Doğru akımın elektrik devreleri ve özellikleri

Özellikler DC jeneratör esas olarak uyarma bobininin açılma şekli ile belirlenir. Bağımsız, paralel, seri ve karma uyarım üreteçleri vardır:

• bağımsız olarak uyarılır: alan bobini, harici bir DC kaynağı (bir pil, bir uyarıcı veya doğrultucu olarak adlandırılan küçük bir yardımcı jeneratör) tarafından çalıştırılır,

• paralel uyarma: alan sargısı, armatür sargısı ve yük ile paralel olarak bağlanır,

• seri uyarma: alan sargısı, armatür sargısı ve yük ile seri olarak bağlanır,

• karışık uyarma ile: iki alan sargısı vardır - paralel ve seri, birincisi armatür sargısına paralel bağlanır ve ikincisi buna ve yüke seri olarak bağlanır.

Paralel, seri ve karışık uyartımlı jeneratörler, alan sargılarına jeneratörün kendisi tarafından enerji verildiği için kendinden uyarımlı makinelerdir.

DC jeneratörlerinin uyarılması: a — bağımsız, b — paralel, c — seri, d — karışık.

Listelenen tüm jeneratörler aynı cihaza sahiptir ve yalnızca uyarma bobinlerinin yapısında farklılık gösterir. Bağımsız ve paralel uyarma bobinleri, küçük bir kesite sahip telden yapılmıştır, çok sayıda dönüşe sahiptir, seri uyarma bobini, büyük bir kesite sahip telden yapılmıştır, az sayıda dönüş vardır.

DC jeneratörlerinin özellikleri, özelliklerine göre değerlendirilir: boşta, harici ve kontrol. Aşağıda, farklı jeneratör türleri için bu özelliklere bakacağız.

Bağımsız uyarılmış jeneratör

Bağımsız uyarıma sahip bir jeneratörün karakteristik bir özelliği (Şekil 1), uyarma akımının Iv armatür akımına Ii bağlı olmaması, yalnızca uyarma bobinine sağlanan Uv voltajı ve uyarma devresinin direnci Rv tarafından belirlenmesidir. .

Pirinç. 1. Bağımsız olarak uyarılmış bir jeneratörün şematik diyagramı

Genellikle alan akımı düşüktür ve nominal armatür akımının %2-5'i kadardır. Jeneratörün voltajını düzenlemek için, uyarma sargısının devresine genellikle Rpv düzenlemesi için bir reosta dahil edilir. Lokomotiflerde, akım Iv, Uv voltajı değiştirilerek düzenlenir.

Jeneratörün boşta karakteristiği (Şekil 2, a) - Rn yükünün yokluğunda, yani In = Iya = 0'da ve sabit bir dönme hızında n'de, rölantideki Uo voltajının Ib uyarma akımına bağımlılığı. Yüksüz durumda, yük devresi açıkken, jeneratör gerilimi Uo, e'ye eşittir. vesaire. v. Eo = cEFn.

Rölanti devri karakteristiği kaldırıldığında, hız n değişmeden kaldığından, Uo gerilimi yalnızca manyetik akı F'ye bağlıdır.Bu nedenle, rölanti karakteristiği, akı F'nin uyarma akımı Ia'ya (jeneratörün manyetik devresinin manyetik özelliği) bağımlılığına benzer olacaktır.

Yüksüz karakteristik, uyarma akımını sıfırdan kademeli olarak U0 = 1.25Unom değerine yükselterek ve ardından uyarma akımını sıfıra düşürerek deneysel olarak kolayca ortadan kaldırılabilir. Bu durumda, karakteristiğin artan 1 ve azalan 2 dalı elde edilir. Bu dalların ayrışması, makinenin manyetik devresindeki histerezisin varlığından kaynaklanmaktadır. Armatür sargısında Iw = 0 olduğunda, kalıcı manyetizmanın akısı bir kalıcı d'yi indükler, vb. genellikle Unom nominal voltajının %2-4'ü olan Eost ile.

