Указать уравнение описывающее работу генератора параллельного возбуждения

Генераторы параллельного возбуждения

Определение. Генераторами параллельного возбуждения называют генераторы, обмотка возбуждения которых питается от ЭДС обмотки якоря и подключена к выводам якоря машины параллельно цепи нагрузки.

Схема генератора параллельного возбуждения. Схема изображена на рис. 1.20. Ток якоря I_Я = I + I_В у щеток разветвляется на ток нагрузкиI и ток возбуждения I_В . Обычно ток возбуждения невелик и составляет (0,01-0,05) I_Я.НОМ . Последовательно с обмоткой возбуждения включается реостат R_P для регулирования возбуждения. Реостат позволяет изменять ток возбуждения и, следовательно, напряжение генератора.

Характеристика холостого хода генератора с самовозбуждением всегда снимается при независимом возбуждении (обмотка возбуждения отключается от якоря и запитывается от постороннего источника) и поэтому аналогична характеристике холостого хода генератора с независимым возбуждением.

Самовозбуждение генератора. Так как обмотка возбуждения подключена к выводам якоря, то важное значение имеет процесс первоначального возникновения ЭДС, называемый процессом самовозбуждения.

Рассмотрим процесс самовозбуждения при отключенной нагрузке генератора, т.е. при холостом ходе.

Магнитная цепь машины имеет небольшой остаточный магнитный поток (примерно 2-3% номинального). При вращении якоря в поле остаточного потока в нем наводится небольшая ЭДС, вызывающая некоторый ток в обмотке возбуждения. При соответствующем направлении он увеличивает остаточный магнитный поток, ЭДС в якоре возрастает и процесс развивается лавинообразно до тех пор, пока не будет ограничен насыщением магнитной цепи.

Однако процесс самовозбуждения может развиваться только при определенных условиях, называемых условиями самовозбуждения. Выясним эти условия. Уравнение второго закона Кирхгофа для цепи возбуждения имеет вид: Е + е_L= (R_в + R_я)i_в, где е_L = – d (Li_в) /dt – ЭДС самоиндукции цепи возбуждения, возникающая при нарастании тока возбуждения;

L – суммарная индуктивность обмоток возбуждения и якоря; R_в — сумма сопротивлений обмотки возбуждения и регулировочного реостата.

Так как R_я « R_в, то уравнение принимает вид:

E_я=R_в i_в +

Покажем на графике характеристику холостого хода Е = f (I_в) и характеристику цепи возбуждения – прямую U_в = R_в I_в

(рис. 1.21). Отрезок аб, равный Е – R_в I_в = d (Li_в) /dt, пропорционален ЭДС самоиндукции цепи возбуждения. Из графика следует, что в точке в пересечения характеристик d (Li_в) /dt = 0 рост тока возбуждения прекращается U_в = E и процесс самовозбуждения заканчивается. Положение точки в, называемой рабочейточкой, зависит от сопротивления цепи возбуждения R_в » tgα. Чем оно больше, тем прямая U_в = f (I_в) идет круче и рабочая точка перемещается влево. При некотором сопротивлении цепи возбуждения R_{в, кр} = tg α_кр, называемом критическим, напряжение на выводах генератора близко к остаточной ЭДС Е_о и генератор не возбуждается.

Из сказанного вытекают условия, при которых генератор должен возбуждаться:

Ø наличие остаточной намагниченности;

Ø совпадение по направлению остаточного магнитного поля и поля, создаваемого обмоткой возбуждения (несовпадение полей может быть при неправильном подключении выводов обмотки возбуждения или при несоответствующем направлении вращения якоря);

Ø сопротивление цепи возбуждения должно быть меньше критического;

Ø скорость вращения якоря должна быть выше критической скорости.

Внешняя характеристика. Внешняя характеристика генератора параллельного возбуждения U = f (I) при R_в = const и n = n_ном = const (рис. 1.18, кривые 2 и 2а) отличается от внешней характеристики генератора независимого возбуждения более резким снижением напряжения при увеличении нагрузки. Это объясняется следующим образом: уменьшение напряжения по тем же причинам, что и у генератора независимого возбуждения, приводит к уменьшению тока возбуждения, дополнительному уменьшению ЭДС генератора. При номинальной нагрузке снижение напряжения относительно напряжения холостого хода составляет 10-18%.

Регулировочная характеристика. Регулировочная характеристика генератора I_в = f (I) при U = U_ном = const и n = n_ном = const аналогична регулировочной характеристике генератора независимого возбуждения (рис. 1.19, кривая 2), но идет несколько круче, что объясняется более значительным уменьшением напряжения генератора.

Ответы на тестовые вопросы № 1-54 по дисциплине «Электротехника» (Ток в якоре параллельного возбуждения мощностью 3 кВт. Частота вращения на холостом ходу двигателя параллельного возбуждения)

Страницы работы

Содержание работы

1. Определить ток в якоре параллельного возбуждения мощностью 3 кВт, если напряжение на зажимах машины 120 В, r_В=76 Ом, а КПД двигателя 0,8

2. Указать уравнение, описывающее работу машины постоянного тока в режиме двигателя параллельного возбуждения

3. E_Г=100 В; I_нагр=16 А; r_Я=0,36 Ом; I_В=2,2 А. Определить напряжение на выходе генератора параллельного возбуждения

4. Как влияет на работу генератора последовательная обмотка возбуждения при согласном включении?

