Mga electric circuit ng direktang kasalukuyang at ang kanilang mga katangian

Ari-arian DC generator pangunahing tinutukoy ng paraan kung paano naka-on ang excitation coil. Mayroong mga independyente, kahanay, serye at halo-halong mga generator ng paggulo:

• independiyenteng nasasabik: ang field coil ay pinapagana ng isang panlabas na pinagmumulan ng DC (isang baterya, isang maliit na pantulong na generator na tinatawag na exciter o rectifier),

• parallel excitation: ang field winding ay konektado sa parallel sa armature winding at ang load,

• series excitation: ang field winding ay konektado sa serye kasama ang armature winding at ang load,

• na may halo-halong paggulo: mayroong dalawang field windings - parallel at series, ang una ay konektado sa parallel sa armature winding, at ang pangalawa ay konektado sa serye kasama nito at ang load.

Ang mga parallel, series, at mixed-excitation generator ay mga self-excited na makina dahil ang kanilang field windings ay pinalakas ng generator mismo.

Excitation ng DC generators: a — independent, b — parallel, c — series, d — mixed.

Ang lahat ng mga nakalistang generator ay may parehong aparato at naiiba lamang sa pagtatayo ng mga coils ng paggulo. Ang mga coils ng independiyente at parallel na paggulo ay gawa sa wire na may isang maliit na cross-section, mayroon silang isang malaking bilang ng mga liko, ang coil ng series excitation ay gawa sa wire na may malaking cross-section, mayroong isang maliit na bilang ng mga liko.

Ang mga katangian ng mga generator ng DC ay sinusuri ng kanilang mga katangian: idle, panlabas at kontrol. Sa ibaba ay titingnan natin ang mga katangiang ito para sa iba't ibang uri ng mga generator.

Malayang nasasabik na generator

Ang isang tampok na katangian ng isang generator na may independiyenteng paggulo (Larawan 1) ay ang kasalukuyang paggulo nito Iv ay hindi nakasalalay sa kasalukuyang armature Ii, ngunit natutukoy lamang ng boltahe na Uv na ibinibigay sa excitation coil at ang paglaban ng Rv ng circuit ng paggulo. .

kanin. 1. Schematic diagram ng isang independently excited generator

Karaniwan ang kasalukuyang field ay mababa at umaabot sa 2-5% ng na-rate na armature current. Upang ayusin ang boltahe ng generator, ang isang rheostat para sa regulasyon Rpv ay madalas na kasama sa circuit ng paikot-ikot na paggulo. Sa mga lokomotibo, ang kasalukuyang Iv ay kinokontrol sa pamamagitan ng pagbabago ng boltahe Uv.

Idle na katangian ng generator (Fig. 2, a) - ang pagtitiwala ng boltahe Uo sa idle sa kasalukuyang paggulo Ib sa kawalan ng load Rn, iyon ay, sa In = Iya = 0 at sa isang pare-pareho ang bilis ng pag-ikot n. Sa walang-load, kapag ang load circuit ay bukas, ang generator boltahe Uo ay katumbas ng e. atbp. v. Eo = cEFn.

Dahil kapag inaalis ang katangian ng idle speed, ang bilis n ay pinananatiling hindi nagbabago, kung gayon ang boltahe Uo ay nakasalalay lamang sa magnetic flux F.Samakatuwid, ang idle na katangian ay magiging katulad ng pag-asa ng flux F sa kasalukuyang paggulo Ia (ang magnetic na katangian ng magnetic circuit ng generator).

Ang walang-load na katangian ay madaling maalis sa eksperimentong paraan sa pamamagitan ng unti-unting pagtaas ng kasalukuyang paggulo mula sa zero hanggang sa halaga kung saan ang U0 = 1.25Unom at pagkatapos ay binabawasan ang kasalukuyang paggulo sa zero. Sa kasong ito, ang pataas na 1 at pababang 2 sangay ng katangian ay nakuha. Ang pagkakaiba-iba ng mga sangay na ito ay dahil sa pagkakaroon ng hysteresis sa magnetic circuit ng makina. Kapag ang Iw = 0 sa armature winding, ang flux ng remanent magnetism ay nagdudulot ng remanent d, atbp. kasama ang Eost, na karaniwang 2-4% ng nominal na boltahe na Unom.

