Характеристики генератора представляют собой графическое изображение зависимостей между основными величинами, определяющими его работу и свойства. Подробные схемы и объяснения по практическому снятию характеристик даны в соответствующих руководствах или указаниях по выполнению лабораторных работ. Здесь рассмотрим только вопросы принципиального характера.
Основными характеристиками генераторов постоянного тока являются характеристики холостого хода, нагрузочная, внешняя и регулировочная. Все они представляют собой различные функциональные зависимости при одном общем условии: частота вращения генератора п = const.
Характеристика холостого хода. Это зависимость ЭДС обмотки якоря при разомкнутой внешней цепи от тока возбуждения, т. е. Е0 — f (/в) при /я = О. При холостом ходе, когда цепь нагрузки разомкнута, напряжение на зажимах генератора равно ЭДС, т. е. U0 = Е0 = сепФ0 =
= сеФс где се = сеп, поскольку п = const. Значит, напряжение U0 зависит только от магнитного потока Ф0, т. е. от тока возбуждения /в. Поэтому характеристика UQ = Е0 = ~ f (/J, представленная кривой 1 на рис. 6.2, а, аналогична магнитной характеристике Ф0 = / (/в) на рис. 2.5.
Для снятия характеристик холостого хода вначале устанавливают ток возбуждения таким, чтобы U0 = (1,2-^- 1,25) U НОм» затем уменьшают ток /в до нуля и вновь увеличивают до первоначального значения. При этом получаются нисходящая и восходящая ветви характеристики, \выходящие из одной точки. Расхождение этих ветвей объясняется наличием гистерезиса (петля гистерезиса) в магнитопроводе машины. При /в = О вольтметр зафиксирует «остаточное» напряжение (или ЭДС), равное 1—3 % от UHQм. Наличие Еост объясняется остаточным магнетизмом в стали полюсов.
Для практических целей используется не та или иная ветвь характеристики, а средняя линия, проведенная между ними. По ней судят о свойствах магнитной цепи машины, степени ее насыщения, некоторых технико-экономических показателях, как об этом уже говорилось в п. 2.3.
Рис. 2. Характеристики генератора независимого возбуждения
Нагрузочная характеристика. Эго зависимость напряжения на выводах якоря генератора от тока возбуждения при неизменном токе нагрузки, т. е. Ur = f (/в) при /я = = const (кривая 2 на рис. 2, а).
Напряжение на зажимах генератора всегда меньше ЭДС вследствие падения напряжения в якорной цепи и размагничивающего действия реакции якоря, поэтому нагрузочная характеристика располагается ниже и правее характеристика холостого хода.
Для снятия данной характеристики генератору сообщают номинальную частоту вращения, а затем, постепенно выводя регулировочный резистор в цепи возбуждения, повышают ЭДС до значения, превышающего номинальное напряжение на 10—15 %. После этого включают нагрузку и устанавливают номинальный ток в ней. При номинальных значениях тока и напряжения записывают значение тока возбуждения. Затем с помощью регулировочного резистора изменяют ток возбуждения и записывают несколько показаний амперметра в цепи возбуждения.
Как видно из графика, нагрузочная характеристика подобна характеристике холостого хода, потому что последняя является частным случаем нагрузочной характеристики, когда ток нагрузки равен нулю.
Знание нагрузочных характеристик необходимо для построения других характеристик, в том числе характеристик тормозных режимов локомотивов, когда их двигатели работают в генераторном режиме.
Регулировочная характеристика. Это зависимость тока возбуждения от тока нагрузки /в = f (/„) при Ur = const (рис. 2, в). Она показывает, каким образом следует регулировать ток возбуждения, чтобы поддержать постоянным напряжение генератора при изменении нагрузки.
Необходимость увеличения тока возбуждения для поддержания постоянства напряжения при росте нагрузки очевидна: нужно увеличить магнитный поток Ф, т. е. ЭДС Е, чтобы напряжение оставалось всегда равным номинальному.
Регулировочную характеристику, как и все другие, можно снять, собрав схему на рис. 3. При токе якоря /я =
= 0 устанавливают в цепи возбуждения такой ток /во» при котором напряжение на выводах генератора равно номинальному. Затем, увеличивая нагрузку, повышают ток возбуждения, сохраняя напряжение неизменным.
Рис. 3. Схема для снятия характеристик генератора независимого возбуждения