1) Внешняя характеристика становиться более жесткой

5. Как называется обмотка, создающая основное продольное магнитное поле машины постоянного тока?

2) обмотка возбуждения

6. Указать искусственную реостатную характеристику двигателя постоянного тока параллельного возбуждения

3)

7. Двигатель постоянного тока имеет паспортные данные: U_Н=220 В, I_Н=12 А, n_Н=1500 об/мин. Мощность потерь в обмотке якоря и в обмотке возбуждения Р=Р_Я+Р_В=396 Вт Определить механическую мощность на валу двигателя

8. Чему равно напряжение на выходе генератора при работе его на холостом ходу?

9. Определить ток в обмотке возбуждения генератора параллельного возбуждения, если задано: r_нагр=2 Ом; r_В=40 Ом; I_Я=2 А

10. Чем вызвано уменьшение напряжения на зажимах генератора при увеличении нагрузки?

2) Увеличением падения напряжения в якоре

11. Каково назначение обмотки возбуждения машины постоянного тока?

2) Она создает основной магнитный поток

12. Какая кривая представляет собой зависимость скорости вращения двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением от тока возбуждения?

1)

13. Паспортные данные двигателя: U_Н=110 В, I_ном=10 А, r_Я=1 Ом. Чему равно сопротивление пускового реостата, ограничивающего ток до 2I_ном?

14. Найти уравнение, описывающее работу генератора параллельного возбуждения

15. Выходная мощность генератора P_2Н=5,2 кВт; потребляемая мощность P₁=6,3 кВт. Определить мощность потерь и КПД генератора

2) P=1,1 кВт; 0,82

16. Чем определяется величина ЭДС генератора параллельного возбуждения?

1) Величиной потока возбуждения и скоростью вращения

17. Чем вызвано появление большого тока якоря при пуске двигателя постоянного тока?

3) Малым сопротивлением обмотки якоря и малой противоэдс

18. Какая кривая представляет собой характеристику холостого хода генератора?

2)

19. Номинальная мощность двигателя параллельного возбуждения P_2Н=95 кВт, I_ДВ.Н=470 А, U_Н=220 В. Определить КПД двигателя

2) 0,92

20. Указать правильную формулу для определения ЭДС машины постоянного тока

21. генератора независимого возбуждения r_Я=0,037 Ом; r_нагр=0,407 Ом. Напряжение на зажимах генератора 230 В. Определить ЭДС генератора и ток якоря

22. По какой электрической цепи замыкается ток якоря постоянного тока?

1) а) Зажим, б) обмотка добавочного полюса (ОДП) в) щеточно-коллекторный узел г) обмотка якоря д) зажим е) нагрузка

23. В каком случае двигатель параллельного возбуждения может пойти в разнос (резко возрастает частота вращения)?

2) При обрыве цепи возбуждения

24. Какая точка соответствует ЭДС при завершении процесса самовозбуждения генератора?

3)

25. Напряжение на зажимах двигателя с последовательным возбуждением 120 В, r_Я+r_ОВ=1,5 Ом. Вычислить ток, потребляемый двигателем, если противоэдс якоря равна 90 В

26. Совокупность каких выражений соответствует работе машины постоянного тока в двигательном режиме?

28. Для чего служит обмотка якоря генератора постоянного тока?

1) Для наведения ЭДС генератора

29. Как изменится ток, потребляемый двигателем при увеличении момента сопротивления механизма?

1) Ток возрастет

30. Какой из графиков правильно изображает зависимость ЭДС генератора с независимым возбуждением от тока возбуждения?

1)

31. Рассчитать величину пускового реостата для ограничения пускового тока двигателя ПН-10 с паспортными данными: U_Н=110 В; I_Н=12,2 А; n_Н=1420 об/мин. Сопротивление цепи якоря r_Я=1 Ом; I_пуск=1,5I_Н.

1) r_пуск5 Ом

32. Какое из приведенных ниже выражений определяет механическую характеристику двигателя с параллельным возбуждением?

33. r_Н=2 Ом, r_В=40 Ом, I_Я=20 А. Определить ток в нагрузке генератора параллельного возбуждения

34. Как влияет на работу генератора последовательная обмотка возбуждения при встречном включении?

3) Внешняя характеристика становится мягче

35. Каким образом можно изменить направление вращения двигателя постоянного тока? Указать неправильный ответ

3) Изменить направление тока возбуждения и тока якоря одновременно

36. Указать внешнюю характеристику генератора смешанного возбуждения при встречном включении обмоток возбуждения

3)

37. Двигатель постоянного тока с последовательным возбуждением имеет следующие параметры: U_Н=230 В, I_Н=50 А, r_Я=0,3 Ом, n_Н=800 об/мин. Определить ЭДС, индуктируемую в обмотке якоря

38. В каком уравнении допущена ошибка?