Sa mababang mga alon ng paggulo, ang magnetic flux ng makina ay maliit, samakatuwid sa rehiyong ito ang flux at boltahe Uo ay nagbabago sa direktang proporsyon sa kasalukuyang paggulo, at ang unang bahagi ng katangiang ito ay isang tuwid na linya. Habang tumataas ang kasalukuyang paggulo, ang magnetic circuit ng generator ay saturates at ang pagtaas ng boltahe Uo ay bumabagal. Kung mas malaki ang kasalukuyang paggulo, mas malakas ang saturation ng magnetic circuit ng makina at mas mabagal ang pagtaas ng boltahe U0. Sa napakataas na daloy ng paggulo, ang boltahe na Uo ay halos humihinto sa pagtaas.

Ang walang-load na katangian ay nagpapahintulot sa iyo na tantyahin ang halaga ng posibleng boltahe at magnetic na katangian ng makina. Ang nominal na boltahe (ipinahiwatig sa pasaporte) para sa mga makinang pangkalahatang layunin ay tumutugma sa puspos na bahagi ng katangian (ang "tuhod" ng kurba na ito).Sa mga generator ng lokomotibo na nangangailangan ng malawak na saklaw na regulasyon ng boltahe, ang parehong curvilinear at straight-line na hindi puspos na mga bahagi ng katangian ay ginagamit.

D. d. C. nagbabago ang makina sa proporsyon sa bilis n, samakatuwid, para sa n2 < n1, ang idle na katangian ay nasa ibaba ng curve para sa n1. Kapag nagbabago ang direksyon ng pag-ikot ng generator, nagbabago ang direksyon ng e. atbp. c. Ay sapilitan sa armature winding, at samakatuwid ang polarity ng brushes.

Ang isang panlabas na katangian ng generator (Larawan 2, b) ay ang pagtitiwala ng boltahe U sa kasalukuyang load In = Ia sa pare-pareho ang bilis n at kasalukuyang paggulo Iv. Ang boltahe ng generator U ay palaging mas mababa kaysa sa e. atbp. c. E sa pamamagitan ng halaga ng pagbaba ng boltahe sa lahat ng windings na konektado sa serye sa armature circuit.

Habang tumataas ang load ng generator (armature winding current IАЗ САМ — азЗ), bumababa ang boltahe ng generator sa dalawang dahilan:

1) dahil sa pagtaas ng pagbaba ng boltahe sa armature winding circuit,

2) dahil sa pagbaba ng e. atbp. bilang resulta ng demagnetizing action ng armature flux. Ang magnetic flux ng armature ay medyo nagpapahina sa pangunahing magnetic flux Ф ng generator, na humahantong sa isang bahagyang pagbaba sa e nito. atbp. v. E kapag naglo-load laban sa e. atbp. kasama si Eo na walang ginagawa.

Ang pagbabago sa boltahe sa panahon ng paglipat mula sa idle mode patungo sa rated load sa itinuturing na generator ay 3 — 8℅ ng rated.

Kung isasara mo ang panlabas na circuit sa isang napakababang pagtutol, iyon ay, short-circuit ang generator, pagkatapos ay bumaba ang boltahe nito sa zero.Ang kasalukuyang nasa armature winding Ik sa panahon ng short circuit ay aabot sa hindi katanggap-tanggap na halaga kung saan maaaring masunog ang armature winding. Sa mga low-power machine, ang short-circuit current ay maaaring 10-15 beses ang rate na kasalukuyang, sa mga high-power machine, ang ratio na ito ay maaaring umabot sa 20-25.

kanin. 2. Mga katangian ng isang generator na may independiyenteng paggulo: a — idle, b — external, c — regulating

Ang regulate na katangian ng generator (Larawan 2, c) ay ang pagtitiwala ng kasalukuyang paggulo Iv sa kasalukuyang load Sa sa pare-pareho ang boltahe U at dalas ng pag-ikot n. Ipinapakita nito kung paano ayusin ang kasalukuyang paggulo upang panatilihing pare-pareho ang boltahe ng generator habang nagbabago ang pagkarga. Malinaw, sa kasong ito, habang tumataas ang pagkarga, kinakailangan upang madagdagan ang kasalukuyang paggulo.

Ang mga bentahe ng isang independiyenteng nasasabik na generator ay ang kakayahang ayusin ang boltahe sa isang malawak na hanay mula 0 hanggang Umax sa pamamagitan ng pagbabago ng kasalukuyang paggulo at isang maliit na pagbabago sa boltahe ng generator sa ilalim ng pagkarga. Gayunpaman, nangangailangan ito ng panlabas na pinagmumulan ng DC upang mapalakas ang field coil.

