Генератор с самовозбуждением схема: Устройство генераторов и способы их возбуждения

Генератор с самовозбуждением и размагничивающей обмоткой

Главное
отличие этого типа генераторов в том,
что намагничивающая обмотка
возбуждения питается не от постороннего
источника, а от самого генератора.
Поэтому они называются генераторами
с самовозбуждением.

Принципиальная
электрическая схема и устройство
магнитной системы четырех полюсного
генератора с
самовозбуждением.

В коллекторных
генераторах, кроме основных полюсов и
обмоток, есть ещё 2 дополнительных
полюса, на которых размещается по витку
дополнительной последовательной
обмотки. Это необходимо для компенсации
магнитного потока реакции якоря и
сохранения положения электрической
нейтрали машины при изменении нагрузки.

Для
нормальной работы генератора с
самовозбуждением необходимо, чтобы
напряжение, подаваемое на намагничивающую
обмотку, не изменялось
в процессе сварки, т.е. не зависело от
режима сварки. С этой целью
в генераторе установлена третья
дополнительная щетка z,
которая располагается между двумя
основными щетками a
и b.
При анализе работы данного генератора
необходимо учитывать магнитный поток
Ф_я,
создаваемый сварочным током, протекающим
по виткам якорной обмотки, так называемый
поток реакции якоря.

Картина
распределения магнитных
потоков под полюсом

полярности
N
четырехполюсного
генератора

Из
рисунка видно, что под одной половиной
полюсов силовые линии поля якоря
усиливают намагничивающий поток Ф_н.
а
под другой — ослабляют его. В
целом подмагничивающее действие потока
реакции якоря компенсируется его
размагничивающим действием. Поэтому
при анализе работы генераторов с
независимым возбуждением влияние потока
реакции якоря
не учитывалось.

В
генераторах с самовозбуждением параметры
обмотки якоря и размагничивающей обмотки
подобраны
так, что под одной половиной полюсов
(между щетками
b—z)
магнитный поток размагничивающей
обмотки компенсируется потоком
реакции якоря. В результате напряжение
на щетках b-z
будет определяться
только половиной магнитного потока
намагничивающей обмотки.

Таким
образом, напряжение, питающее
намагничивающую обмотку, оказывается
независящим от сварочного тока. Падающая
же характеристика генератора
обеспечивается за счет размагничивающего
действия размагничивающей
обмотки, проявляющегося под второй
половиной полюсов.

Это
позволяет заключить, что регулировка
режима в коллекторных генераторах
с самовозбуждением такая же. как и в
генераторах с независимым возбуждением.

Особенность генераторов с самовозбуждением
состоит в том, что их запуск
возможен только при вращении якоря, в
одном направлении,
указанном стрелкой на торцевой крышке
статора.

Это
связано с
тем, что первоначальное возбуждение
генератора при его запуске происходит
благодаря
остаточному намагничиванию полюсов.
При вращении якоря в противоположную
сторону в обмотке возбуждения потечет
ток обратного направления, который
своим нарастающим магнитным полем в
какой-то момент времени компенсирует
остаточное намагничивание полюсов,
т. е. суммарный магнитный
поток под полюсами станет равным нулю.
В этом случае для возбуждения
генератора необходимо намагничивающую
обмотку временно подсоединить к
независимому источнику постоянного
тока.

Агрегат АДД-303 с
коллекторным генератором

ВЕНТИЛЬНЫЕ СВАРОЧНЫЕ
ГЕНЕРАТОРЫ

Появились в середине
70-х годов 20 века после освоения производства
силовых кремниевых вентилей. В
этих генераторах функцию выпрямления
тока вместо коллектора выполняет
полупроводниковый выпрямитель, на
который подается переменное напряжение
генератора.

В
сварочных агрегатах применяются
генераторы три типа конструкции
генераторов переменного тока:
индукторный,
синхронный и асинхронный

Конструкции
генераторов переменного тока:

а — индукторного,
б — синхронного,
в —
асинхронного

В
России сварочные агрегаты выпускаются
с индукторными генераторами с
самовозбуждением, независимым возбуждением
и со смешанным возбуждением.

Схема
вентильного генератора с самовозбуждением

Схемы однофазного
и трехфазного вентильных генераторов
с независимым возбуждением

Конструктивная
схема и связь параметров индукторного
генератора

В индукторном
генераторе неподвижная обмотка
возбуждения питается постоянным током,
но создаваемый ею магнитный поток имеет
переменный характер. Он максимален при
совпадении зубцов ротора и статора,
когда магнитное сопротивление на пути
потока минимально, и минимален при
совпадении впадин ротора и статора.
Следовательно. ЭДС, наводимая этим
потоком, тоже переменная. Три рабочие
обмотки расположены
на статоре со сдвигом на 120°, поэтому на
выходе генератора образуется трехфазное
переменное напряжение. Падающая
характеристика генератора получается
за счет большого индуктивного сопротивления
самого генератора. Реостат
в цепи возбуждения служит для плавной
регулировки сварочного тока.

Отсутствие
скользящих контактов (между щетками и
коллектором) делает
данный генератор более надежным в
эксплуатации. Кроме того, у него более
высокий КПД,
меньшие масса и габариты, чем у
коллекторного генератора. Значительно
можно улучшить и динамические
характеристики.

Принципиальная
электрическая схема вентильного
генератора
типа ГД-312 с самовозбуждением

ВСХ
генератора ГД-312

Для обеспечения
работы на холостом ходу питание обмотки
возбуждения осуществляется от
трансформатора напряжения, а для питания
ее в режиме короткого замыкания – от
трансформатора тока. В режиме нагрузки
– сварки – на обмотку возбуждения
подается смешанный сигнал управления
пропорциональный части выходного
напряжения и пропорциональный току.

Вентильные
генераторы
выпускаются марки ГД-312 и применяются
для ручной сварки металлов в составе
агрегатов типа АДБ

Схемы соединения
обмоток трехфазного индукторного
генератора

Вентильный генератор
ГД-4006

Принципиальная
схема генератора ГД-4006

ВСХ генератора
ГД-4006

В России выпускают
несколько конструкций многопостовых
агрегатов с количеством постов от 2х до
4х.

На рынке представлены
универсальные агрегаты для нескольких
способов сварки или сварки и плазменной
резки. В частности агрегат АДДУ-4001ПР

Устройство агрегата
АДДУ-4001ПР

Формирование
исскуственных ВСХ агрегата АДДУ-4001ПР
обеспечивается тиристорным силовым
блоком с микропроцессорным управлением.

Более широкие
технологические возможности обеспечивает
применение в агрегатах инверторных
силовых блоков, как например в агрегате
Vantage
500.

ГЕНЕРАТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ • Большая российская энциклопедия

ГЕНЕРА́ТОР ЭЛЕКТРИ́ЧЕСКИХ КОЛЕ­БА́НИЙ, уст­рой­ст­во, пре­об­ра­зую­щее разл. ви­ды элек­три­че­ской энер­гии (напр., ис­точ­ни­ков по­сто­ян­но­го на­пря­же­ния или то­ка) в энер­гию элек­три­че­ских (элек­тро­маг­нит­ных) ко­ле­ба­ний. Тер­мин «Г. э. к.» ча­ще все­го от­но­сит­ся к ав­то­ге­не­ра­то­рам (ге­не­ра­то­рам с не­за­ви­си­мым воз­бу­ж­де­ни­ем), в ко­то­рых час­то­та и фор­ма воз­бу­ж­дае­мых ав­то­ко­ле­ба­ний оп­ре­де­ля­ют­ся свой­ст­ва­ми са­мо­го ге­не­ра­то­ра. Г. э. к. с по­сто­рон­ним воз­бу­ж­де­ни­ем пред­став­ля­ют со­бой уси­ли­те­ли мощ­но­сти элек­тро­маг­нит­ных ко­ле­ба­ний, соз­да­вае­мых за­даю­щим ге­не­ра­то­ром.

Схема транзисторного LC-генератора с индуктивной (а), ёмкостной (б) и автотрансформаторной (в) обратной связью: Т – транзистор; L, C – индуктивность и ёмкость колебательного контура; Eк &n…

Рис. И. В. Баланцевой

Не­об­хо­ди­мые эле­мен­ты Г. э. к.: ис­точ­ник энер­гии; пас­сив­ные це­пи, в ко­то­рых воз­бу­ж­да­ют­ся и под­дер­жи­ва­ют­ся ко­ле­ба­ния; ак­тив­ный эле­мент, пре­об­ра­зую­щий энер­гию ис­точ­ни­ка пи­та­ния в энер­гию ге­не­ри­руе­мых ко­ле­ба­ний, обыч­но в со­че­та­нии с управ­ляю­щи­ми до­пол­нит. це­пя­ми (це­пя­ми об­рат­ной свя­зи). В за­ви­си­мо­сти от тре­буе­мых ха­рак­те­ри­стик в Г. э. к. ис­поль­зу­ют раз­но­об­раз­ные эле­мен­ты. Для воз­бу­ж­де­ния ко­ле­ба­ний в диа­па­зо­нах НЧ и ВЧ слу­жат ко­ле­ба­тель­ные кон­ту­ры, элек­трич. фильт­ры и др. це­пи с со­сре­до­то­чен­ны­ми па­ра­мет­ра­ми (ём­ко­стью, ин­дук­тив­но­стью, со­про­тив­ле­ни­ем), а в ка­че­ст­ве ак­тив­ных эле­мен­тов – элек­трон­ные лам­пы, тран­зи­сто­ры, тун­нель­ные дио­ды, опе­ра­ци­он­ные уси­ли­те­ли и др. В Г. э. к. СВЧ при­ме­ня­ют гл. обр. це­пи с рас­преде­лён­ны­ми па­ра­мет­ра­ми, вклю­чаю­щие объ­ём­ные ре­зо­на­то­ры, за­мед­ляю­щие сис­те­мы, по­лос­ко­вые и ко­ак­си­аль­ные ли­нии, вол­но­во­ды, а так­же от­кры­тые ре­зо­на­то­ры. Ак­тив­ные эле­мен­ты СВЧ ча­ще все­го со­вме­ще­ны с пас­сив­ны­ми це­пя­ми и пред­став­ля­ют со­бой, как пра­ви­ло, элек­тро­ва­ку­ум­ные (СВЧ-три­од, маг­не­трон, клис­трон, лам­па об­рат­ной вол­ны и др.) или твер­до­тель­ные (СВЧ-тран­зи­с­тор, ди­од Ган­на, ла­вин­но-про­лёт­ный ди­од, тун­нель­ный ди­од) при­бо­ры. В оп­тич. кван­то­вых ге­не­ра­то­рах (ла­зе­рах) при­ме­ня­ют разл. ви­ды от­кры­тых ре­зо­на­то­ров и ак­тив­ную сре­ду, пре­об­ра­зую­щую энер­гию ис­точ­ни­ка пи­та­ния (энер­гию «на­кач­ки») в энер­гию элек­тро­маг­нит­ных ко­ле­ба­ний.

Возбуждение автоколебаний

Воз­бу­ж­де­ние ав­то­ко­ле­ба­ний в Г. э. к. на­чи­на­ет­ся с воз­ник­но­ве­ния на­чаль­ных ко­ле­ба­ний в к.-л. эле­мен­те при вклю­че­нии ис­точ­ни­ка пи­та­ния, за­мы­ка­нии це­пей, вслед­ст­вие элек­трич. флук­туа­ций и т. п. Бла­го­да­ря це­пи об­рат­ной свя­зи энер­гия это­го ко­ле­ба­ния по­сту­па­ет в ак­тив­ный эле­мент и уси­ли­ва­ет­ся в нём. Ко­ле­ба­ния в Г. э. к. на­рас­та­ют, т. е. про­ис­хо­дит са­мо­воз­бу­ж­де­ние ге­не­ра­то­ра, ес­ли мощ­ность, пе­ре­да­вае­мая ко­ле­ба­ниям ак­тив­ным эле­мен­том от ис­точ­ни­ка пи­та­ния, боль­ше мощ­но­сти по­терь во всех эле­мен­тах Г. э. к. (вклю­чая мощ­ность, от­да­вае­мую в на­груз­ку). Ес­ли по­те­ри энер­гии пре­вы­ша­ют по­сту­п­ле­ние, ко­ле­ба­ния за­ту­ха­ют. Энер­ге­тич. рав­но­ве­сие, со­от­вет­ст­вую­щее ста­цио­нар­но­му ре­жи­му Г. э. к., осу­ще­ст­ви­мо лишь при на­ли­чии у эле­мен­тов сис­те­мы не­ли­ней­ных свойств. В про­тив­ном слу­чае в Г. э. к. мо­гут воз­бу­ж­дать­ся ли­бо на­рас­таю­щие, ли­бо за­ту­хаю­щие ко­ле­ба­ния, и ге­не­ри­ро­ва­ние ста­цио­нар­ных элек­трич. ко­ле­ба­ний не­воз­мож­но.

Вид воз­бу­ж­дае­мых ко­ле­ба­ний, их час­тот­ный спектр су­ще­ст­вен­но за­ви­сят от час­тот­ных свойств пас­сив­ных це­пей и ак­тив­но­го эле­мен­та Г.  э. к. Ес­ли це­пи, в ко­то­рых воз­бу­ж­да­ют­ся и под­дер­жи­ва­ют­ся элек­трич. (элек­тро­маг­нит­ные) ко­ле­ба­ния, об­ла­да­ют яр­ко вы­ра­жен­ны­ми ко­ле­ба­тель­ны­ми (ре­зо­нанс­ны­ми) свой­ст­ва­ми (напр., ко­ле­бат. кон­тур, объ­ём­ный ре­зо­на­тор), то час­то­та и фор­ма ге­не­ри­руе­мых ко­ле­ба­ний в осн. оп­ре­де­ля­ют­ся час­то­той и фор­мой собств. ко­ле­ба­ний це­пи. При ма­лых по­те­рях (вы­со­кой доб­рот­но­сти ко­ле­бат. сис­те­мы) фор­ма ко­ле­ба­ний близ­ка к си­ну­сои­даль­ной, со­от­вет­ст­вую­щие Г. э. к. на­зы­ва­ют­ся ге­не­ра­то­ра­ми гар­мо­нич. ко­ле­ба­ний. Ес­ли пас­сив­ные це­пи и ак­тив­ный эле­мент Г. э. к. не об­ла­да­ют ре­зо­нанс­ны­ми свой­ст­ва­ми, то воз­мож­но воз­бу­ж­де­ние ко­ле­ба­ний слож­ной фор­мы как пе­рио­ди­че­ских, так и не­пе­рио­ди­че­ских (шу­мо­по­доб­ных) ко­ле­ба­ний.