39. Определить E_Г и E_Д машины в генераторном и двигательном режимах работы при условии, что напряжение U=220 В, а падение напряжения в цепи якоря составляет 4,5% от U

40. При каком условии генератор постоянного тока может работать в двигательном режиме?

3) При подаче напряжения на обмотки якоря и возбуждения

41. Каким образом регулируется основной магнитный поток машин постоянного тока?

42. Указать естественную механическую характеристику двигателя с параллельным возбуждением

1)

43. Двигатель постоянного тока работает от сети 220 В, потребляя ток 100 А. Сопротивление обмотки якоря 0,05 Ом. Чему равна ЭДС якоря двигателя?

44. Указать основное уравнение электрического состояния генератора постоянного тока

45. Номинальная мощность генератора параллельного возбуждения: P_2Н=25 кВт, U_Н=115 В, I_нагр=217 А, I_В=3 А, r_Я=0,009 Ом. Определить ток якоря и ЭДС якоря

46. Какое из перечисленных условий является необходимым для самовозбуждения генератора?

2) Наличие потока остаточного магнетизма

47. Как необходимо изменять ток возбуждения, чтобы обеспечить постоянное напряжение на зажимах генератора при изменении тока нагрузки?

3)

48. Как можно уменьшить пусковой ток двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением?

3) Ввести сопротивление в цепь якоря

49. Указать внешнюю характеристику генератора смешанного возбуждения при согласном включении обмоток возбуждения

1)

50. Мощность на валу двигателя P_2Н=100 кВт, U_Н=220 В, I_ДВ.Н=500 А, частота вращения 500 об/мин. Определить КПД двигателя и вращающий момент

1) 0,91; M=1910 Hм

51. ЭДС при пуске двигателя параллельного возбуждения равна

52. Какова мощность потерь в обмотке якоря генератора при токе I_Я=40 А, если его ЭДС E_Г=230 В, а напряжение на выходе генератора U_Г=225 В

53. Как измениться частота вращения на холостом ходу двигателя параллельного возбуждения, если напряжение на якоре понизиться?

54. Какая внешняя характеристика соответствует генератору с большим сопротивлением цепи якоря, если мощности их одинаковы?

3)

Генератор параллельного возбуждения

Принцип самовозбуждения генератора постоянного тока ос­нован на том, что магнитная система машины, будучи намагни­ченной, сохраняет длительное время небольшой магнитный поток остаточного магнетизма сердечников полюсов и станины Ф_ост (по­рядка 2—3% от полного потока). При вращении якоря поток

Рис. 28.5. Принципиальная схема (а) и характеристика х.х. (б) генератора параллельного возбуждения

индуцирует в якорной обмотке ЭДС Е_ост, под действием которой в обмотке возбуждения возникает небольшой ток I_в.ост. Если МДС обмотки возбуждения I_в.ост w_В имеет такое же направление, как и поток Ф_ост , то она увеличивает поток главных полюсов. Это, в свою очередь, вызывает увеличение ЭДС генератора, отчего ток возбуждения вновь увеличится. Так будет продолжаться до тех пор, пока напряжение генератора не будет уравновешено падени­ем напряжения в цепи возбуждения, т. е. U₀ = I_Вr_В .

На рис. 28.5, а показана схема включения генератора парал­лельного возбуждения, на рис. 28.5, б — характеристика х.х. гене­ратора (кривая 1) и зависимость падения напряжения от тока воз­буждения I_Вr_В = F(I_В) (прямая 2). Точка пересечения А соответствует окончанию процесса самовозбуждения, так как именно в ней U₀ = I_Вr_В .

Угол наклона прямой ОА к оси абсцисс определяется из тре­угольника ОАВ:

где m_i — масштаб тока (по оси абсцисс), А/мм; m_u — масштаб на­пряжения (по оси ординат), В/мм.

Из (28.10) следует, что угол наклона прямой I_Вr_В = F(I_В) к оси абсцисс прямо пропорционален сопротивлению цепи возбужде­ния. Однако при некотором значении сопротивления реостата r_рг сопротивление r_В, достигает значения, при котором зависимость I_Вr_В = F(I_В) становится касательной к прямолинейной части ха­рактеристики х.х. (прямая 3). В этих условиях генератор не самовозбуждается. Сопротивление цепи возбуждения, при которой прекращается самовозбуждение генератора, называют критиче­ским сопротивлением, (r_В.крит ).

Следует отметить, что самовозбуж­дение генератора возможно лишь при частоте вращения, превышающей крити­ческую n_кт. Это условие вытекает из ха­рактеристики самовозбуждения гене­ратора (рис. 28.6), представляющей собой зависимость напряжения генера­тора в режиме х.х. от частоты враще­ния при неизменном сопротивлении цепи возбуждения, т. е. U₀ = F(n) при r_В = const.

Рис. 28.6. Характеристика самовозбуждения

Анализ характеристики самовозбуж­дения показывает, что при n