + iва = 0и + иа = 0а как раз соответствует заданному, что и требовалось доказать.

Если принять, что катеты, а следовательно, и гипотенуза характеристического треугольника изменяются пропорционально I, то для получения других точек внешней характеристики достаточно провести на рисунке 6 между х. х. х. и прямой аб наклонные отрезки прямых (гипотенузы новых характеристических треугольников), параллельные гипотенузе ге. Тогда нижние точки этих отрезков (на прямой аб) будут определять значение U при токах

и так далее.

Перенеся эти точки по горизонтали в левый квадрант рисунка 6 для соответствующих значений I и соединив их плавной кривой, получим искомую внешнюю характеристику U = f (I).

Рисунок 6. Построение внешней характеристики генератора независимого возбуждения с помощью характеристики холостого хода и характеристического треугольника

В действительности горизонтальный катет характеристического треугольника при уменьшении U растет не пропорционально I. Поэтому реальная внешняя характеристика отклоняется от построенной несколько в сторону, как показано в левом квадранте рисунка 6 штриховой линией.

Точка внешней характеристики с U = 0 определяет значение тока короткого замыкания машины при полном возбуждении. Так как Rа мало, то этот ток в 5 – 15 раз превышает Iн. Такое короткое замыкание весьма опасно, так как возникают круговой огонь, а также большие механические усилия и моменты вращения. Поэтому в условиях эксплуатации генераторы и двигатели средней и большой мощности защищаются быстродействующими автоматическими выключателями в цепи якоря, которые ограничивают длительность короткого замыкания и отключают машину от сети в течение 0,01 – 0,05 с после начала внезапного короткого замыкания. Однако эти выключатели не защищают машину при коротком замыкании внутри машины.

Если имеются опытные х. х. х. и внешняя характеристика и если известно Rа, то произведя построение на рисунке 6 в обратной последовательности, можно получить характеристические треугольники с учетом реальных условий насыщения для любых значений U и Eа.

Регулировочная характеристика

Регулировочная характеристика iв = f (I) при U = const и n = const показывает, как нужно регулировать ток возбуждения, чтобы при изменении нагрузки напряжение генератора не менялось (рисунок 7). С увеличением I ток iв необходимо несколько увеличивать, чтобы скомпенсировать влияние падения напряжения Iа × Rа и реакции якоря.

Рисунок 7. Регулировочная характеристика генератора независимого возбуждения

При переходе от холостого хода с U = Uн к номинальной нагрузке I = Iн увеличение тока возбуждения составляет 15 – 25%.

Построение регулировочной характеристики (нижний квадрант рисунка 8) по х. х. х. (верхний квадрант рисунка 8) и характеристическому треугольнику производится следующим образом. Для заданного U = 0а = вб = const значение iв при I = 0 определяется точкой в. Характеристический треугольник где для номинального тока расположим так, чтобы его вершины г и е находились соответственно на х. х. х. и прямой абе. Тогда отрезок 0ж = ае определяет значение iв при I = Iн, что можно доказать аналогично тому, как это делалось в случае построения внешней характеристики. Для получения других точек характеристики достаточно провести между кривой х. х. х. и прямой абе на рисунке 8 отрезки прямых, параллельные гипотенузе ге. Тогда нижние концы (точки) этих отрезков будут соответствовать значениям iв для значений I, определяемых отношениями длин этих отрезков к гипотенузе ге, как и в предыдущем случае. Снеся эти точки вертикально вниз, в нижний квадрант рисунка 8, на уровень соответствующих значений I, получим точки регулировочной характеристики. С учетом изменяющихся условий насыщения реальная опытная регулировочная характеристика будет иметь вид, показанный в нижнем квадранте рисунка 8 штриховой линией.

Рисунок 8. Построение регулировочной характеристики генератора независимого возбуждения с помощью характеристики холостого хода и характеристического треугольника

Обратным построением, если даны х. х. х. и регулировочная характеристика, можно получить характеристический треугольник.

Нагрузочная характеристика

Нагрузочная характеристика U = f (iв) при I = const и n = const (кривая 2 на рисунке 9) по виду схожа с х. х. х. (кривая 1 на рисунке 9) и проходит несколько ниже х. х. х. вследствие падения напряжения в цепи якоря и влияния реакции якоря. Х. х. х. представляет собой предельный случай нагрузочной характеристики, когда I = 0. Обычно нагрузочную характеристику снимают при I = Iн.

Поясним, как с помощью характеристик 1 и 2 рисунка 9 можно построить характеристический треугольник. Пусть 0а соответствует значению U, для которого желательно построить треугольник (например, U = Uн). Тогда проведем горизонтальную линию аб и от точки б на нагрузочной характеристике отложим вверх отрезок бв = I × Rа, где I – ток, при котором снята нагрузочная характеристика. Проведя из точки в горизонтальный отрезок прямой до пересечения в точке г с х. х. х., получим горизонтальный катет гв искомого треугольника гвб. Доказательство справедливости такого построения можно развивать по аналогии с доказательством построения внешней характеристики (смотрите рисунок 6).

Рисунок 9. Нагрузочная характеристика генератора независимого возбуждения

Если построенный таким или другим способом характеристический треугольник передвигать на рисунке 9 параллельно самому себе так, чтобы его вершина г скользила по х. х. х., то его вершина б очертит нагрузочную характеристику (штриховая кривая на рисунке 9). Эта характеристика несколько разойдется с опытной характеристикой 2, так как размер катета гв будет меняться вследствие изменений условий насыщения.

Точка д на рисунке 9 соответствует короткому замыканию генератора.

Все характеристики генераторов можно изобразить как в абсолютных величинах, так и в относительных единицах. В последнем случае характеристики однотипных машин, хотя бы и разной мощности, построенные в относительных единицах, мало отличаются друг от друга.