Генераторы гармонических колебаний

Наи­бо­лее раз­но­об­раз­ны ви­ды ге­не­ра­то­ров гар­мо­нич. ко­ле­ба­ний. Их осн. ха­рак­те­ри­сти­ки: час­то­та ко­ле­ба­ний, вы­ход­ная мощ­ность, кпд, воз­мож­ность меха­нич. или элек­трич. пе­ре­строй­ки час­то­ты, ста­биль­ность час­то­ты, ха­рак­те­ри­зуе­мая ши­ри­ной ге­не­ри­руе­мой спек­т­раль­ной ли­нии, а так­же воз­мож­ность ра­бо­ты в не­пре­рыв­ном или им­пульс­ном ре­жи­ме. Прин­ци­пы по­строе­ния и кон­ст­рук­ция Г. э. к. за­ви­сят от диа­па­зо­на ге­не­ри­руе­мых час­тот (длин волн).

Для воз­бу­ж­де­ния ко­ле­ба­ний в НЧ- и ВЧ-диа­па­зо­нах слу­жат LC-ге­не­ра­то­ры, со­дер­жа­щие в ка­че­ст­ве осн. эле­мен­та пас­сив­ной це­пи ко­ле­бат. кон­тур (с ин­дук­тив­но­стью L и ём­ко­стью C), по­те­ри в ко­то­ром ком­пен­си­ру­ют­ся, напр., с по­мо­щью лам­по­во­го (на ос­но­ве трио­да или тет­ро­да) ли­бо тран­зи­стор­но­го уси­ли­те­ля; ге­не­ри­ру­ют гар­мо­нич. ко­ле­ба­ния с час­то­той ώ , близ­кой к ре­зо­нансной час­то­те кон­ту­ра ώ_рез= (LC)^–1/2.

 

В LC-ге­не­ра­то­рах ис­поль­зу­ют­ся три осн. ти­па свя­зи – ин­дук­тив­ная, ём­ко­ст­ная или ав­то­транс­фор­ма­тор­ная. Про­стей­ший тран­зи­стор­ный ге­не­ра­тор со­дер­жит ис­точ­ни­ки пи­та­ния, ко­ле­бат. кон­тур, ак­тив­ный эле­мент – тран­зи­стор и цепь об­рат­ной свя­зи (рис.). Тран­зи­стор уси­ли­ва­ет ко­ле­ба­ния, под­во­ди­мые от кон­ту­ра к управ­ляю­ще­му элек­тро­ду (ба­зе), что по­зво­ля­ет с по­мо­щью це­пи об­рат­ной свя­зи под­ка­чи­вать энер­гию в кон­тур для его воз­бу­ж­де­ния и под­дер­жа­ния не­за­ту­хаю­щих ко­ле­ба­ний. LC-ге­не­ра­то­ры по­зво­ля­ют по­лу­чать ко­ле­ба­ния мощ­но­стью от до­лей мил­ли­ватт до со­тен ки­ло­ватт в диа­па­зо­не час­тот от несколь­ких ки­ло­герц до еди­ниц ги­га­герц.

В квар­це­вых LC-ге­не­ра­то­рах ис­поль­зу­ет­ся квар­це­вый ре­зо­на­тор, в ко­то­ром энер­гия элек­трич. по­ля пре­об­ра­зу­ет­ся в энер­гию ме­ха­нич. ко­ле­ба­ний и об­рат­но. Элек­трич. квар­це­вый ре­зо­на­тор ана­ло­ги­чен ко­ле­бат. кон­ту­ру с вы­со­кой доб­рот­но­стью (до 10⁷ и бо­лее) и сла­бой за­ви­си­мо­стью ре­зо­нанс­ной час­то­ты от темп-ры и др. фак­то­ров, что по­зво­ля­ет до­бить­ся вы­со­кой ста­биль­но­сти ге­не­ри­руе­мой час­то­ты.

В ос­но­ве ра­бо­ты ге­не­ра­то­ров СВЧ-диа­па­зо­на ле­жат разл. фи­зич. прин­ци­пы пе­ре­да­чи энер­гии элек­тро­нов элек­тро­маг­нит­но­му по­лю, ис­поль­зую­щие как ме­ха­низ­мы из­лу­че­ния отдельных элек­тро­нов (тор­моз­ное, че­рен­ков­ское, син­хро­трон­ное и др.), так и ме­ха­низ­мы груп­пи­ров­ки по­то­ка элек­тро­нов в дви­жу­щие­ся сгу­ст­ки, соз­даю­щие то­ки СВЧ и при­во­дя­щие к ин­ду­ци­ро­ван­но­му из­лу­че­нию.

Лам­по­вые и тран­зи­стор­ные ге­не­ра­то­ры СВЧ пред­став­ля­ют со­бой мо­ди­фи­ка­ции LC-ге­не­ра­то­ров, в ко­то­рых при­ме­ня­ют­ся объ­ём­ные ре­зо­на­то­ры и ко­ле­бат. сис­те­мы с рас­пре­де­лён­ны­ми па­ра­мет­ра­ми, тран­зи­сто­ры, трио­ды и тет­ро­ды спец. кон­ст­рук­ции (см. так­же Ге­не­ра­тор­ная лам­па). В ди­од­ных СВЧ-ге­не­ра­то­рах ис­поль­зу­ют ла­вин­но-про­лёт­ные дио­ды, тун­нель­ные дио­ды и Ган­на дио­ды, в ко­то­рых при оп­ре­де­лён­ных ус­ло­ви­ях воз­ни­ка­ет от­ри­цат. диф­фе­рен­ци­аль­ное со­про­тив­ле­ние. Вклю­че­ние та­ко­го дио­да в ко­ле­бат. цепь СВЧ при­во­дит к ком­пен­са­ции по­терь в це­пи и са­мо­воз­бу­ж­де­нию ко­ле­баний на со­от­вет­ст­вую­щих час­то­тах. Лам­по­вые ге­не­ра­то­ры обес­пе­чи­ва­ют по­лу­че­ние им­пульс­ной мощ­но­сти до не­сколь­ких ки­ло­ватт на час­то­тах 1–6 ГГц. Ди­од­ные и тран­зи­стор­ные ге­не­ра­то­ры при­ме­ня­ют­ся в ка­че­ст­ве ис­точ­ни­ков СВЧ-ко­ле­ба­ний ма­лой и ср. мощ­но­сти (до де­сят­ков ватт в не­пре­рыв­ном ре­жи­ме) в диа­па­зо­не 1–100 ГГц; они об­ла­да­ют ря­дом пре­иму­ществ пе­ред элек­тро­ва­ку­ум­ны­ми ге­не­ра­то­ра­ми ана­ло­гич­но­го на­зна­че­ния по раз­ме­рам и мас­се, по­треб­ляе­мой мощ­но­сти, дол­го­веч­но­сти и со­вмес­ти­мо­сти с мик­ро­схе­ма­ми. Вме­сте с тем пре­дель­ная мощ­ность твер­до­тель­ных ге­не­ра­то­ров ог­ра­ни­че­на ве­ли­чи­ной рас­сеи­вае­мой в по­лу­про­вод­ни­ке те­п­ло­вой энер­гии и не пре­вы­ша­ет (для од­но­го при­бо­ра) 100 Вт на час­то­тах до 10 ГГц.