Düşük uyarma akımlarında, makinenin manyetik akısı küçüktür, bu nedenle bu bölgede akı ve Uo gerilimi, uyarma akımıyla doğru orantılı olarak değişir ve bu özelliğin ilk kısmı düz bir çizgidir. Uyarma akımı arttıkça, jeneratörün manyetik devresi doyar ve Uo gerilimindeki artış yavaşlar. Uyarma akımı ne kadar büyük olursa, makinenin manyetik devresinin doygunluğu o kadar güçlü olur ve U0 voltajı o kadar yavaş artar. Çok yüksek uyarma akımlarında, Uo gerilimi pratikte artmayı durdurur.

Yüksüz karakteristik, makinenin olası voltaj ve manyetik özelliklerinin değerini tahmin etmenizi sağlar. Genel amaçlı makineler için nominal voltaj (pasaportta belirtilmiştir), özelliğin doymuş kısmına (bu eğrinin "diz") karşılık gelir.Geniş aralıklı voltaj regülasyonu gerektiren lokomotif jeneratörlerinde, karakteristiğin hem eğrisel hem de düz hat doymamış kısımları kullanılır.

D. d. C. makine n hızıyla orantılı olarak değişir, bu nedenle n2 < n1 için rölanti karakteristiği n1 için eğrinin altında yer alır. Jeneratörün dönüş yönü değiştiğinde e'nin yönü değişir. vesaire. c. Armatür sargısında ve dolayısıyla fırçaların polaritesinde indüklenir.

Jeneratörün harici bir özelliği (Şekil 2, b), sabit hız n ve uyarma akımı Iv'de U voltajının In = Ia yük akımına bağımlılığıdır. Jeneratör voltajı U her zaman e değerinden düşüktür. vesaire. c. E, armatür devresinde seri bağlı tüm sargılardaki gerilim düşüşünün değeri ile.

Jeneratör yükü arttıkça (armatür sargı akımı IАЗ САМ — азЗ), jeneratör voltajı iki nedenden dolayı azalır:

1) armatür sargı devresindeki gerilim düşümündeki artıştan dolayı,

2) e'deki azalma nedeniyle. vesaire. armatür akısının manyetikliği giderme etkisinin bir sonucu olarak. Armatürün manyetik akısı, jeneratörün ana manyetik akısını Ф bir şekilde zayıflatır, bu da e'sinde hafif bir azalmaya yol açar. vesaire. v. E, e'ye karşı yüklenirken. vesaire. boşta Eo ile.

Söz konusu jeneratörde rölanti modundan nominal yüke geçiş sırasında voltajdaki değişiklik, nominal değerin 3 - 8℅'sidir.

Dış devreyi çok düşük bir dirençle kapatırsanız, yani jeneratörü kısa devre yaparsanız, voltajı sıfıra düşer.Kısa devre sırasında armatür sargısındaki Ik akım, armatür sargısının yanabileceği kabul edilemez bir değere ulaşacaktır. Düşük güçlü makinelerde kısa devre akımı, anma akımının 10-15 katı olabilir, yüksek güçlü makinelerde bu oran 20-25'e ulaşabilir.

Pirinç. 2. Bağımsız uyarıma sahip bir jeneratörün özellikleri: a — boşta, b — harici, c — düzenleyici

Jeneratörün düzenleme özelliği (Şekil 2, c), uyarma akımının Iv'nin sabit voltajda U ve dönüş frekansında n yük akımına bağımlılığıdır. Yük değiştikçe jeneratör voltajını sabit tutmak için uyarma akımının nasıl ayarlanacağını gösterir. Açıkçası, bu durumda yük arttıkça uyarma akımını artırmak gerekir.

Bağımsız olarak uyarılmış bir jeneratörün avantajları, uyarma akımını ve yük altında jeneratör voltajındaki küçük bir değişikliği değiştirerek voltajı 0'dan Umax'a kadar geniş bir aralıkta ayarlayabilmesidir. Ancak, alan bobinine güç sağlamak için harici bir DC kaynağı gerektirir.