Generator na may parallel excitation.

Sa generator na ito (Fig. 3, a) ang armature winding current ay sumasanga sa external load circuit RH (kasalukuyang In) at sa excitation winding (kasalukuyang Iv), ang kasalukuyang Iv para sa mga makina na may medium at mataas na kapangyarihan ay 2- 5 % ng rate na halaga ng kasalukuyang sa armature winding. Ang makina ay gumagamit ng prinsipyo ng self-excitation, kung saan ang excitation winding ay direktang pinapakain mula sa armature winding ng generator. Gayunpaman, ang self-excitation ng generator ay posible lamang kung ang isang bilang ng mga kondisyon ay natutugunan.

1.Upang simulan ang proseso ng self-excitation ng generator, kinakailangan na magkaroon ng natitirang flux ng magnetism sa magnetic circuit ng makina, na nag-uudyok sa e sa armature winding. atbp. nayon ng Eost. Ito e. atbp. v. nagbibigay ng daloy sa pamamagitan ng circuit na "armature winding - excitation winding" ng ilang panimulang kasalukuyang.

2. Ang magnetic flux na nilikha ng field coil ay dapat na nakadirekta alinsunod sa magnetic flux ng natitirang magnetism. Sa kasong ito, sa proseso ng self-excitation, ang kasalukuyang excitation Iv at samakatuwid ang magnetic flux Ф ng machine e ay tataas. atbp. v. E. Magpapatuloy ito hanggang, dahil sa saturation ng magnetic circuit ng makina, ang karagdagang pagtaas sa F at samakatuwid ay huminto ang E at Ib. Ang pagkakataon sa direksyon ng ipinahiwatig na mga flux ay sinisiguro ng tamang koneksyon ng paggulo ng paggulo sa armature winding. Kung hindi tama ang pagkakakonekta, ang makina ay nagde-demagnetize (nawawala ang natitirang magnetism) at e. atbp. c. Ang E ay bumababa sa zero.

3. Ang paglaban ng RB excitation circuit ay dapat na mas mababa sa isang tiyak na halaga ng limitasyon na tinatawag na kritikal na pagtutol. Samakatuwid, para sa pinakamabilis na paggulo ng generator, inirerekumenda, kapag ang generator ay naka-on, upang ganap na i-output ang regulating rheostat Rpv konektado sa serye na may excitation coil (tingnan ang Fig. 3, a). Nililimitahan din ng kundisyong ito ang posibleng saklaw ng regulasyon ng kasalukuyang field, at samakatuwid ang boltahe ng parallel-excited generator. Karaniwang posible na bawasan ang boltahe ng generator sa pamamagitan ng pagtaas ng circuit resistance ng field winding lamang sa (0.64-0.7) Unom.

kanin. 3.Schematic diagram ng isang generator na may parallel excitation (a) at mga panlabas na katangian ng generators na may independent at parallel excitation (b)

Dapat pansinin na ang self-excitation ng generator ay nangangailangan ng proseso ng pagtaas ng e. atbp. na may E at excitation current na Ib ay naganap noong ang makina ay idling. Kung hindi, dahil sa mababang halaga ng Eost at ang malaking panloob na pagbaba ng boltahe sa armature winding circuit, ang boltahe na inilapat sa excitation winding ay maaaring bumaba sa halos zero at ang excitation current ay hindi maaaring tumaas. Samakatuwid, ang pagkarga ay dapat na konektado sa generator lamang pagkatapos ng boltahe sa mga terminal nito ay malapit sa nominal.

Kapag ang direksyon ng pag-ikot ng armature ay nagbabago, ang polarity ng mga brush ay nagbabago at samakatuwid ang direksyon ng kasalukuyang sa field winding, sa kasong ito ang generator ay demagnetized.

Upang maiwasan ito, kapag binabago ang direksyon ng pag-ikot, kinakailangan na ilipat ang mga wire na kumukonekta sa field coil sa armature coil.

Ang panlabas na katangian ng generator (curve 1 sa Fig. 3, b) ay kumakatawan sa pagtitiwala ng boltahe U sa kasalukuyang load In sa mga pare-parehong halaga ng bilis n at ang paglaban ng drive circuit RB. Ito ay namamalagi sa ibaba ng panlabas na katangian ng independently excited generator (curve 2).