Для ге­не­ри­ро­ва­ния СВЧ-ко­ле­ба­ний ши­ро­ко при­ме­ня­ют ва­ку­ум­ные элек­т­рон­ные при­бо­ры с ди­на­мич. управ­ле­ни­ем элек­трон­ным по­то­ком (клис­тро­ны, маг­не­тро­ны, лам­пы об­рат­ной вол­ны, лам­пы бе­гу­щей вол­ны и др.). В маг­не­трон­ном ге­не­ра­то­ре ис­точ­ни­ком энер­гии яв­ля­ет­ся ис­точ­ник анод­но­го на­пря­же­ния, ко­ле­бат. сис­те­мой – объ­ём­ные ре­зо­на­то­ры, а функ­ции ак­тив­но­го эле­мен­та вы­пол­ня­ет элек­трон­ный по­ток в маг­нит­ном по­ле. Маг­не­тро­ны обыч­но ис­поль­зу­ют для по­лу­че­ния элек­тро­маг­нит­ных ко­ле­ба­ний боль­шой мощ­но­сти (до не­сколь­ких ме­га­ватт) в им­пульс­ном ре­жи­ме и де­сят­ков ки­ло­ватт при не­пре­рыв­ной ге­не­ра­ции в диа­па­зо­не час­тот от 300 МГц до 300 ГГц.

Клис­трон­ный ге­не­ра­тор так­же со­дер­жит объ­ём­ный ре­зо­на­тор, в ко­то­ром ко­ле­ба­ния воз­бу­ж­да­ют­ся и под­дер­жи­ва­ют­ся элек­трон­ным по­то­ком, управ­ляе­мым элек­трич. по­лем. Наи­бо­лее рас­про­стра­не­ны клис­трон­ные ге­не­ра­то­ры, ра­бо­таю­щие в диа­па­зо­не час­тот от еди­ниц до де­сят­ков ги­га­герц. Мощ­ность та­ких ге­не­ра­то­ров за­ви­сит от ти­па клис­тро­на и со­став­ля­ет: у от­ра­жат. клис­тронов – от не­сколь­ких мил­ли­ватт до не­сколь­ких ватт, у про­лёт­ных клис­тро­нов – от со­тен ки­ло­ватт до де­сят­ков ме­га­ватт со­от­вет­ст­вен­но в не­пре­рыв­ном и им­пульс­ном ре­жи­мах ге­не­ри­ро­ва­ния.

Лам­пы об­рат­ной вол­ны (ЛОВ) при­ме­ня­ют в ка­че­ст­ве Г. э. к. ма­лой и ср. мощ­но­сти; их осн. пре­иму­ще­ст­во – боль­шой диа­па­зон элек­трон­ной пе­ре­строй­ки час­то­ты, оп­ре­де­ляе­мый гл. обр. по­ло­сой про­пус­ка­ния за­мед­ляю­щей сис­те­мы (со­став­ля­ет до не­сколь­ких ок­тав). Ге­не­ра­то­ры на ЛОВ ис­поль­зу­ют в ка­чест­ве ге­те­ро­ди­нов, за­даю­щих ге­не­ра­то­ров ра­дио­пе­ре­даю­щих уст­ройств, для ра­дио­спек­тро­ско­пии и др. це­лей.

Ге­не­ра­то­ра­ми мощ­ных ко­ле­ба­ний мил­ли­мет­ро­во­го диа­па­зо­на яв­ля­ют­ся ма­зе­ры на цик­ло­трон­ном ре­зо­нан­се, в ко­то­рых при­ме­ня­ют­ся вин­то­вые элек­трон­ные пуч­ки в про­доль­ном ста­тич. маг­нит­ном по­ле, взаи­мо­дей­ст­вую­щие с по­пе­реч­ным по от­но­ше­нию к оси пуч­ка пе­ре­мен­ным элек­трич. по­лем ре­зо­на­то­ра или вол­но­во­да. Воз­бу­ж­де­ние ко­ле­ба­ний в та­ком Г. э. к. про­ис­хо­дит на цик­ло­трон­ной час­то­те вра­ще­ния элек­тро­нов в маг­нит­ном по­ле или на од­ной из её гар­мо­ник. Осо­бое ме­сто сре­ди мощ­ных СВЧ-ге­не­ра­то­ров за­ни­ма­ют при­бо­ры с ре­ля­ти­ви­ст­ски­ми элек­трон­ны­ми пуч­ка­ми, имею­щие боль­шой ток (по­ряд­ка 10³ кА и бо­лее) и со­от­вет­ст­вен­но боль­шую мощ­ность в те­че­ние им­пуль­сов ог­ра­ни­чен­ной дли­тель­но­сти (см. так­же Ре­ля­ти­ви­ст­ская вы­со­ко­час­тот­ная элек­тро­ни­ка).

Отд. груп­пу Г. э. к. со­став­ля­ют кван­то­вые ге­не­ра­то­ры, в ко­то­рых элек­тро­маг­нит­ные ко­ле­ба­ния воз­бу­ж­да­ют­ся за счёт вы­ну­ж­ден­ных кван­то­вых пе­ре­хо­дов ато­мов или мо­ле­кул. Важ­ная осо­бен­ность та­ких Г. э. к. – чрез­вы­чай­но вы­со­кая ста­биль­ность час­то­ты ге­не­ра­ции (до 10^–14), что по­зво­ля­ет ис­поль­зо­вать их как кван­то­вые стан­дар­ты час­то­ты. В ла­зе­рах и ма­зе­рах час­то­та из­лу­че­ния на­кач­ки пре­вы­ша­ет час­то­ту ге­не­ри­руе­мых ко­ле­ба­ний. Так, в па­ра­маг­нит­ном ма­зе­ре при на­кач­ке на час­то­те 10 ГГц воз­бу­ж­да­ют­ся ко­ле­ба­ния с час­то­той до 5 ГГц со ста­биль­но­стью час­то­ты, оп­ре­де­ляе­мой лишь ста­биль­но­стью темп-ры и маг­нит­но­го по­ля.