Paralel uyarımlı jeneratör.

Bu jeneratörde (Şekil 3, a) armatür sargı akımı Iya, harici yük devresi RH'ye (akım In) ve uyarma sargısına (akım Iv) dallanır, orta ve yüksek güçlü makineler için akım Iv 2- 5'tir. armatür sargısındaki akımın nominal değerinin %'si Makine, uyarma sargısının doğrudan jeneratörün armatür sargısından beslendiği kendi kendini uyarma ilkesini kullanır. Bununla birlikte, jeneratörün kendi kendini uyarması ancak bir takım koşullar yerine getirildiğinde mümkündür.

1.Jeneratörün kendi kendini uyarma sürecini başlatmak için, makinenin manyetik devresinde armatür sargısında e'yi indükleyen artık bir manyetizma akısına sahip olmak gerekir. vesaire. Eost köyü. Bu vb. v. bir miktar başlangıç ​​akımının "armatür sargısı - uyarma sargısı" devresi boyunca bir akış sağlar.

2. Alan bobini tarafından oluşturulan manyetik akı, kalan manyetizmanın manyetik akısına göre yönlendirilmelidir. Bu durumda, kendi kendini uyarma sürecinde, uyarma akımı Iv ve dolayısıyla e makinesinin manyetik akısı Ф artacaktır. vesaire. v. E. Bu, makinenin manyetik devresinin doyması nedeniyle F'deki ve dolayısıyla E ve Ib'deki daha fazla artış durana kadar devam edecektir. Belirtilen akıların yönündeki çakışma, uyarma sargısının armatür sargısına doğru bağlanmasıyla sağlanır. Yanlış bağlanırsa, makinenin manyetikliği giderilir (artık manyetizma kaybolur) ve e. vesaire. c. E sıfıra düşer.

3. RB uyarma devresinin direnci, kritik direnç adı verilen belirli bir sınır değerinden düşük olmalıdır. Bu nedenle, jeneratörün en hızlı uyarılması için, jeneratör açıldığında, uyarma bobini ile seri olarak bağlanmış düzenleyici reosta Rpv'nin tam çıkışının verilmesi önerilir (bkz. Şekil 3, a). Bu durum ayrıca alan akımının olası düzenleme aralığını ve dolayısıyla paralel uyarımlı jeneratörün gerilimini sınırlar. Alan sargısının devre direncini yalnızca (0,64-0,7) Unom'a yükselterek jeneratör voltajını azaltmak genellikle mümkündür.

Pirinç. 3.Paralel uyarmalı (a) bir jeneratörün şematik diyagramı ve bağımsız ve paralel uyarmalı (b) jeneratörlerin dış özellikleri

Jeneratörün kendi kendini uyarmasının, e'sini artırma sürecini gerektirdiğine dikkat edilmelidir. vesaire. E ile ve makine rölantideyken uyarma akımı Ib oluştu. Aksi takdirde, düşük Eost değeri ve armatür sargı devresindeki büyük iç gerilim düşüşü nedeniyle, uyarma sargısına uygulanan voltaj neredeyse sıfıra düşebilir ve uyarma akımı yükselemez. Bu nedenle yük, jeneratöre ancak terminallerindeki voltaj nominal değere yakın olduktan sonra bağlanmalıdır.

Armatürün dönüş yönü değiştiğinde fırçaların polaritesi değişir ve dolayısıyla alan sargısındaki akımın yönü değişir, bu durumda jeneratörün manyetikliği giderilir.

Bunu önlemek için dönüş yönünü değiştirirken alan bobinini armatür bobinine bağlayan telleri değiştirmek gerekir.

Jeneratörün dış özelliği (Şekil 3, b'deki eğri 1), n ​​hızının sabit değerlerinde ve sürücü devresi RB'nin direncinde U voltajının yük akımına bağımlılığını temsil eder. Bağımsız olarak uyarılan jeneratörün (eğri 2) dış karakteristiğinin altında yer alır.

