Генераторы постоянного тока - Генератор смешанного возбуждения

Этот генератор имеет две обмотки возбуждения: параллельную Вт и последовательную Ве (рис. 7-16). Магнитный поток, соответствующий номинальному напряжению на зажимах генератора при холостом ходе, обычно создается параллельной обмоткой возбуждения. Последовательную обмотку возбуждения рассчитывают таким образом, что ее намагничивающая сила компенсирует размагничивающее действие реакции якоря и падение напряжения в цепи якоря при номинальной нагрузке, т. е. обеспечивает автоматическую стабилизацию напряжения в этих пределах.

Рис. 7-16. Схема генератора смешанного возбуждения

А. Характеристика холостого хода. Ток в последовательной обмотке и ее намагничивающая сила при холостом ходе генератора равны нулю, поэтому характеристика холостого хода генератора смешанного возбуждения не отличается от характеристики генератора параллельного возбуждения (рис. 7-11).
Б. Нагрузочная характеристика. В зависимости от намагничивающей силы последовательной обмотки возбуждения нагрузочная характеристика может совпадать с характеристикой холостого хода или располагаться выше или ниже ее. По нагрузочной характеристике и характеристике холостого хода может быть построен характеристический треугольник, у которого сторона, параллельная оси абсцисс, определяет результирующую намагничивающую силу последовательной обмотки возбуждения и реакции якоря.

Рис. 7-17. Внешние характеристики генераторов смешанного и параллельного возбуждения
В. Внешняя характеристика. В зависимости от соотношения намагничивающей силы обмотки последовательного возбуждения, размагничивающего действия реакции якоря и падения напряжения в цепи якоря внешняя характеристика генератора смешанного возбуждения может иметь различный вид. Если намагничивающая сила обмотки последовательного возбуждения компенсирует размагничивающее действие реакции якоря и падение напряжения в цепи якоря при номинальной нагрузке, то при холостом ходе и при номинальной нагрузке напряжение на зажимах генератора будет одинаковым (линия 1 на рис. 7-17).
Если поставлено условие поддерживать постоянным напряжение на зажимах приемника, удаленного от генератора, то необходимо еще компенсировать падение напряжения в линии передачи и в этом случае обмотка последовательного возбуждения должна быть усилена, внешняя
характеристика такого генератора показана линией 2. Для сравнения линией 3 изображена внешняя характеристика генератора параллельного возбуждения.
При встречном включении обмоток параллельного и последовательного возбуждения внешняя характеристика получается падающей (линия 4). Такая характеристика иногда необходима для ограничения тока при малых сопротивлениях нагрузки.
Внешнюю характеристику можно построить по характеристике холостого хода и по характеристическому треугольнику, полученному из опыта с помощью нагрузочной характеристики или определенному по данным расчета. В последнем случае обычно известно размагничивающее действие реакции якоря и требуется определить намагничивающую силу обмотки последовательного возбуждения для заданного напряжения при нагрузке.
Рис. 7-18. Построение внешней характеристики генератора смешанного возбуждения
На рис. 7-18 построена характеристика 1 холостого хода и характеристика 2 цепи параллельного возбуждения, обеспечивающего номинальное напряжение Un при холостом ходе генератора. Обе характеристики пересекаются в точке Dy определяющей номинальный ток /в.ш.н в обмотке параллельного возбуждения. Если требуется определить намагничивающую силу обмотки последовательного возбуждения, обеспечивающую номинальное напряжение Un на зажимах генератора при номинальном токе /„ нагрузки, то строят обычный характеристический треугольник ABC с величинами сторон, соответствующими току /н. Этот треугольник располагают таким образом, чтобы вершина А находилась на характеристике 1 холостого хода и вершина С на линии номинального напряжения £/н. Тогда отрезок CD соответствует намагничивающей силе обмотки последовательного возбуждения в масштабе тока возбуждения обмотки параллельного возбуждения (с учетом которого построена характеристика холостого хода). Результирующий характеристический треугольник AFD имеет сторону FD, равную стороне ВС, соответствующую падению напряжения в цепи якоря и сторону AF = FB — АВ = DC — АВ% соответствующую результирующей намагничивающей силе обмотки последовательного возбуждения и реакции якоря. Этот треугольник может быть получен по характеристикам холостого хода и нагрузочной.
На внешней характеристике 3 можно отметить две точки с номинальным напряжением при холостом ходе и при номинальной нагрузке. Для половинной нагрузки можно построить треугольник AxFyPi со сторонами вдвое меньшими, чем у треугольника AFD и его необходимо расположить так, чтобы вершина Аг находилась на характеристике холостого хода и вершина Dx на характеристике цепи параллельного возбуждения. Положение вершины Dx определит величину напряжения Ux на зажимах генератора при половинной нагрузке и величину тока в параллельной обмотке возбуждения.

Рис. 7-19. Регулировочные характеристики генераторов смешанного возбуждения
Вследствие выпуклости характеристики холостого хода это напряжение получается больше  Ua.
Г. Регулировочная характеристика. Поддержание постоянства напряжения на зажимах генератора обычно осуществляется регулированием тока в обмотке параллельного возбуждения, поэтому регулировочная характеристика представляет собой зависимость этого тока от тока нагрузки. Вид регулировочной характеристики зависит от соотношения намагничивающей силы обмотки последовательного возбуждения, размагничивающего действия реакции якоря и падения напряжения в цепи якоря. В генераторах с нормальной обмоткой последовательного возбуждения регулировочная характеристика изображается линией / на рис. 7-19. Значения тока обмотки параллельного возбуждения одинаковы для холостого хода и номинальной нагрузки. Для генератора с усиленной обмоткой последовательного возбуждения регулировочная характеристика представлена линией 2.
Д. Характеристика короткого замыкания. Так же как и для генератора параллельного возбуждения, у рассматриваемого генератора получается одна точка характеристики короткого замыкания, для которой /„ ш == 0 и ток в цепи якоря определяется остаточным магнитным потоком и намагничивающей силой обмотки последовательного возбуждения.
Генераторы смешанного возбуждения сочетают в себе свойства генераторов параллельного и последовательного возбуждения, поэтому их внешние характеристики могут быть возрастающими. За счет различного соотношения между намагничивающими силами обмоток параллельного и последовательного возбуждения могут быть получены разнообразные внешние характеристики, удовлетворяющие требованиям различных потребителей электроэнергии. В настоящее время большинство генераторов постоянного тока изготовляются со смешанным возбуждением.