К Г. э. к., пре­об­ра­зую­щим энер­гию пер­вич­ных элек­трич. ко­ле­ба­ний, от­но­сят­ся так­же па­ра­мет­ри­че­ские ге­не­ра­то­ры ра­дио­диа­па­зо­на, пред­став­ляю­щие со­бой ре­зо­нанс­ную ко­ле­бат. сис­те­му – кон­тур или объ­ём­ный ре­зо­на­тор, в ко­то­ром один из энер­го­ём­ких (ре­ак­тив­ных) па­ра­мет­ров (L или C) за­ви­сит от про­те­каю­ще­го то­ка или при­ложен­но­го на­пря­же­ния; дей­ст­вие ос­но­ва­но на яв­ле­нии па­ра­мет­ри­че­ско­го ре­зо­нан­са. Наи­боль­шее рас­про­стра­не­ние по­лу­чи­ли ма­ло­мощ­ные па­ра­мет­ри­че­ские Г. э. к., в ко­то­рых в ка­че­ст­ве эле­мен­та с элек­три­че­ски управ­ляе­мой ём­ко­стью ис­поль­зу­ет­ся ПП ди­од.

Релаксационные генераторы

Су­ще­ст­ву­ет ши­ро­кий класс ге­не­ра­то­ров пе­рио­дич. ко­ле­ба­ний разл. фор­мы, пе­ри­од ко­то­рых оп­ре­де­ля­ет­ся вре­ме­нем ре­лак­са­ции (ус­та­нов­ле­ния рав­но­ве­сия) в пас­сив­ных це­пях, не об­ла­даю­щих ре­зо­нанс­ны­ми свой­ст­ва­ми. В та­ких Г. э. к. за ка­ж­дый пе­ри­од ко­ле­ба­ний те­ря­ет­ся и вновь по­пол­ня­ет­ся зна­чит. часть ко­ле­бат. энер­гии. Фор­ма ко­ле­ба­ний за­ви­сит от свойств как пас­сив­ных це­пей, так и ак­тив­но­го эле­мен­та и мо­жет быть весь­ма раз­но­об­раз­ной – от скач­ко­об­раз­ных, поч­ти раз­рыв­ных ко­ле­ба­ний до ко­ле­баний, близ­ких к гар­мо­ни­че­ским. В радио­тех­ни­ке, элек­тро­ни­ке, из­ме­рит. и им­пульс­ной тех­ни­ке наи­боль­шее рас­про­стра­не­ние по­лу­чи­ли ре­лак­сац. им­пульс­ные ге­не­ра­то­ры (напр., бло­кинг-ге­не­ра­то­ры, муль­ти­виб­ра­то­ры), ге­не­ра­то­ры ли­ней­но из­ме­няю­ще­го­ся сиг­на­ла, а так­же ге­не­ра­то­ры си­ну­сои­даль­ных ко­ле­ба­ний (RC-ге­не­ра­то­ры, ге­не­ра­то­ры Ган­на) и др.

RC-ге­не­ра­тор не со­дер­жит ко­ле­бат. кон­ту­ров. Ак­тив­ным эле­мен­том (напр. , элек­трон­ной лам­пой, тран­зи­сто­ром) управ­ля­ет RC-цепь об­рат­ной свя­зи, со­стоя­щая лишь из ём­ко­стей C и актив­ных со­про­тив­ле­ний R, соз­даю­щая ус­ло­вия ге­не­ра­ции лишь для од­но­го гар­мо­нич. ко­ле­ба­ния с час­то­той, оп­ре­де­ляе­мой вре­ме­нем ре­лак­са­ции це­пи. В по­доб­ных Г. э. к. про­ис­хо­дит пол­ный энер­го­об­мен за ка­ж­дый пе­ри­од ко­ле­ба­ний. При от­клю­че­нии ис­точ­ни­ка пи­та­ния ко­ле­ба­ния ис­че­за­ют. RC-ге­не­ра­то­ры ис­поль­зу­ют­ся пре­им. как ис­точ­ни­ки эта­лон­ных ко­ле­ба­ний в диа­па­зо­не час­тот от до­лей герц до со­тен ки­ло­герц.

Ге­не­ра­тор Ган­на пред­став­ля­ет со­бой кри­сталл ПП, ко­то­рый яв­ля­ет­ся од­но­вре­мен­но и ко­ле­бат. сис­те­мой, и ак­тив­ным эле­мен­том. Че­рез кри­сталл про­пус­ка­ют по­сто­ян­ный ток, и при оп­ре­де­лён­ных ус­ло­ви­ях в нём воз­ни­ка­ют не­ста­цио­нар­ные про­цес­сы, при­во­дя­щие к по­яв­ле­нию СВЧ пе­ре­мен­ной со­став­ля­ю­щей то­ка, про­те­каю­ще­го че­рез кри­с­талл, и к воз­ник­но­ве­нию на элек­тро­дах эдс СВЧ (см. Ган­на эф­фект). С по­мо­щью та­ких ге­не­ра­то­ров мож­но по­лу­чать элек­трич. ко­ле­ба­ния час­то­той от 100 МГц до 50 ГГц и мощ­но­стью до 100 мВт (при не­пре­рыв­ном ге­не­ри­ро­ва­нии) и со­тен ватт (в им­пульс­ном ре­жи­ме).

Генераторы случайных сигналов

Ге­не­ра­то­ры слу­чай­ных сиг­на­лов пред­на­зна­че­ны для ге­не­ри­ро­ва­ния не­пре­рыв­ных шу­мов или по­сле­до­ва­тель­но­стей им­пуль­сов со слу­чай­ны­ми зна­че­ния­ми ам­пли­туд, дли­тель­но­стей им­пуль­сов, ин­тер­ва­лов ме­ж­ду ни­ми. Ра­бо­та та­ких Г. э. к. ос­но­ва­на на ис­поль­зо­ва­нии ес­теств. ис­точ­ни­ков шу­мов и слу­чай­ных им­пуль­сов ли­бо воз­бу­ж­де­нии сто­хас­тич. ав­то­ко­ле­ба­ний. В ка­че­ст­ве ис­точ­ни­ков ши­ро­ко­по­лос­ных шу­мов при­ме­ня­ют­ся шу­мо­вые дио­ды, ти­ра­тро­ны, по­ме­щён­ные в по­пе­реч­ное маг­нит­ное по­ле, дро­бо­вые шу­мы вход­ных элек­трон­ных ламп, тран­зи­сто­ров или фо­то­дио­дов в ви­део­уси­ли­те­лях, фо­то­ум­но­жи­те­лях и др.; пер­вич­ны­ми ис­точ­ни­ка­ми слу­чай­ных по­сле­до­ва­тель­но­стей им­пуль­сов мо­гут слу­жить, напр. , га­зо­раз­ряд­ные и сцин­тил­ля­ци­он­ные счёт­чи­ки про­дук­тов ра­дио­ак­тив­но­го рас­па­да. Про­из­во­дя уси­ле­ние и пре­об­ра­зо­ва­ние шу­мов, соз­да­вае­мых ис­точ­ни­ком, с по­мо­щью разл. ли­ней­ных и не­ли­ней­ных уст­ройств (уси­ли­те­лей, ог­ра­ни­чи­те­лей, жду­щих муль­ти­виб­ра­то­ров, бло­кинг-ге­не­ра­то­ров, триг­ге­ров, ра­бо­таю­щих в ре­жи­ме счё­та вы­бро­сов шу­ма, и др.) мож­но по­лу­чать не­пре­рыв­ные шу­мо­вые ко­ле­ба­ния или слу­чай­ные по­сле­до­ва­тель­но­сти им­пуль­сов с оп­ре­де­лён­ны­ми за­ко­на­ми рас­пре­де­ле­ния па­ра­мет­ров в разл. диа­па­зо­нах ра­дио­час­тот. Ге­не­ра­то­ры слу­чай­ных сиг­на­лов при­ме­ня­ют для оп­ре­де­ле­ния ко­эф. шу­ма и пре­дель­ной чув­ст­ви­тель­но­сти ра­дио­при­ём­ных уст­ройств, по­ме­хо­устой­чи­во­сти сис­тем ав­то­ма­тич. ре­гу­ли­ро­ва­ния и те­ле­управ­ле­ния, пре­дель­ной даль­но­сти ра­дио­ло­кац. и ра­дио­на­ви­гац. сис­тем, в ка­че­ст­ве ка­либ­ро­ван­ных ис­точ­ни­ков мощ­но­сти при из­ме­ре­нии па­ра­мет­ров слу­чай­ных про­цес­сов (напр. , ат­мо­сфер­ных по­мех, шу­мов вне­зем­но­го про­ис­хо­ж­де­ния) и др.