Ito ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng katotohanan na bilang karagdagan sa parehong dalawang dahilan na nagiging sanhi ng pagbaba ng boltahe sa pagtaas ng pagkarga sa isang independiyenteng nasasabik na generator (pagbaba ng boltahe sa armature circuit at ang demagnetizing effect ng armature reaction), mayroong isang ikatlong dahilan sa itinuturing na generator - pagbabawas ng kasalukuyang paggulo.

Dahil ang kasalukuyang paggulo IB = U / Rv, iyon ay, ay depende sa boltahe U ng makina, pagkatapos ay may pagbaba sa boltahe, para sa dalawang kadahilanang ito, ang magnetic flux F at e ay bumababa. atbp. v. generator E, na humahantong sa karagdagang pagbaba sa boltahe. Ang pinakamataas na kasalukuyang Icr na tumutugma sa point a ay tinatawag na kritikal.

Kapag ang armature winding ay short-circuited, ang kasalukuyang Ic ng parallel-excited generator ay maliit (point b), dahil sa mode na ito ang boltahe at ang excitation current ay zero. Samakatuwid ang kasalukuyang short circuit ay nilikha lamang ng e. atbp. mula sa natitirang magnetism at ay (0.4 ... 0.8) Inom .. Ang panlabas na katangian ay nahahati mula sa punto a sa dalawang bahagi: upper — working at lower — non-working.

Karaniwan, hindi ang buong gumaganang bahagi ang ginagamit, ngunit isang tiyak na bahagi lamang nito. Ang pagpapatakbo ng seksyon ab ng panlabas na katangian ay hindi matatag, sa kasong ito ang makina ay napupunta sa mode na naaayon sa punto b, i.e. sa short circuit mode.

Ang walang-load na katangian ng generator na may parallel excitation ay kinuha na may independiyenteng paggulo (kapag ang kasalukuyang nasa armature Iya = 0), samakatuwid ito ay hindi naiiba sa anumang paraan mula sa kaukulang katangian para sa generator na may independiyenteng paggulo (tingnan ang Fig. 2, a). Ang kontrol na katangian ng generator na may parallel excitation ay may parehong hugis bilang katangian ng generator na may independiyenteng paggulo (tingnan ang Fig. 2, c).

Ang mga parallel-excited na generator ay ginagamit upang paganahin ang mga de-koryenteng consumer sa mga pampasaherong sasakyan, sasakyan, at sasakyang panghimpapawid, tulad ng mga generator para sa pagmamaneho ng mga de-koryenteng lokomotibo, diesel lokomotibo, at mga riles, at para sa pag-charge ng mga bateryang imbakan.

Serye ng Excitation Generator

Sa generator na ito (Fig.4, a) ang kasalukuyang paggulo Iw ay katumbas ng kasalukuyang pagkarga In = Ia, at ang boltahe ay nag-iiba nang malaki kapag nagbabago ang kasalukuyang load. Sa idle, ang isang maliit na emission ay sapilitan sa generator. atbp. v. Eri, na nilikha ng daloy ng natitirang magnetism (Larawan 4, b).

Habang tumataas ang kasalukuyang load Ii = Iv = Iya, tumataas ang magnetic flux, hal. atbp. p. at boltahe ng generator, ang pagtaas na ito, tulad ng sa iba pang mga self-excited na makina (parallel-excited generator), ay nagpapatuloy hanggang sa isang tiyak na limitasyon dahil sa magnetic saturation ng makina.

Habang tumataas ang kasalukuyang load sa itaas ng Icr, ang boltahe ng generator ay nagsisimula nang bumaba, dahil ang paggulo magnetic flux dahil sa saturation ay halos huminto sa pagtaas, at ang demagnetizing effect ng armature reaction at ang pagbaba ng boltahe sa armature winding circuit IяΣRя ay patuloy na tumataas . Karaniwan ang kasalukuyang Icr ay mas mataas kaysa sa kasalukuyang na-rate. Ang generator ay maaaring gumana nang matatag lamang sa bahagi ab ng panlabas na katangian, i.e. sa mga alon ng pagkarga na mas mataas kaysa sa nominal.

Dahil sa mga series-excited na generator ang boltahe ay nag-iiba nang malaki sa mga pagbabago sa load at malapit sa zero sa panahon ng walang-load na operasyon, ang mga ito ay hindi angkop para sa pagbibigay ng karamihan sa mga consumer ng kuryente. Ginagamit lamang ang mga ito sa mga de-koryenteng (rheostatic) na pagpepreno ng mga series-excitation motors, na pagkatapos ay ililipat sa generator mode.

kanin. 4. Schematic diagram ng isang series excitation generator (a) at ang panlabas na katangian nito (b)

Mixed excitation generator.

