Зависимость тока короткого замыкания от частоты вращения при фиксированном токе возбуждения
Методические материалы по курсу "Электромеханические системы"
Семинар 4. Характеристики ЭМС
Проблема: студенты, даже зная типовой вид основных характеристик ЭМС, зачастую затрудняются аргументировано пояснить, почему они имеют такой вид.
На защите реферативного задания возможны вопросы по объяснению вида характеристик.
Характеристики генераторов
Вопрос: Перечислите основные характеристики генераторов.
Характеристика холостого хода
- для генератора переменного тока характеристика холостого хода представляет собой зависимость линейного напряжения Uлот тока возбуждения Iв при отключенной нагрузке и постоянной частоте вращения ротора n =const. В режиме холостого хода линейное напряжение равно линейной ЭДС Eл.
- для вентильного генератора вместо линейного напряжения часто приводится напряжение на выходе выпрямителя - выпрямленное напряжение Ud .
В любом случае вид характеристики полностью определяется значением фазной
ЭДС Е=сФn,
где с — постоянный коэффициент, который учитывает число пар полюсов, число витков якоря и другие постоянные для данного электродвигателя величины.
| При нулевом токе возбуждения значение ЭДС не равно нулю, а определяется остаточной намагниченностью магнитопровода Фост. На первом участке характеристика представляет собой линейную зависимость, так как при малых токах возбуждения магнитопровод машины не насыщается и магнитный поток, а следовательно, и ЭДС, линейно зависят от Iв. (рис. 2). С увеличением тока возбуждения происходит насыщение магнитопровода, и зависимость магнитного потока и ЭДС от тока возбуждения перестаёт быть линейной, а после перегиба становится почти параллельной оси абсцисс.
| 
Рис. 1. Характеристики холостого хода [1]
| ||
Рис.2. Кривая намагничивания
| |||
| Для индукторных машин возможен случай, когда при больших значениях Iв с увеличением тока возбуждения ЭДС E начинает уменьшаться (рис. 3). Это обуславливается тем, что при сильном насыщении зубцы статора в магнитном отношении становятся подобны воздуху и переменная составляющая магнитной проводимости (магнитного потока) при вращении ротора уменьшается. | 
Рис.3. Возможный вид характеристики холостого хода индукторных машин
|
Чем больше частота вращения, тем выше идет характеристика холостого хода. Это обусловлено тем, что ЭДС пропорциональна частоте вращения: Е=сФn.
Здесь может быть рисунок.
Характеристика короткого замыкания
Характеристика представляет собой зависимость тока нагрузки (фазного тока Iф или для вентильного генератора - Id) от тока возбуждения Iвпри Rн=0 и фиксированной частоте вращения n =const (рис. 4).
|
|
|
| Характеристика также выходит не из нуля, что обусловлено той же остаточной намагниченностью и наличием ЭДС – источника тока. Характер зависимости – линейный. Это объясняется тем, что увеличение тока возбуждения не приводит к насыщению магнитной цепи, так как одновременно с этим увеличивается влияние размагничивающего действия реакции якоря, зависящей от значения тока Id . | 
Рис. 4. Характеристики короткого замыкания
|
Взаимное положение характеристик короткого замыкания при различных частотах вращения не так однозначно как для характеристики холостого хода. Рассмотрим этот вопрос отдельно (п.1.3).
Зависимость тока короткого замыкания от частоты вращения при фиксированном токе возбуждения
Вид зависимости приведен на рис. 5.
| Ток генератора наряду с другими факторами определяют два параметра: активное R и индуктивное xL сопротивление обмотки статора (якоря). Вопрос: как связано индуктивное сопротивление с частотой вращения? Индуктивное сопротивление: xL= ωL = pnπ/30*L . | 
Рис. 5. Зависимость I кз (n)
|
Начиная с некоторой частоты вращения n , ток короткого замыкания Iк.зпри фиксированном токе возбуждения Iвперестаёт зависеть от частоты вращения. Это происходит при частоте вращения, когда индуктивное сопротивление xL становится во много раз больше активного сопротивления R .
|
|
|
.
С увеличением частоты вращения (увеличение частоты генерируемого переменного тока якоря) увеличивается индуктивное сопротивление обмотки статора XL , пропорциональное квадрату числа витков в фазе. Вследствие этого с увеличением частоты вращения ток генератора увеличивается всё медленнее, асимптотически стремясь к предельному значению, близкому к значению тока короткого замыкания.
Внешняя характеристика
Внешняя характеристика генератора представляет собой зависимость фазного Uф, или линейного Uл, или выпрямленного Ud напряженияот тока нагрузки (фазного Iф или выпрямленного Id) при постоянной частоте вращения ротора n =const и постоянном токе возбуждения Iв=const (рис. 6).
Внешняя характеристика описывается выражением:
| Точка пересечения характеристики с осью ординат - точка холостого хода, в которой напряжение равно ЭДС. При увеличении тока нагрузки напряжение уменьшается. Этот происходит из-за следующего: - из-за увеличения падения напряжения в цепи статора (якоря) (и в выпрямителе для вентильного генератора) IфR ; - из-за уменьшения магнитного потока Ф, вызванного размагничивающим действием реакции якоря, проявляющимся все в большей степени. Это определяет нелинейный характер зависимости U(I). | 
Рис. 6. Внешняя характеристика [1]
1) генератор параллельного возбуждения
2) генератор независимого возбуждения
|
Точка пересечения характеристики с осью ординат - точка короткого замыкания I = Iкз.
|
|
|
При рассмотрении семейства внешних характеристик при различных частотах вращения можно сказать следующее:
ЭДС холостого хода пропорционально частоте вращения E=сФn (п. 1.1).
Ток короткого замыкания Iкзпри рассматриваемых n от частоты вращения при независимом возбуждении может практически не зависеть (рис. 5).
Таким образом, при большей n характеристика идет выше, но в достаточно широком интервале частот вращения все характеристики будут иметь одну общую точку – точку короткого замыкания.
При рассмотрении семейства внешних характеристик при различных токах возбуждения можно сказать следующее:
Зависимость ЭДС холостого хода от тока возбуждения показывает характеристика холостого хода(рис. 1).
Зависимость тока короткого замыкания при независимом возбуждении от тока возбуждения показывает характеристика короткого замыкания (рис. 4).
Таким образом, при большем Iв вся характеристика идет выше.
Некоторые особенности вида характеристики при параллельном возбуждении
Так как ток возбуждения IB = U/RB, т.е. зависит от напряжения U машины, то с уменьшением напряжения по указанным двум причинам уменьшается магнитный поток Ф и ЭДС генератора Е, что приводит к дополнительному уменьшению напряжения. При коротком замыкании обмотки якоря ток Iк генератора с параллельным возбуждением мал (точка б рис.6), так как в этом режиме напряжение и ток возбуждения равны нулю. Поэтому ток короткого замыкания создается только ЭДС от остаточного магнетизма и составляет (0,4 -0,8) Iном.
Дата добавления: 2019-02-22; просмотров: 479; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!