Шунтовой генератор с самовозбуждением

---

---

ЦЕЛИ:

• Определите шунтирующий генератор с самовозбуждением по принципиальной схеме.

• опишите, как происходит нарастание напряжения для этого типа
генератор.

• перечислить причины отсутствия нарастания напряжения.

• опишите три метода, которые можно использовать для восстановления остаточного магнетизма:

• определение контроля напряжения и регулирования напряжения.

• Нарисуйте принципиальную схему.

• подключить генератор.

Большинство генераторов постоянного тока шунтового типа имеют самовозбуждение. Генератор
называется шунтирующим генератором, когда его цепь возбуждения подключена параллельно
с якорем и нагрузкой. В самой цепи возбуждения четырехполюсная обмотка
могут быть соединены последовательно, параллельно или последовательно-параллельно. Схема устройства
обмоток возбуждения не влияет на классификацию генератора
потому что обмотки возбуждения, как группа, соединены параллельно с
арматура и нагрузка.

Ил. 1 Шунтовой генератор с самовозбуждением

ПОВЫШЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ

илл. 1 показана принципиальная схема самовозбуждающегося шунтового генератора.
Контроль напряжения осуществляется с помощью полевого реостата. В отличие от по отдельности
возбужденный генератор, ток в цепи возбуждения отсутствует, когда якорь
неподвижен. Поскольку небольшое количество остаточного магнетизма присутствует в
полюсов поля, в якоре индуцируется слабое остаточное напряжение, т.
как только якорь вращается. Это остаточное напряжение создает слабый
ток в цепи возбуждения. Если этот ток имеет правильное направление,
увеличение магнитной силы происходит с соответствующим увеличением
выходное напряжение. Повышенное выходное напряжение, в свою очередь, увеличивает поле
ток и поток поля, которые, опять же, увеличивают выходное напряжение. В качестве
В результате этого действия выходное напряжение нарастает до возрастания
ток поля насыщает полюса поля. Как только полюса насыщаются,
напряжение остается на постоянном уровне, если только скорость якоря
ротация изменена.

При изменении направления вращения якоря полярность щеток
также переворачивается. Остаточное напряжение теперь создает ток возбуждения, который
ослабляет остаточный магнетизм, и напряжение генератора не удается построить
вверх. Поэтому машина с самовозбуждением развивает свое рабочее напряжение за
только одно направление вращения якоря. Выключатель нагрузки генератора может
быть закрытым, когда желаемое напряжение достигнуто.

ПОТЕРЯ И ВОЗОБНОВЛЕНИЕ ОСТАТОЧНОЙ МАГНИТНОСТИ

Шунтовой генератор может не развивать номинальное рабочее напряжение из-за
потеря остаточного магнетизма. Остаточный поток можно мгновенно возобновить
подключение низковольтного источника постоянного тока к цепи возбуждения. Несколько методов
можно использовать для восстановления остаточного магнетизма.

Метод 1

а. Отсоедините провода цепи возбуждения от щеток.

б. На мгновение подключите аккумуляторную батарею или низковольтный источник постоянного тока к
провода цепи возбуждения. Чтобы сохранить нужную полярность щеток, подключите
положительная клемма батареи к полевому проводу, обычно присоединяемому к
Кисть положительного генератора.

Метод 2

а. Если неудобно отсоединять провода возбуждения и узел щетки
можно добраться, поднимите положительную или отрицательную щетку и вставьте
кусок плотной сухой бумаги между щеткой и сегментами коллектора.

б. На мгновение подключите батарею к выходным проводам. Подняв кисть,
ток проходит только через цепь возбуждения. (Для сохранения оригинала
полярность щетки, соедините положительную клемму батареи с положительной
выходной терминал генератора. )

с. Перед перезапуском генератора удалите бумагу под щеткой.

Метод 3

а. Если это можно сделать легко, отсоедините генератор от первичного
движитель.

б. Затем восстановите остаточное поле, на мгновение подключив батарею.
к выходным проводам генератора. Поскольку полевая цепь подключена через
выходные выводы, ток обновляет магнитное поле.

Внимание! Если якорь не может свободно вращаться, это может привести к повреждению якоря.
может произойти сборка. Когда напряжение батареи достаточно высокое в методе 3,
якорь генератора вращается как двигатель. Произведенное вращение не
способствуют восстановлению остаточного потока. Однако этот эффект, называемый
моторизация полезна, потому что это грубая проверка общего генератора
операция. То есть якорь должен свободно вращаться, если приложено напряжение
представляет собой значительную долю номинального выходного напряжения с направлением
направление вращения якоря, противоположное правильному направлению вращения генератора.
Используйте пониженное напряжение для больших двигателей.

Полярность щетки

Для сохранения исходной полярности щеток при обновлении остаточного магнетизма,
электрическая полярность выходных проводов и возбуждающей батареи
должны совпадать. Другими словами, положительная клемма аккумулятора должна
быть подключен к положительной выходной клемме генератора и отрицательной
клемма аккумулятора должна быть подключена к отрицательной клемме генератора.

Тест моторизации никогда не следует использовать для восстановления остаточного потока, если
якорь генератора механически связан с первичным двигателем и не может
свободно вращаться. Сильный ток через неподвижную арматуру создает
мощное магнитное поле на сердечнике якоря. Это магнитное поле может
пересилить и обратить вспять поток основного поля, вызывая переворот кисти
полярность при перезапуске генератора. Если есть сомнения относительно того,
или якорь нельзя полностью отсоединить от первичного двигателя,
предпочтительно изолировать и подавать питание только на цепь возбуждения, либо
подняв щетки или отсоединив провода возбуждения.