Bu, bağımsız olarak uyarılmış bir jeneratörde artan yük ile voltajın düşmesine neden olan aynı iki nedene (endüvi devresindeki voltaj düşüşü ve armatür reaksiyonunun manyetikliği giderme etkisi) ek olarak üçüncü bir nedenin olmasıyla açıklanmaktadır. dikkate alınan jeneratör - uyarma akımının azaltılması.

Uyarma akımı IB = U / Rv, yani makinenin voltajına (U) bağlı olduğundan, voltajın düşmesiyle bu iki nedenden dolayı manyetik akı F ve e azalır. vesaire. v. voltajda daha fazla düşüşe yol açan jeneratör E. a noktasına karşılık gelen maksimum akım Icr, kritik olarak adlandırılır.

Armatür sargısı kısa devre olduğunda, paralel uyarmalı jeneratörün akımı Ic küçüktür (b noktası), çünkü bu modda gerilim ve uyarma akımı sıfırdır. Dolayısıyla kısa devre akımı sadece e tarafından oluşturulur. vesaire. artık manyetizmadan ve (0,4 ... 0,8) Inom .. Dış karakteristik, a noktasından iki kısma ayrılır: üst - çalışıyor ve alt - çalışmıyor.

Genellikle çalışan kısmın tamamı değil, sadece belirli bir kısmı kullanılır. Dış özelliğin ab bölümünün çalışması kararsızdır, bu durumda makine b noktasına karşılık gelen moda girer, yani. kısa devre modunda.

Paralel uyarımlı jeneratörün yüksüz karakteristiği, bağımsız uyarımla alınır (armatürdeki akım Iya = 0 olduğunda), bu nedenle, bağımsız uyarımlı jeneratörün karşılık gelen özelliğinden hiçbir şekilde farklı değildir (bkz. 2, bir). Paralel uyarımlı jeneratörün kontrol karakteristiği, bağımsız uyarımlı jeneratörün karakteristiği ile aynı şekle sahiptir (bkz. Şekil 2, c).

Paralel uyarımlı jeneratörler, elektrikli lokomotifleri, dizel lokomotifleri ve vagonları sürmek için ve akümülatörleri şarj etmek için jeneratörler gibi binek otomobillerde, otomobillerde ve uçaklarda elektrik tüketicilerine güç sağlamak için kullanılır.

Seri Uyarma Jeneratörü

Bu jeneratörde (Şek.4, a) uyarma akımı Iw, yük akımı In = Ia'ya eşittir ve yük akımı değiştiğinde voltaj önemli ölçüde değişir. Rölantide, jeneratörde küçük bir emisyon indüklenir. vesaire. v. Artık manyetizma akışı tarafından oluşturulan Eri (Şekil 4, b).

Yük akımı arttıkça Ii = Iv = Iya, manyetik akı artar, örn. vesaire. p. ve jeneratör geriliminde bu artış diğer kendinden ikazmalı makinelerde olduğu gibi (paralel ikazlı jeneratör) makinenin manyetik doygunluğundan dolayı belli bir sınıra kadar devam eder.

Yük akımı Icr'nin üzerine çıktıkça, doygunluğa bağlı uyarım manyetik akısının artması neredeyse durduğundan ve armatür reaksiyonunun manyetikliği giderme etkisi ve armatür sargı devresindeki voltaj düşüşü artmaya devam ettiğinden, jeneratör voltajı azalmaya başlar. Genellikle mevcut Icr, anma akımından çok daha yüksektir. Jeneratör, harici karakteristiğin yalnızca ab kısmında kararlı bir şekilde çalışabilir, yani. nominalden daha yüksek yük akımlarında.

Seri uyarmalı jeneratörlerde voltaj, yükteki değişikliklerle büyük ölçüde değiştiğinden ve yüksüz çalışma sırasında sıfıra yakın olduğundan, çoğu elektrik tüketicisini beslemek için uygun değildirler. Sadece daha sonra jeneratör moduna aktarılan seri uyarma motorlarının elektrikli (reostatik) frenlemesinde kullanılırlar.