Влияние сдвига щеток

Cдвиг щеток с геометрической нейтрали сказывается в том, что возникает продольная реакция якоря, изменяющая поток полюсов. Поток добавочных полюсов будет индуктировать э. д. с. не в коммутируемых секциях, а в рабочих секциях параллельных ветвей якоря. При повороте щеток против направления вращения якоря (рисунок 10) это вызовет увеличение э. д. с. якоря, а при сдвиге по направлению вращения – уменьшение э. д. с. В первом случае внешняя характеристика (смотрите рисунок 5) с увеличением I будет падать более круто. При наличии добавочных полюсов в обоих случаях возникает расстройство коммутации.

Влияние сдвига щеток на другие характеристики нетрудно анализировать подобным же образом.

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

www.electromechanics.ru

Характеристики генератора постоянного тока

Основными величинами, характеризующими работу генераторов постоянного тока, являются: вырабатываемая мощность Р, напряжение на выводахU, ток возбужденияIв,ток якоряIяили ток нагрузкиI, частота вращенияn.

Основными характеристиками, определяющими свойства генераторов, являются:

характеристика холостого хода — зависимость ЭДС генератора от тока возбуждения при постоянной частоте вращения:E =f(Iв) приI= 0 иn=nном=const;

внешняя характеристика — зависимость напряжения на выводах генератора от тока нагрузки при постоянном сопротивлении цепи возбуждения и постоянной частоте вращения:U=f(I) приRв=constиn=const;

регулировочная характеристика— зависимость тока возбужденияIвот тока нагрузкиI:Iв =f(I) при условии поддержания постоянного напряжения на выводах генератора (U=const) иn=nном=const.

Свойства и характеристики генератора постоянного тока зависят главным образом от схемы включения обмотки главных полюсов. По этому признаку генераторы делятся на генераторы независимого, параллельного, последовательного и смешанного возбуждения (рис. 3, а,б,в,гсоответственно). Последние три типа генераторов относятся к генераторам с самовозбуждением.

Рассмотрим процесс самовозбуждения при отключенной нагрузке генератора.

Магнитная цепь машины имеет небольшой остаточный магнитный поток Фост (примерно 2-3 % от номинального). При вращении якоря в поле остаточного магнитного потока в нем наводится небольшая ЭДС, вызывающая некоторый токIвв обмотке возбуждения, а следовательно, возникает некоторая магнитодвижущая сила возбуждения. По отношению к магнитному потокуФостона может быть направлена согласно или встречно. При согласном направлении происходит увеличение остаточного магнитного потока, вследствие чего ЭДС в якоре возрастает, и процесс развивается лавинообразно до тех пор, пока не будет ограничен насыщением магнитной цепи. Если магнитодвижущая сила и магнитный поток будут направлены встречно, то самовозбуждения не будет происходить. Тогда для изменения направления токаIввобмотке возбуждения следует переключить концы, подсоединяющие ее к якорю.

Однако процесс самовозбуждения генератора может развиваться, что происходит при определенных условиях. Этими условиями являются:

1) наличие остаточного магнитного потока;

2) совпадение направления остаточного магнитного поля и поля, создаваемого обмоткой возбуждения;

3) значение сопротивления цепи возбуждения меньше критического, т.е. когда ток возбуждения способен достигнуть значения, обеспечивающего на характеристике холостого хода заданное значение ЭДС.

а) б)

в)г)

Рис. 3

Изучение характеристик одного и того же генератора при различных схемах включения его обмоток возбуждения показало, что у генераторов независимого возбуждения можно в широких пределах регулировать напряжение. Поэтому они нашли более широкое практическое применение.

Генераторами независимого возбуждения называют генераторы постоянного тока, обмотка возбуждения которых питается током от постороннего источника электрической энергии.

Далее более подробно рассмотрим основные характеристики генератора постоянного тока с независимым возбуждением.

Характеристика холостого хода (рис. 4) снимается при плавном увеличении тока возбуждения, а затем при плавном его уменьшении при n=nном=сonst. Вторая ветвь характеристики идет несколько выше первой, и при токеIв = 0 в машине есть некоторая ЭДСЕ0, называемая остаточной.

Вид характеристики холостого хода объясняется тем, что приn=const,Е=с1nФпропорциональна магнитному потокуФ, а последний — индукцииВ, а ток пропорционален напряженности магнитного поля Н, т.е. ее форма такая же, как у кривой гистерезиса. За расчетную принимают характеристику, проходящую между ветвями экспериментальной кривой (штриховая кривая на рис. 4). Остаточная ЭДСЕ0 создается за счет индукции, остающейся в магнитной цепи статора после отключения тока возбуждения. Машина рассчитывается таким образом, чтобы в номинальном режиме рабочая точка (Iв,ном,Еном) находилась на "колене" характеристики холостого хода (рис. 4), этим обеспечивается получение достаточной ЭДС при относительно небольшом токе возбуждения.

Внешняя характеристика генератора с независимым возбуждением

U=f(I) приIв=constиn=nном%=const(рис. 5,а) характеризует влияние тока нагрузки генератора на напряжение на его выводах. НапряжениеU=E‑IRяпри увеличении нагрузки от нуля до номинальной плавно уменьшается на 5-15 % по двум причинам: из-за падения напряжения на сопротивлении якоряIRяи уменьшении ЭДСЕиз-за размагничивающего влияния реакции якоря. При перегрузке машины ток в якоре становится недопустимо большим и напряжение сильно падает. При коротком замыкании ток в якореIяпримерно в 10 раз больше номинального и, если генератор быстро не отключить, то его коллектор и обмотка выйдут из строя.

Регулировочная характеристика Iв=f(I) приU =constиn =nном=constизображена на рис. 5,б. Начинают снимать ее с холостого хода, когдаI = 0 и Iв=Iв,0.