СОПРОТИВЛЕНИЕ КРИТИЧЕСКИМ ПОЛЯМ

Шунтовой генератор может не достичь своего рабочего напряжения, даже если
его остаточное магнитное поле удовлетворительное. Этот сбой может быть вызван
чрезмерное сопротивление в цепи возбуждения. Любой генератор имеет критическое поле
сопротивление. Наличие сопротивления в цепи возбуждения свыше
это критическое значение приводит к тому, что генератор не может достичь своего номинального значения.
рабочее напряжение.

Поскольку реостаты возбуждения используются для управления выходным напряжением при номинальном
скорость, важно уменьшить сопротивление полевых реостатов
до минимального значения, прежде чем исследовать другие возможные неисправности в случае
невозможности развить номинальное напряжение.

СОПРОТИВЛЕНИЕ КОНТАКТУ ЩЕТКИ

Контактное сопротивление на щетках – еще одна причина выхода из строя
генератор для выработки рабочего напряжения. Поскольку цепь возбуждения замыкается через якорь, любое сопротивление в этой точке
эффективно находится в цепи возбуждения. Дополнительное давление на
кисти могут указывать на проблемы из этого источника.

Неправильное подключение проводов цепи возбуждения к щеткам также
причиной невозможности набора номинального напряжения. Неправильное подключение может
быть обнаружены путем изменения этих выводов.

ВРАЩЕНИЕ

Когда шунтирующий генератор постоянного тока используется в специальных приложениях, может потребоваться
чтобы якорь вращался в направлении, противоположном указанному
производитель. Для развития нарастания напряжения в этих случаях поле
выводы цепи на щетках должны быть перепутаны.

РЕЙТИНГИ

Шунтовые генераторы рассчитаны на скорость, напряжение и ток. Генераторы
используемые в самолетах и ​​автомобилях, работают в широком диапазоне скоростей,
но должен поддерживать постоянное напряжение нагрузки. Регуляторы напряжения, которые автоматически
изменение сопротивления поля используются.

Генераторы, предназначенные для работы на постоянной номинальной скорости, не должны
выше этого значения, если цепь возбуждения не защищена от
воздействие чрезмерного тока токоограничивающими устройствами.

КОНТРОЛЬ ВЫХОДНОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Полевые реостаты используются для управления выходным напряжением шунтирующих генераторов.
При заданной скорости реостат можно использовать только для приведения выходного напряжения
до значений ниже номинального напряжения, достижимого без управления возбуждением. Ценности
выше нормального номинального напряжения можно получить только при работе генератора
выше нормальной скорости.

РЕГУЛИРОВКА НАПРЯЖЕНИЯ

Термины «регулирование напряжения» и «управление напряжением» часто путают. Напряжение
управление относится к преднамеренным изменениям напряжения на клеммах вручную
или автоматическое регулирующее оборудование, такое как полевой реостат.

Регулировка напряжения относится к автоматическим изменениям напряжения на клеммах.
из-за реакций внутри генератора при изменении тока нагрузки.

Регулировка напряжения определяется как процентная разница между напряжением
вывод при наличии без электрической нагрузки (EnL) и на клемме напряжения
при полном номинальном токе (EfL) . Формула, используемая для определения
процент регулирования напряжения следующим образом:

[(EnL-EfL) / EfL] x 100 = % регулирования

Например, это заложено в конструкции шунтирующего генератора для
выходное напряжение падает по мере увеличения нагрузки. Если падение сильное,
говорят, что у генератора плохая регулировка напряжения.

ОБЗОР

Шунтовой генератор с самовозбуждением имеет катушки возбуждения и реостат возбуждения
шунтируется через соединения якоря. Если есть остаточный магнетизм
оставить в полевом железе, то вращение якоря даст остаточный
Напряжение. Этого остаточного напряжения обычно достаточно, чтобы начать генерацию
процесс. Если остаточного напряжения недостаточно, то остаточный магнетизм
должны быть установлены заново. Генераторы с самовозбуждением должны иметь полярность поля
правильно установлен и якорь вращается в правильном направлении
развивать выходное напряжение. Выходное напряжение можно регулировать, добавляя
или устранение сопротивления цепи шунтирующего поля.

ВИКТОРИНА

Выберите правильный ответ для каждого из следующих утверждений.

1. Большинство генераторов постоянного тока _____

а. самовозбуждающийся.

б. возбуждается от аккумуляторных батарей.

с. серийная рана.

д. возбуждается отдельно.

2. Катушки возбуждения шунтового генератора всегда подключены

а. параллельно с реостатом.

б. параллельно друг другу.

с. последовательно друг с другом.

д. через линию.

3. Напряжение шунтового генератора создается:

а. постоянный магнетизм.

б. правильная работа полевого реостата.

с. остаточный магнетизм.

д. увеличивая скорость.

4. Обмотки возбуждения шунтового генератора должны иметь:

а. применяется полный линейный ток.

б. сравнительно низкое сопротивление.

с. сопротивление один ом на вольт.

д. сравнительно высокое сопротивление.

5. Отключение сопротивления цепи шунтирующего возбуждения

а. уменьшает магнитный поток.

б. уменьшает напряжение на клеммах.

с. увеличивает нагрузку.

д. увеличивает выходное напряжение терминала.

6. Неспособность шунтирующего генератора постоянного тока набрать номинальное напряжение может
быть из-за:

а. потеря остаточного магнетизма.

б. сопротивление больше, чем сопротивление критического поля.

с. вращение якоря в направлении, противоположном известному
вызвать скачок напряжения.

д. контактное сопротивление щетки, эффективно увеличивающее сопротивление цепи возбуждения
выше критической точки.

эл. неправильное подключение проводов цепи возбуждения к щеткам.

ф. все эти.

7. Контроль напряжения относится к изменению, происходящему:

а. из-за работы вспомогательного регулирующего оборудования.

б. при увеличении напряжения на клеммах.

с. когда скорость регулируется.

д. автоматически при изменении нагрузки.

8. Регулирование напряжения относится к происходящему изменению:

а. когда скорость регулируется.

б. при увеличении напряжения на клеммах.

с. автоматически при изменении нагрузки.

д. при использовании вспомогательного оборудования.

9. При увеличении нагрузки от минимума до максимума:

а. без изменения напряжения на клеммах.

б. увеличение напряжения на клеммах.

в. снижение напряжения на клеммах.

д. меньше изменений, чем в других генераторах.

10. Подсоедините следующий генератор с автовозбуждением, нарисовав соответствующий
соединения в клеммных коробках.

11. Напишите формулу для -процентного регулирования напряжения .

Генератор постоянного тока с самовозбуждением в рабочем состоянии | Электротехническая Академия

Хотите создать сайт? Найдите бесплатные темы и плагины WordPress.