Pirinç. 4. Bir seri uyarma üretecinin (a) ve dış karakteristiğinin (b) şematik diyagramı

Karışık uyarma üreteci.

Bu jeneratörde (Şekil 5, a), çoğu zaman paralel uyarma bobini ana ve seri bir yardımcıdır.Her iki bobin de aynı polariteye sahiptir ve ürettikleri manyetik akılar toplanacak (uyumlu anahtarlama) veya çıkarılacak (zıt anahtarlama) şekilde bağlanır.

Karışık uyarmalı bir jeneratör, alan sargıları uyum içinde bağlandığında, yük değiştikçe yaklaşık olarak sabit bir gerilim elde edilmesini sağlar. Jeneratörün dış karakteristiği (Şekil 5, b), ilk yaklaşımda, her bir uyarma bobini tarafından oluşturulan özelliklerin toplamı olarak temsil edilebilir.

Pirinç. 5. Karışık uyarmalı (a) bir jeneratörün şematik diyagramı ve dış özellikleri (b)

Uyarma akımı Iв1'in içinden geçtiği yalnızca bir paralel sargı açıldığında, jeneratör gerilimi U, artan yük akımı In (eğri 1) ile kademeli olarak azalır.Uyarma akımının Iw2 = In olduğu bir seri sargı açıldığında, artan In akımıyla U gerilimi artar (eğri 2).

Seri sargının sarım sayısını, makine yalnızca bir paralel sargı ile çalıştığında, nominal yükte oluşturduğu gerilim ΔUPOSOL toplam gerilim düşüşünü ΔU telafi edecek şekilde seçersek, o zaman şunu elde etmek mümkündür: yük akımı sıfırdan anma değerine (eğri 3) değiştiğinde U gerilimi neredeyse değişmeden kalır. Uygulamada %2-3 arasında değişmektedir.

Seri sargının sarım sayısını artırarak, UHOM geriliminin rölantide daha fazla Uo gerilimine sahip olacağı bir karakteristik elde etmek mümkündür (eğri 4), bu özellik, yalnızca iç dirençteki gerilim düşüşünü telafi etmez. jeneratörün armatür devresi, aynı zamanda onu yüke bağlayan hatta. Seri sargı, yarattığı manyetik akı paralel sargının akısına (karşı komütasyon) karşı yönlendirilecek şekilde açılırsa, seri sargının çok sayıda dönüşüne sahip jeneratörün dış karakteristiği dik bir şekilde düşecektir. (eğri 5).

Sık kısa devre koşulları altında çalışan kaynak jeneratörlerinde seri ve paralel alan sargılarının ters bağlantısı kullanılır. Bu tür jeneratörlerde kısa devre olması durumunda seri sargı makineyi neredeyse tamamen manyetiksizleştirir ve kısa devre akımını azaltır. jeneratör için güvenli olan bir değere.

Zıt bağlantılı alan sargılı jeneratörler, bazı dizel lokomotiflerde çekiş jeneratörlerinin uyarıcıları olarak kullanılır, jeneratör tarafından sağlanan gücün sabit kalmasını sağlarlar.

Bu tür patojenler, elektrikli doğru akım lokomotiflerinde de kullanılır. Rejeneratif frenleme sırasında rejeneratif modda çalışan ve dik düşen dış karakteristikler sağlayan çekiş motorlarının alan sargılarını beslerler.

Jeneratör karma uyarımı, bozucu düzenlemenin tipik bir örneğidir.

DC jeneratörleri genellikle ortak bir ağda çalışmak için paralel bağlanır.Nominal güçle orantılı yük dağılımına sahip jeneratörlerin paralel çalışması için bir ön koşul, harici özelliklerinin özdeşliğidir. Karışık uyartımlı jeneratörler kullanıldığında, akımları eşitlemek için seri sargıları bir eşitleme teli ile ortak bir bloğa bağlanmalıdır.