Эта характеристика показывает, как надо изменять ток возбуждения для того, чтобы при изменениях нагрузки поддерживать постоянным напряжение между выводами генератора. Для поддержания постоянства напряжения на выводах якоря в цепь возбуждения включен регулировочный реостат.

а)б)

Рис. 5

studfiles.net

Внешняя характеристика генератора постоянного тока с самовозбуждением

Генераторы постоянного тока имеют параллельное возбуждение. Обмотки полюсов включены на якорную обмотку через сопротивление угольного столба. Генератор работает на самовозбуждении за счет остаточной намагниченности железа полюсов.

Внешняя характеристика (рис.3.4.а.) представляет собой зависимость напряжения на зажимах генератора Ù от тока нагрузки Iн при постоянной скорости вращения n и постоянном сопротивлении цепи возбуждения Rв, т. е.

U = f (Iя) при n = const и Rв = const.

Верхняя кривая для максимальных объектов - нижняя для минимальных. Из рассмотрения кривых видно, что с увеличением тока нагрузки (уменьшением сопротивления во внешней цепи) напряжение генератора уменьшается и внешняя характеристика генератора, работающего на самовозбуждении, имеет характерный изгиб влево. Снижение напряжения при нагрузке обусловлено тремя причинами: омическим падением напряжения в якоре, реакцией якоря и уменьшением тока возбуждения, вызванным понижением напряжения на зажимах генератора.

Рис. 3.4. Внешняя характеристика ГПТ:

а) без регулятора напряжения;

б) с регулятором напряжения.

При токе нагрузки, меньше номинального, напряжение уменьшается медленно. В этом случае уменьшение напряжения происходит в основном вследствие увеличения омического падения напряжения в якоре. Реакция якоря при такой нагрузке почти полностью компенсируется дополнительными полюсами, а уменьшение тока возбуждения незначительно и почти не оказывает влияния на уменьшение напряжения.

При токах нагрузки, больших номинального, сильное влияние начинает оказывать реакция якоря, так как дополнительные полюса не могут компенсировать ее размагничивающего действия.

Влияние этих двух причин приводит к быстрому уменьшению напряжения, а, следовательно, и к значительному уменьшению тока возбуждения генератора, что в свою очередь усиливает снижение ЭДС и напряжения генератора.

Такой быстрый спад напряжения приводит к тому, что напряжение уменьшается в большей степени, чем сопротивление внешней цепи R. Поэтому ток нагрузки, равный Iя = U/R достигнув своего максимального значения, начинает уменьшаться.

Максимальный ток, который может быть получен от генератора при данной скорости вращения и при данном сопротивлении цепи возбуждения, называется критическим током (Iкр). При дальнейшем уменьшении сопротивления нагрузки до нуля ток нагрузки уменьшается до величины тока короткого замыкания Iкз, которая определяется величиной остаточной ЭДС. По величине токи короткого замыкания (КЗ) близки к номинальному току генератора.

Авиационные генераторы работают в комплекте с регуляторами напряжения, которые, начиная с холостого хода и до определенной нагрузки, поддерживают напряжение генераторов практически постоянным, равным номинальному значению (рис. 3.4.б). Напряжение на зажимах генератора начинает изменяться только после прекращения действия регулятора. Характер изменения напряжения в этом случае будет таким же, как и без регуляторов напряжения.

Авиационные генераторы постоянного тока типа СТГ.

Генератор может использоваться как электрический стартер при запуске маршевого авиадвигателя. В процессе запуска он работает как электродвигатель, после запуска - переводится в режим генератора.

Для использования стартер - генератора в стартерном и генераторном режимах он соединяется с газотурбинным авиадвигателем с помощью автоматически переключающегося редуктора, который при запуске передает вращающий момент от стартер - генератора на авиадвигатель, а после запуска - от авиадвигателя к стартер - генератору. Этот редуктор может быть встроенным в авиадвигатель, либо в стартер-генератор (например, в СТГ-18ТМО-1000).

Стартер - генераторы типа СТГ для обеспечения работы в двух режимах имеет в своей конструкции специальный привод, в который входит редуктор и две муфты. Кинематическая схема генератора СТГ показана на рис. 3.5.

Рис. 3.5 Кинематическая схема генератора типа СТГ.

Муфта - это механизм временного соединения валов. М1 -это обгонная муфта, М2 - муфта сцепления - расцепления. Одновременно они не могут приходить в зацепление. В зацепление они приходят - автоматически, в зависимости от направления приложения крутящего момента. В генераторном режиме момент приложен со стороны АД, при этом в зацеплении находится муфта М1. В стартерном режиме момент приложен со стороны якоря генератора, при этом в зацеплении находится муфта М2, а вращение передается через понижающий редуктор.

Схема обгонной муфты приведена на рис. 3.6, схема муфты сцепления - расцепления - на рис. 3.7.

Рис.3.6. Обгонная муфта.

Обгонная муфта выполнена на хвостовой части гибкого вала, который имеет углубления. В углублениях находятся ролики (2). При крутящем моменте на гибком валу против часовой стрелки ролики заклиниваются между гибким (1) и полым (2) валом. При крутящем моменте на полом валу (в стартерном режиме) против часовой стрелки, ролики утопают в углубления и выходят из зацепления.

Рис. 3.7. Муфта сцепления - расцепления

Муфта сцепления - расцепления имеет неподвижное храповое колесо (2) и храповик (1) с пружиной на валу. При крутящем моменте на валу против часовой стрелки (в стартерном режиме) храповик приходит в зацепление. При вращении вала по часовой стрелке (генераторный режим) зацепления нет, при этом храповик объезжает зубья храпового колеса. На небольших оборотах вращения слышны щелчки храповика, например, при вращении винта по ходу вращения от руки. На больших оборотах вращения, когда работает АД, противовес храповика под действием центробежных сил сживает пружину, а храповик прижимается к валу и не объезжает зубья.