Кривая намагничивания , полученная при отдельном возбуждении машины, по-прежнему применяется в случае генератора постоянного тока с самовозбуждением. То есть заданное значение тока возбуждения будет давать определенное значение генерируемого напряжения при заданной скорости, независимо от того, как подключена обмотка возбуждения. Однако есть и другие ограничения, которые необходимо соблюдать. На рис. 1 показан шунтирующий генератор постоянного тока с самовозбуждением, работающий без нагрузки.

РИСУНОК 1:     Схема генератора постоянного тока с самовозбуждением.

Поскольку ток нагрузки равен нулю, единственным током в обмотке якоря является ток возбуждения. Запись контура напряжения через цепи якоря и возбуждения, как показано, приводит к следующему соотношению:

\[\begin{matrix}   {{E}_{a}}\text{ }=\text{ }{{I}_ {f}}({{R}_{a}}\text{ }+\text{ }{{R}_{rh}}\text{ }+\text{ }{{R}_{f}} )\text{ } & {} & \left( 1 \right)  \\\end{matrix}\]

Уравнение 1 называется уравнением цепи возбуждения . Он представляет собой линейную вольт-амперную характеристику, наклон которой равен сумме трех сопротивлений в правой части уравнения. Ограничения, накладываемые кривой намагничивания и уравнением 1, должны выполняться одновременно. Для выполняются оба ограничения :

 Рабочая точка генератора должна находиться на пересечении кривой намагничивания с прямой линией, представляющей уравнение цепи возбуждения, как показано на рисунке 2. 9.0007

РИСУНОК 2:     Определение рабочей точки генератора постоянного тока с самовозбуждением.

Генератору с самовозбуждением требуется некоторый остаточный магнетизм в полюсах поля, чтобы генерировать напряжение.

 Глядя на рис. 2, при включении генератора остаточный поток индуцирует небольшое напряжение якоря (точка 1). Это напряжение вызывает ток возбуждения (точка 2), который при правильной полярности еще больше увеличивает напряжение (точка 3), что вызывает больший ток возбуждения и так далее. Пунктирной линией на рисунке 2 показан процесс, который называется наращивание .

Значение насыщения в генераторе постоянного тока с самовозбуждением

Насыщение делает возможным нарастание напряжения в генераторе постоянного тока с самовозбуждением. Предположим, что напряжение якоря линейно зависит от тока возбуждения, как показано жирной сплошной линией на рис. 3. Уравнение цепи возбуждения также представляет собой прямую линию.

Если сопротивление цепи возбуждения слишком низкое (как показано пунктирной линией), то две линии не будут пересекаться и не будет установившейся рабочей точки. Напряжение будет расти вечно (или, по крайней мере, до тех пор, пока изоляция не разрушится).

Если сопротивление цепи возбуждения на выше (как показано штрихпунктирной линией), то может возникнуть рабочая точка, но она сильно изменится при небольших изменениях сопротивления возбуждения, поскольку наклоны двух пересекающихся линий равны похожий.

РИСУНОК 3:     Иллюстрация важности насыщения для нарастания напряжения в генераторе постоянного тока с самовозбуждением.

Насыщение также определяет верхний предел величины сопротивления в цепи возбуждения.

На рис. 4 показано, что происходит при различных значениях сопротивления в цепи возбуждения. Если сопротивление поля слишком велико, напряжение нарастает только до небольшого значения, как показано штрихпунктирной линией.

Если сопротивление возбуждения таково, что линия требуемого напряжения цепи возбуждения проходит близко к линейной части кривой намагничивания, то машина не будет обеспечивать стабильное напряжение, как показано пунктирной линией на рис. 4.

Наконец , если сопротивление подходящего значения, то генератор обеспечивает напряжение, как показано пунктирной линией.

РИСУНОК 4:     Влияние сопротивления цепи возбуждения на генерируемое напряжение генератора постоянного тока с самовозбуждением.

Изменение генерируемого напряжения в зависимости от скорости

На рис. 5 показано влияние изменения скорости генератора, n. На рис. 5 (а) показаны пять кривых намагничивания, соответствующих пяти равномерно распределенным рабочим скоростям. Также показана линия уравнения цепи поля, которая пересекает каждую из кривых намагничивания.

При изменении скорости мы переходим к новой кривой намагничивания, двигаясь вниз по линии уравнения цепи возбуждения. В результате напряжение очень быстро падает при снижении скорости самовозбуждающегося шунтирующего генератора постоянного тока.

Вспоминая уравнение напряжения, уменьшение скорости уменьшает генерируемое напряжение, что, в свою очередь, уменьшает ток возбуждения и магнитный поток, тем самым еще больше уменьшая генерируемое напряжение. Следовательно, график зависимости напряжения от скорости для генератора постоянного тока с самовозбуждением является нелинейным, как показано на рисунке 5 (b).

РИСУНОК 5:     Характеристики генератора с самовозбуждением при изменении скорости.

и . Пересечение линии цепи возбуждения с кривыми генерируемого напряжения на нескольких скоростях.

б . Результирующее генерируемое напряжение как функция скорости.

Условия нарастания напряжения в генераторе постоянного тока с самовозбуждением

На основании проведенного обсуждения мы можем сделать вывод, что существует несколько требований к нарастанию напряжения в генераторе постоянного тока с независимым возбуждением. Эти требования таковы:

• В полюсных наконечниках машины должен быть остаточный магнетизм.
• Катушка возбуждения должна обеспечивать поток в том же направлении, что и остаточный поток. В противном случае, машина будет снижать напряжение до нуля вольт.
• Сопротивление цепи возбуждения не должно быть чрезмерным.
• Машина должна иметь достаточную скорость, поскольку напряжение зависит от скорости.

Напряжение под нагрузкой в ​​генераторе постоянного тока с самовозбуждением

Подключив переменную нагрузку к генератору постоянного тока с самовозбуждением, мы могли наблюдать влияние изменения тока нагрузки на напряжение на клеммах. Как показано на рис. 6, будут наблюдаться три эффекта:

• По мере увеличения нагрузки напряжение нагрузки снижается из-за сопротивления якоря. Это линейный эффект, как показано пунктирной линией на рис. 6.
• По мере увеличения тока якоря реакция якоря уменьшает поток на полюс, дополнительно снижая напряжение, как показано пунктирной линией на рис. 6.
• Уменьшение напряжения возбуждения под действием этих двух факторов приводит к уменьшению тока возбуждения, еще больше снижая напряжение, как показано сплошной линией на рис. 6.

генератор постоянного тока с самовозбуждением.

По мере увеличения нагрузки (что означает уменьшение сопротивления нагрузки) увеличивается ток якоря. На основании перечисленных факторов генерируемое напряжение будет снижаться по мере увеличения нагрузки. Однако в конце концов генерируемое напряжение уменьшается настолько, что начинает уменьшаться ток нагрузки. Уменьшение тока нагрузки вызывает вольт-амперная характеристика , чтобы развернуться, как показано.

Поскольку сопротивление нагрузки уменьшилось , ток и напряжение на клеммах продолжают уменьшаться, пока не будет достигнут ток короткого замыкания при нулевом напряжении нагрузки. Это преимущество генератора с независимым возбуждением, поскольку ток короткого замыкания может быть меньше номинального тока машины.