Sa generator na ito (Larawan 5, a), kadalasan ang parallel excitation coil ay ang pangunahing isa, at ang serye ng isa ay ang auxiliary.Ang parehong mga coils ay may parehong polarity at konektado upang ang mga magnetic flux na ginawa ng mga ito ay nagdaragdag (concordant switching) o ibawas (sa tapat ng switching).

Ang isang mixed-excitation generator, kapag ang field windings nito ay konektado sa pagkakasundo, ay nagbibigay-daan sa isang humigit-kumulang na pare-pareho ang boltahe na makuha habang nagbabago ang load. Ang panlabas na katangian ng generator (Larawan 5, b) ay maaaring sa unang pagtatantya ay kinakatawan bilang isang kabuuan ng mga katangian na nilikha ng bawat coil ng paggulo.

kanin. 5. Schematic diagram ng isang generator na may halo-halong paggulo (a) at ang mga panlabas na katangian nito (b)

Kapag isang parallel winding lang ang naka-on, kung saan dumadaan ang excitation current Iв1, unti-unting bumababa ang generator voltage U sa pagtaas ng load current In (curve 1). Kapag ang isang series winding ay naka-on, kung saan ang excitation current Iw2 = In , tumataas ang boltahe U sa pagtaas ng kasalukuyang In (curve 2).

Kung pipiliin natin ang bilang ng mga pagliko ng serye ng paikot-ikot upang sa nominal na pag-load, ang boltahe na nilikha nito ΔUPOSOL ay nabayaran para sa kabuuang pagbaba ng boltahe ΔU, kapag ang makina ay nagpapatakbo na may isang parallel winding lamang, kung gayon posible na makamit na ang ang boltahe U ay nananatiling halos hindi nagbabago , kapag ang kasalukuyang load ay nagbabago mula sa zero hanggang sa na-rate na halaga (curve 3). Sa pagsasagawa, nag-iiba ito sa loob ng 2-3%.

Sa pamamagitan ng pagtaas ng bilang ng mga pagliko ng serye ng paikot-ikot, posible na makakuha ng isang katangian kung saan ang boltahe UHOM ay magkakaroon ng higit na boltahe Uo sa idle (curve 4), ang katangiang ito ay nagbibigay ng kabayaran para sa pagbaba ng boltahe hindi lamang sa panloob na pagtutol ng armature circuit ng generator, ngunit din sa linya ng pagkonekta nito sa load. Kung ang series winding ay naka-on upang ang magnetic flux na nilikha nito ay nakadirekta laban sa flux ng parallel winding (counter commutation), kung gayon ang panlabas na katangian ng generator na may malaking bilang ng mga pagliko ng series winding ay matarik na babagsak. (curve 5).

Ang reverse connection ng series at parallel field windings ay ginagamit sa welding generators na tumatakbo sa ilalim ng mga kondisyon ng madalas na short circuit. Sa ganitong mga generator, sa kaganapan ng isang maikling circuit, ang serye ng paikot-ikot na halos ganap na demagnetizes ang makina at binabawasan ang maikling circuit kasalukuyang. sa isang halaga na ligtas para sa generator.

Ang mga generator na may mga paikot-ikot na patlang na may kabaligtaran na mga koneksyon ay ginagamit sa ilang mga diesel lokomotibo bilang mga exciter ng mga generator ng traksyon, tinitiyak nila ang patuloy na kapangyarihan na inihatid ng generator.

Ang ganitong mga pathogen ay ginagamit din sa electric direct current na mga lokomotibo. Pinapakain nila ang field windings ng traction motors na nagpapatakbo sa regenerative mode sa panahon ng regenerative braking at nagbibigay ng matarik na bumabagsak na mga panlabas na katangian.

Ang generator mixed excitation ay isang tipikal na halimbawa ng regulasyon ng kaguluhan.

Ang mga generator ng DC ay madalas na konektado sa parallel upang gumana sa isang karaniwang network.Ang isang kinakailangan para sa parallel na operasyon ng mga generator na may pamamahagi ng load na proporsyonal sa nominal na kapangyarihan ay ang pagkakakilanlan ng kanilang mga panlabas na katangian. Kapag gumagamit ng mga generator na may halo-halong paggulo, ang kanilang mga serye na paikot-ikot para sa pagpapantay ng mga alon ay dapat na konektado sa isang karaniwang bloke sa pamamagitan ng isang equalizing wire.