На некоторых приводах используют ППМ. Конструкция ППМ показана на рис. 3.8.

Рис. 3.8 Предельная предохранительная муфта.

Она состоит из трех частей: левой половинки (1), которая вставляется в шестерню редуктора АД, правой половинки (3), которая надевается на гибкий вал генератора, стержня с проточкой посередине(2). Вал с половинками соединен штифтами (4). Половинки между собой соединяются скошенными с одной стороны зубьями. В стартерном режиме момент от правой половинки к левой передается через зубья, при этом стержень не работает. В генераторном режиме момент от левой половинки к правой передается через стержень. Если якорь заклинит, то стержень ломается по проточке. При повороте половинок зубья приходят в соприкосновение скошенными сторонами, при этом половинки разойдутся, а механическая связь прервется.

Безколлекторные генераторы постоянного тока

Н

Рис. 3.9. Схема бесколлекторного генератора постоянного тока.

аличие скользящего контакта между коллектором и щетками в генераторах постоянного тока снижает надежность работы электрической машины, особенно на больших высотах полета, при низком атмосферном давлении. Для устранения этого недостатка в последнее время на ВС в энергосистемах постоянного тока разработаны безколлекторные генераторы постоянного тока.Безколлекторный генератор (рис. 3.9.) представляет собой трехфазный синхронный генератор с рабочей обмоткой РОГ, расположенной в пазах статора, и вращающейся обмоткой возбуждения ОВГ, расположенной на роторе. Питание обмотки возбуждения генератора осуществляется от возбудителя, рабочая обмотка которого РОВ и выпрямители ВВ расположены на одном валу и вращаются вместе с индуктором генератора. Возбудитель представляет собой шестифазный синхронный генератор, обмотка возбуждения которого ОВВ расположена на статоре и питается от главного генератора через регулятор напряжения. На корпусе генератора устанавливаются выпрямители ВГ, и через них генератор осуществляет питание бортовой сети постоянным током напряжением 28,5 В.

В приведенной схеме взаимодействие элементов генератора между собой осуществляется без скользящих контактов.

Относительный вес бесколлекторных генераторов (вес на единицу мощности) составляет около 2 кГ/кВт.

АППАРАТУРА РЕГУЛИРОВАНИЯ И ЗАЩИТЫ ГЕНЕРАТОРОВ ПОСТОЯННОГО ТОКА

studfiles.net

Внешняя характеристика генератора

Внешняя характеристика генератора независимого возбуждения U = f (I) при iв = const и n = const (рисунок 5) определяет зависимость напряжения генератора от его нагрузки в естественных условиях, когда ток возбуждения не регулируется.При увеличении I напряжение U несколько падает по двум причинам: вследствие падения напряжения в цепи якоря I × Rа и уменьшения э. д. с. Eа ввиду уменьшения потока под воздействием поперечной реакции якоря (при щетках на геометрической нейтрали). При дальнейшем увеличении I напряжение начнет падать быстрее, так как под воздействием реакции якоря поток уменьшается и рабочая точка смещается на более круто падающий участок кривой намагничивания машины.

Рисунок 5. Внешняя характеристика генератора независимого возбуждения

Внешнюю характеристику рекомендуется снимать при таком возбуждении (iв= iвн), когда при I = Iн также U = Uн (номинальный режим). При переходе к холостому ходу (I = 0) в этом случае напряжение возрастает на вполне определенную величину ΔUн (рисунок 5), которая называется номинальным изменением напряжения генератора. В генераторах независимого возбуждения

Внешнюю характеристику (в левом квадранте рисунка 6) можно построить также с помощью х. х. х. (в правом квадранте рисунка 6) и характеристического треугольника. Для этого проведем на рисунке 6 вертикальную прямую аб, соответствующую заданному току iв = const. Тогдааб =0в представляет собой U при I = 0 и определяет начальную точку внешней характеристики.

Разместим затем на рисунке 6 характеристический треугольник где, построенный в соответствующих масштабах для I = Iн, таким образом, чтобы его вершина г лежала на х. х. х., а катет де – на прямой аб. Тогда отрезок ае = жз будет равен U при I = Iн, что можно доказать следующим образом. Если U = ае, то Eа = U + Iн × Rа = ае + ед = ад = иг и для создания такой э. д. с. при холостом ходе требуется ток возбуждения iве = 0и. При нагрузке ток возбуждения нужно увеличить на величину iва = гд = иа для компенсации размагничивающей реакции якоря. Необходимый полный ток возбуждения при этом iв = iве+ iва = 0и + иа = 0а как раз соответствует заданному, что и требовалось доказать.

Если принять, что катеты, а следовательно, и гипотенуза характеристического треугольника изменяются пропорционально I, то для получения других точек внешней характеристики достаточно провести на рисунке 6 между х. х. х. и прямой аб наклонные отрезки прямых (гипотенузы новых характеристических треугольников), параллельные гипотенузе ге. Тогда нижние точки этих отрезков (на прямой аб) будут определять значение U при токах

и так далее.

Перенеся эти точки по горизонтали в левый квадрант рисунка 6 для соответствующих значений I и соединив их плавной кривой, получим искомую внешнюю характеристику U = f (I).

Рисунок 6. Построение внешней характеристики генератора независимого возбуждения с помощью характеристики холостого хода и характеристического треугольника

В действительности горизонтальный катет характеристического треугольника при уменьшении Uрастет не пропорционально I. Поэтому реальная внешняя характеристика отклоняется от построенной несколько в сторону, как показано в левом квадранте рисунка 6 штриховой линией.

Точка внешней характеристики с U = 0 определяет значение тока короткого замыкания машины при полном возбуждении. Так как Rа мало, то этот ток в 5 – 15 раз превышает Iн. Такое короткое замыкание весьма опасно, так как возникают круговой огонь, а также большие механические усилия и моменты вращения. Поэтому в условиях эксплуатации генераторы и двигатели средней и большой мощности защищаются быстродействующими автоматическими выключателями в цепи якоря, которые ограничивают длительность короткого замыкания и отключают машину от сети в течение 0,01 – 0,05 с после начала внезапного короткого замыкания. Однако эти выключатели не защищают машину при коротком замыкании внутри машины.

Если имеются опытные х. х. х. и внешняя характеристика и если известно Rа, то произведя построение на рисунке 6 в обратной последовательности, можно получить характеристические треугольники с учетом реальных условий насыщения для любых значений U и Eа.

 



infopedia.su

Характеристики генераторов независимого возбуждения

Характеристика холостого хода. Определяет зависимость напряжения U0 от тока возбуждения при Iа=0 и n=const.  Для снятия этой характеристики собирается схема, показанная на рис. 1. Выключатель «Р» отключен, генератор разгоняется до номинальной частоты вращения, снятие характеристики начинают с Iв=0. При этом, ввиду наличия магнитного потока остаточного намагничивания, в проводниках обмотки якоря индуктируется ЭДС Еост, величина которой обычно составляет (2…3)% от Uн генератора.

При увеличении тока в обмотке возбуждения от нуля до максимального значения, напряжение генератора возрастает по кривой 1.

 Обычно ток возбуждения увеличивают до тех пор, пока напряжение на зажимах генератора не достигнет значения (1,1…1,25) Uн. Затем ток возбуждения уменьшают до нуля, изменяют его направление на обратное и вновь увеличивают до Iв= — Iвmax..  Напряжение при этом изменяется от +Umax до -Umax по кривой 2, которая называется нисходящей ветвью. Кривая 2 проходит выше кривой I, что объясняется процессами перемагничивания магнитной цепи. Далее изменяют ток возбуждения от -Iвmaxдо +Iвmax, при этом напряжение меняется от -Umax до +Umaxпо кривой 3, так называемой восходящей ветвью характеристики холостого хода. Кривые 2 и 3 образуют петлю гистерезиса, которая определяет свойства стали магнитной цепи машины. Проведя между ними среднюю линию 4, получают так называемую расчетную характеристику холостого хода, которой пользуются на практике.

Следует отметить, что при снятии характеристики холостого хода изменять ток возбуждения нужно только в одном направлении, чтобы точки принадлежали одной ветви.

Анализ характеристики холостого хода показывает, что начальная часть кривой представляет собой практически прямую линию, так как при малых токах Iвпочти вся МДС идет на преодоление магнитного сопротивления воздушного зазора. По мере увеличения тока Iви возрастания потока Ф сталь магнитопровода насыщается и зависимость U0= f(Iв) становится нелинейной.

Точка, соответствующая напряжению Uн, лежит обычно на перегибе характеристики холостого хода. Это связано с тем, что при работе на прямолинейном участке характеристики напряжение генератора неустойчиво, а в насыщенной части кривой ограничены возможности регулирования напряжения генератора. Таким образом характеристика холостого хода имеет важное значение для оценки свойств генератора.

Рис.3 — Нагрузочные характеристики генератора независимого возбуждения

Нагрузочные характеристики. Определяют зависимости напряжения от тока возбуждения при Iа=const и n=const. Схема для снятия этих характеристик та же, что и для снятия характеристики холостого хода, но в этом случае к генератору подключена нагрузка и по цепи якоря проводит постоянный по величине ток, а напряжение генератора меньше ЭДС вследствие 2-х причин — падения напряжения в цепи якоря   IaΣr и размагничивающего действия реакции якоря. Поэтому все нагрузочные характеристики расположены ниже расчетной характеристики холостого хода (рисунок 2.4). Можно считать, что характеристика холостого хода есть частный случай нагрузочной характеристики при I = 0. Обычно нагрузочную характеристику снимают при Iа = Iн.

Внешняя характеристика. Определяет зависимость напряжения генератора U от тока нагрузки I, т.е. U=f(I) при n=const и Iв=const, что при  независимом возбуждении равносильно условию rв=const .

Внешняя характеристика генератора снимается по схеме рис. 4.

Сначала доводят скорость генератора до номинальной частоты вращения, и возбудив генератор, нагружают его до номинальной нагрузки. При этом устанавливают такой ток возбуждения Iв=Iвн, чтобы при токе нагрузки I=Iн напряжение на генераторе было равно номинальному Uн. Затем постепенно уменьшают нагрузку до нуля и снимают показания приборов. По мере уменьшения нагрузки напряжение на генераторе будет возрастать по двум причинам — из-за уменьшения падения напряжения в цепи обмотки якоря Iа∑r и уменьшения размагничивающего действия реакции якоря. При переходе к холостому ходу (I=0) напряжение возрастает на величину DUн (рис. 5), которая называется номинальным изменением напряжения генератора и определяется по формуле:

ГОСТ регламентирует величину изменения напряжения генератора (у генераторов независимого возбуждения

DUн =(5…10)% ).При коротком замыкании генератора, т.е. уменьшении сопротивления нагрузки до нуля, напряжение на его зажимах падает до нуля (U=0), а ток короткого замыкания во много раз превосходит номинальный Iкз=(6…15)Iн. Поэтому режим короткого замыкания для генераторов независимого возбуждения является очень опасным, особенно для коллектора и щеточного аппарата из-за возможности возникновения сильного искрения или кругового огня.

Регулировочная характеристика. Определяет зависимость тока возбуждения Iв от тока нагрузки I, т.е. Iв=f(I) при n=const и U=const (рис. 6).

Рис. 6 — Регулировочная характеристика генератора

Регулировочная характеристика показывает, как надо изменять ток возбуждения, чтобы при изменении нагрузки напряжение на генераторе оставалось неизменным по величине.

 

С увеличением нагрузки ток возбуждения необходимо увеличивать чтобы скомпенсировать увеличение падения напряжения на обмотке якоря Ia∑r и размагничивающее действие реакции якоря. При переходе от холостого хода к номинальной нагрузке увеличение тока возбуждения составляет (10…15)%.

Характеристика короткого замыкания. Определяет зависимость тока цепи якоря I от тока возбуждения I=f(Iв) при U=0 и n=const Для снятия этой характеристики зажимы генератора замыкают накоротко, разгоняют генератор до номинальной частоты вращения и увеличивая ток возбуждения от нуля доводят ток якоря до Iкз=(1,25..1,5)Iн.

Рис. 7 — Характеристика короткого замыкания.

По полученным данным строят характеристику короткого замыкания (рис.7). Эта характеристика носит вспомогательный характер и при испытании генератора обычно не снимается.

www.radioingener.ru

Генератор постоянного тока независимого возбуждения

Схема включения генератора независимого возбуждения по­казана на рис. 28.2, а. Реостат rрг, включенный в цепь возбужде­ния, дает возможность регулировать ток Iв в обмотке возбуждения, а следовательно, и основной магнитный поток машины. Обмотка возбуждения питается от источника энергии постоянного тока: аккумулятора, выпрямителя или же другого генератора постоян­ного тока, называемого в этом случае возбудителем.

Рис. 28.2 Принципиальная схема (а) и характеристики х.х. (б) генера­тора независимого возбуждения

Характеристика холостого хода генератора постоянного тока независимого возбуждения

При снятии характеристики  U0= F(IВ) генератор работает в режиме х.х. (Ia = 0). Установив номинальную частоту вращения и поддерживая ее неизменной, постепенно увеличивают ток в обмотке возбуждения Iв от нулевого значения до +Iв = Oa, при котором напряжение х.х. U0 = 1.15Uном . Получают данные для построения кривой 1 (рис. 28.2, б). Начальная ордината кривой 1 не равна нулю, что объясняется действием небольшого магнитного потока остаточного магнетизма, сохранившегося от предыдущего намагничивания машины. Уменьшив ток возбуждения до нуля, и изменив его направление, постепенно увеличивают ток в цепи возбуждения до -Iв = Oб. По­лученная таким образом кривая 2 называется нисходящей ветвью характеристики. В первом квадранте кривая 2 располагается вы­ше кривой 1. Объясняется это тем, что в процессе снятия кривой 1 произошло увеличение магнитного потока остаточного намагни­чивания. Далее опыт проводят в обратном направлении, т. е. уменьшают ток возбуждения от -Iв = Oб до Iв = 0, а затем увеличи­вают его до значения +Iв = Oa. В результате получают кривую 3, называемую восходящей ветвью характеристики х.х. Нисходящая и восходящая ветви характеристики х.х. образуют петлю намагни­чивания. Проведя между кривыми 2 и 3 среднюю линию 4, полу­чим расчетную характеристику х.х.

Прямолинейная часть характеристики х.х. соответствует нена­сыщенной магнитной системе машины. При дальнейшем увеличе­нии тока сталь машины насыщается и характеристика приобретает криволинейный характер. Зависимость U0= F(IВ)  дает возможность судить о магнитных свойствах машины.

Нагрузочная характеристика генератора постоянного тока независимого возбуждения

Эта характери­стика выражает зависимость напряжения U на выходе генератора от тока возбуждения Iв при неизменных токе нагрузки, например номинальном, и частоте вращения. При указанных условиях на­пряжение на выводах генератора меньше ЭДС , поэто­му нагрузочная характеристика 1 располагается ниже характери­стики холостого хода 2 (рис. 28.3). Если из точки а, соответствующей номинальному напряжению Uном, отложить вверх отрезок аb, равный IaΣr, и провести горизонтально отре­зок bс до пересечения с характеристикой х.х., а затем соединить точки а и с, то получим аbс — треугольник реактивный (характе­ристический).

Так, при работе генератора в режиме х.х. при токе возбужде­ния  IВ1 = IВ.ном напряжение на выводах U0 = de ; с подключением нагрузки (при неизменном токе возбуждения) напряжение генера­тора снизится до значения Uном = ae . Таким образом, отрезок dа выражает значение напряжения ΔU = U0 — Uном  при IВ1 = IВ.ном. На­пряжение на выводах генератора в этом случае уменьшилось в результате действия двух причин: падения напряжения в цепи якоря и размагничивающего влияния реакции якоря . Измерив значение сопротивления цепи якоря и подсчитав падение напряжения IaΣr, можно определить ЭДС генератора при заданном токе нагрузки: Ea = U + IaΣr. На рис. 28.3 эта ЭДС представлена отрезком bе. Электродвижущая сила генератора при нагрузке меньше, чем в режиме х.х. (bе < dе), что объясняется размагничивающим влиянием реакции якоря. Для количественной оценки этого влияния из точки с опускаем перпендикуляр на ось абсцисс. Полученный отрезок cf представляет собой ЭДС генератора при нагрузке; в режиме х.х. для создания этой ЭДС необходим ток возбуждения IВ2 < IВ1. Следовательно, отрезок fе, равный разности токов возбуждения IВ1 — IВ2, представляет собой ток возбуждения, компенсирующий размагничивающее влияние реакции якоря.

Рис. 28.3. Нагрузочная характери­стика генератора независимого возбуждения

Катеты реактивного треугольника количественно определяют причины, вызывающие уменьшение напряжения генератора при его нагрузке: падение на­пряжения в цепи якоря определяет катет

ab = IaΣr                                                             (28.7)

ток возбуждения IВ1 — IВ2, ком­пенсирующий размагничиваю­щее действие реакции якоря, оп­ределяет катет

,                                    (28.8)

где  Fqd и Fad — величины, опре­деляющие размагничивающее действие реакции якоря по попе­речной и продольной осям ; —число витков в по­люсной катушке обмотки возбуждения.

Реактивный треугольник а’b‘с’ построен для другого значения тока возбуждения IВ3. Сторона а’b‘ треугольника осталась неиз­менной (а’b‘ = ab), что объясняется неизменностью тока нагруз­ки, но сторона b‘с’ уменьшилась (b‘с’ < bс), так как при меньшем токе возбуждения уменьшилась степень насыщения магнит­ной цепи генератора, а следовательно, и размагничивающее дей­ствие реакции якоря.

Внешняя характеристика генератора постоянного тока независимого возбуждения

Эта характеристика представляет собой зависимость напряжения U на выводах генера­тора от тока нагрузки I. При снятии данных для построения внеш­ней характеристики генератор приводят во вращение с номиналь­ной скоростью и нагружают его до номинального тока при номинальном напряжении. Затем, постепенно уменьшая нагрузку вплоть до х.х. (I= 0), снимают показания приборов. Сопротивле­ние цепи возбуждения rB и частоту вращения в течение опыта под­держивают неизменными.

На рис. 28.4, а представлена внешняя характеристика генера­тора независимого возбуждения, из которой видно, что при увеличении тока нагрузки I напряжение на выводах генератора понижа­ется; это объясняется размагничивающим влиянием реакции якоря и падением напряжения в цепи якоря. Наклон внешней характеристики к оси абсцисс (жесткость внешней характеристики) оценивается номинальным изменением напряжения генератора при сбросе нагрузки:

.                         (28.9)

Обычно для генератора независимого возбуждения ΔUном  = 5 – 10% .

Регулировочная характеристика генератора постоянного тока независимого возбуждения

Характери­стика  IВ= F(I) показывает, как следует менять ток в цепи возбуж­дения, чтобы при изменениях нагрузки генератора напряжение на его выводах оставалось неизменным, равным номинальному. При этом частота вращения сохраняется постоянной (n – const).

При работе генератора без нагрузки в цепи возбуждения уста­навливают ток Iво, при котором напряжение на выводах генератора становится равным номинальному. Затем постепенно увеличивают нагрузку генератора, одновременно повышают ток возбуждения таким образом, чтобы напряжение генератора во всем диапазоне нагрузок оставалось равным номинальному. Так получают восхо­дящую ветвь характеристики (кривая 1 на рис. 28.4, б). Постепен­но уменьшая нагрузку генератора до х.х. и регулируя соответст­вующим образом ток возбуждения, получают нисходящую ветвь характеристики (кривая 2 на рис. 28.4, б). Нисходящая ветвь регу­лировочной характеристики расположена ниже восходящей, что объясняется влиянием возросшего остаточного намагничивания магнитной цепи машины в процессе снятия восходящей ветви. Среднюю кривую 3, проведенную между восходящей и нисходящей ветвями, называют практической регулировочной характери­стикой генератора.

Основной недостаток генераторов независимого возбужде­ния — это необходимость в постороннем источнике энергии по­стоянного тока — возбудителе. Однако возможность регулирова­ния напряжения в широких пределах, а также сравнительно жесткая внешняя характеристика этого генератора являются его достоинствами.

Рис. 28.4. Внешняя (а) и регулировочная (б) характери­стики генератора независимого возбуждения.

electrikam.com

Внешняя характеристика генератора постоянного тока с самовозбуждением

Генераторы постоянного тока имеют параллельное возбуждение. Обмотки полюсов включены на якорную обмотку через сопротивление угольного столба. Генератор работает на самовозбуждении за счет остаточной намагниченности железа полюсов.

Внешняя характеристика (рис.3.4.а.) представляет собой зависимость напряжения на зажимах генератора Ù от тока нагрузки Iн при постоянной скорости вращения n и постоянном сопротивлении цепи возбуждения Rв, т. е.

U = f (Iя) при n = const и Rв = const.

Верхняя кривая для максимальных объектов - нижняя для минимальных. Из рассмотрения кривых видно, что с увеличением тока нагрузки (уменьшением сопротивления во внешней цепи) напряжение генератора уменьшается и внешняя характеристика генератора, работающего на самовозбуждении, имеет характерный изгиб влево. Снижение напряжения при нагрузке обусловлено тремя причинами: омическим падением напряжения в якоре, реакцией якоря и уменьшением тока возбуждения, вызванным понижением напряжения на зажимах генератора.

Рис. 3.4. Внешняя характеристика ГПТ:

а) без регулятора напряжения;

б) с регулятором напряжения.

При токе нагрузки, меньше номинального, напряжение уменьшается медленно. В этом случае уменьшение напряжения происходит в основном вследствие увеличения омического падения напряжения в якоре. Реакция якоря при такой нагрузке почти полностью компенсируется дополнительными полюсами, а уменьшение тока возбуждения незначительно и почти не оказывает влияния на уменьшение напряжения.

При токах нагрузки, больших номинального, сильное влияние начинает оказывать реакция якоря, так как дополнительные полюса не могут компенсировать ее размагничивающего действия.

Влияние этих двух причин приводит к быстрому уменьшению напряжения, а, следовательно, и к значительному уменьшению тока возбуждения генератора, что в свою очередь усиливает снижение ЭДС и напряжения генератора.

Такой быстрый спад напряжения приводит к тому, что напряжение уменьшается в большей степени, чем сопротивление внешней цепи R. Поэтому ток нагрузки, равный Iя = U/R достигнув своего максимального значения, начинает уменьшаться.

Максимальный ток, который может быть получен от генератора при данной скорости вращения и при данном сопротивлении цепи возбуждения, называется критическим током (Iкр). При дальнейшем уменьшении сопротивления нагрузки до нуля ток нагрузки уменьшается до величины тока короткого замыкания Iкз, которая определяется величиной остаточной ЭДС. По величине токи короткого замыкания (КЗ) близки к номинальному току генератора.

Авиационные генераторы работают в комплекте с регуляторами напряжения, которые, начиная с холостого хода и до определенной нагрузки, поддерживают напряжение генераторов практически постоянным, равным номинальному значению (рис. 3.4.б). Напряжение на зажимах генератора начинает изменяться только после прекращения действия регулятора. Характер изменения напряжения в этом случае будет таким же, как и без регуляторов напряжения.

Авиационные генераторы постоянного тока типа СТГ.

Генератор может использоваться как электрический стартер при запуске маршевого авиадвигателя. В процессе запуска он работает как электродвигатель, после запуска - переводится в режим генератора.

Для использования стартер - генератора в стартерном и генераторном режимах он соединяется с газотурбинным авиадвигателем с помощью автоматически переключающегося редуктора, который при запуске передает вращающий момент от стартер - генератора на авиадвигатель, а после запуска - от авиадвигателя к стартер - генератору. Этот редуктор может быть встроенным в авиадвигатель, либо в стартер-генератор (например, в СТГ-18ТМО-1000).

Стартер - генераторы типа СТГ для обеспечения работы в двух режимах имеет в своей конструкции специальный привод, в который входит редуктор и две муфты. Кинематическая схема генератора СТГ показана на рис. 3.5.

Рис. 3.5 Кинематическая схема генератора типа СТГ.

Муфта - это механизм временного соединения валов. М1 -это обгонная муфта, М2 - муфта сцепления - расцепления. Одновременно они не могут приходить в зацепление. В зацепление они приходят - автоматически, в зависимости от направления приложения крутящего момента. В генераторном режиме момент приложен со стороны АД, при этом в зацеплении находится муфта М1. В стартерном режиме момент приложен со стороны якоря генератора, при этом в зацеплении находится муфта М2, а вращение передается через понижающий редуктор.

Схема обгонной муфты приведена на рис. 3.6, схема муфты сцепления - расцепления - на рис. 3.7.

Рис.3.6. Обгонная муфта.

Обгонная муфта выполнена на хвостовой части гибкого вала, который имеет углубления. В углублениях находятся ролики (2). При крутящем моменте на гибком валу против часовой стрелки ролики заклиниваются между гибким (1) и полым (2) валом. При крутящем моменте на полом валу (в стартерном режиме) против часовой стрелки, ролики утопают в углубления и выходят из зацепления.

Рис. 3.7. Муфта сцепления - расцепления

Муфта сцепления - расцепления имеет неподвижное храповое колесо (2) и храповик (1) с пружиной на валу. При крутящем моменте на валу против часовой стрелки (в стартерном режиме) храповик приходит в зацепление. При вращении вала по часовой стрелке (генераторный режим) зацепления нет, при этом храповик объезжает зубья храпового колеса. На небольших оборотах вращения слышны щелчки храповика, например, при вращении винта по ходу вращения от руки. На больших оборотах вращения, когда работает АД, противовес храповика под действием центробежных сил сживает пружину, а храповик прижимается к валу и не объезжает зубья.

На некоторых приводах используют ППМ. Конструкция ППМ показана на рис. 3.8.

Рис. 3.8 Предельная предохранительная муфта.

Она состоит из трех частей: левой половинки (1), которая вставляется в шестерню редуктора АД, правой половинки (3), которая надевается на гибкий вал генератора, стержня с проточкой посередине(2). Вал с половинками соединен штифтами (4). Половинки между собой соединяются скошенными с одной стороны зубьями. В стартерном режиме момент от правой половинки к левой передается через зубья, при этом стержень не работает. В генераторном режиме момент от левой половинки к правой передается через стержень. Если якорь заклинит, то стержень ломается по проточке. При повороте половинок зубья приходят в соприкосновение скошенными сторонами, при этом половинки разойдутся, а механическая связь прервется.

Безколлекторные генераторы постоянного тока

Н

Рис. 3.9. Схема бесколлекторного генератора постоянного тока.

аличие скользящего контакта между коллектором и щетками в генераторах постоянного тока снижает надежность работы электрической машины, особенно на больших высотах полета, при низком атмосферном давлении. Для устранения этого недостатка в последнее время на ВС в энергосистемах постоянного тока разработаны безколлекторные генераторы постоянного тока.Безколлекторный генератор (рис. 3.9.) представляет собой трехфазный синхронный генератор с рабочей обмоткой РОГ, расположенной в пазах статора, и вращающейся обмоткой возбуждения ОВГ, расположенной на роторе. Питание обмотки возбуждения генератора осуществляется от возбудителя, рабочая обмотка которого РОВ и выпрямители ВВ расположены на одном валу и вращаются вместе с индуктором генератора. Возбудитель представляет собой шестифазный синхронный генератор, обмотка возбуждения которого ОВВ расположена на статоре и питается от главного генератора через регулятор напряжения. На корпусе генератора устанавливаются выпрямители ВГ, и через них генератор осуществляет питание бортовой сети постоянным током напряжением 28,5 В.

В приведенной схеме взаимодействие элементов генератора между собой осуществляется без скользящих контактов.

Относительный вес бесколлекторных генераторов (вес на единицу мощности) составляет около 2 кГ/кВт.

АППАРАТУРА РЕГУЛИРОВАНИЯ И ЗАЩИТЫ ГЕНЕРАТОРОВ ПОСТОЯННОГО ТОКА

studfiles.net

---

• 
  Как работает счетчик электроэнергии электронный
• 
  Сливаю воду батарея теплая перестают холодная
• 
  Подсолнечное масло теплопроводность и электропроводность
• 
  Электромагнитное реле это
• 
  Термометр как устроен
• 
  Устройство импульсное зажигающее изу
• 
  Польза и вред электростатики
• 
  Правило правой руки и правило буравчика
• 
  Соединение треугольником электродвигателя
• 
  Какую вольтамперную характеристику должен иметь источник питания для рдс
• 
  Устройство и принцип работы узо