В схемах электроприводов генераторы постоянного тока используются для различных целей: как управляемый источник питания в системах Г—Д, в качестве возбудителя, с целью получения стандартного стабильного напряжения 220 в (иногда 110 и 440 в).
При наладке генераторов, служащих источником постоянного напряжения, желательно снять их внешнюю и регулировочную характеристики, экспериментально уточнить величину номинального тока возбуждения и сопротивление реостата возбуждения. Для увеличения жесткости внешней характеристики, т. е. стабилизации напряжения, иногда целесообразно несколько сдвинуть щетки с нейтрали против направления вращения; при этом должна сохраниться безыскровая коммутация щеток. Создать естественную нагрузку для испытания генераторов постоянного напряжения обычно не удается; приходится нагружать генератор ящиками сопротивлений или водяными реостатами. Крупные генераторы удобно испытывать путем взаимной нагрузки без потребления значительной энергии из сети. Этот метод изложен ниже, так как он является наиболее целесообразным, а нередко единственно возможным для приводов, управляемых по системе Г—Д.
Для опыта взаимной нагрузки собирается схема, приведенная на рис. 2-22,а. Во избежание аварийных перегрузок в цепь якорей генераторов Г1 и Г2 вводятся линейный контактор Л и максимальная защита РМ. С целью плавной регулировки напряжения применяется дополнительный реостат возбуждения Rд малого сопротивления.
Испытуемые генераторы приводятся во вращение синхронными или асинхронными двигателями Д1 и Д2; в последнем случае при необходимости получить точные данные результаты измерений необходимо откорректировать с учетом изменения величины скорости.
Испытание под нагрузкой и снятие характеристик рекомендуется выполнять в следующем порядке.
1. На обоих генераторах устанавливается одинаковое напряжение, равное номинальному напряжению испытуемого генератора Г1 (при испытании крупных машин первые опыты под нагрузкой следует проводить при пониженном напряжении).
Рис. 2-22. Снятие характеристик генераторов методом взаимной нагрузки.
а —схема испытаний; б — регулировочная характеристика; в — внешняя характеристика.
Включается линейный контактор Л; с помощью регуляторов ШP1, ШР2 и Rд производится повышение нагрузки генератора Г1 за счет перевода в двигательный режим генератора Г2. Убедившись в безыскровой коммутации щеток обоих генераторов и возможности осуществить плавное повышение тока якоря, можно приступить к снятию характеристик.
2. В первую очередь снимается регулировочная характеристика Iв=f(Iя) при U=Ua = const (рис. 2-22,б). Несколько точек характеристики Iв1, I1, Iв2, I2, Iв3, I3 ......снимаются путем постепенного снижения возбуждения Г2 и последующего повышения возбуждения Г1 до значений, при которых поддерживается номинальное напряжение генератора Г1. Опыт проводится в пределах до (1,1:1,2)Iн. Во время испытаний уточняется величина номинального тока возбуждения Iвн, при котором нагруженный номинальным током Iн генератор имеет номинальное напряжение Uн·
Рис. 2-23. Построение характеристического треугольника.
а— при размагничивающем и б — при подмагничивающем действии реакции якоря.
- Для снятия внешней характеристики U=f(I) при Iв=Iвн=const ток возбуждения генератора Г1 постепенно повышается до номинального значения (рис. 2-22,в). Напряжение на якоре Г2 с помощью регулятора ШР2 уравнивается с напряжением Г1, после чего включается линейный контактор. Ток Iя при этом должен быть равен нулю, а напряжение U=E. Подъем напряжения генераторов следует производить осторожно, внимательно наблюдая за работой щеток. При номинальном возбуждении Iв =Iв.н и токе якоря I=0 получается первая точка внешней характеристики. Путем постепенного снижения тока возбуждения генератора Г2 увеличивается ток нагрузки и снимаются несколько точек характеристики I1,U1,U2, I3, U3...
Во многих приводах генераторы, управляемые по системе Г—Д, работают с толчками нагрузки, достигающими (2-2,5)Iн. У таких генераторов желательно снять внешнюю характеристику в пределах до максимальных рабочих значений тока якоря. При этом опыт необходимо проводить достаточно быстро и осторожно во избежание перегревания якорных цепей и значительных искрообразований на коллекторе.
- С помощью схемы, приведенной на рис. 2-22,а, можно снять нагрузочную характеристику генератора U=f(IB) при I= const.
Генераторы, работающие как возбудители, необходимо сначала проверить на безыскровую коммутацию при максимальном рабочем напряжении якоря и минимальном сопротивлении нагрузки. Для возбудителей снимаются характеристика холостого хода и зависимость U=f(Iв) при неизменном сопротивлении в цепи якоря R = const.
Графическое построение внешней и регулировочной характеристик генератора.
Графическое построение характеристик производится в тех случаях, когда трудно осуществить испытание генераторов под нагрузкой или желательно сопоставить экспериментальные и расчетные данные.
Для графического построения характеристик в первую очередь необходимо определить стороны основного характеристического треугольника. соответствующего номинальному току генератора. С этой целью в одной системе координат строятся характеристика короткого замыкания и характеристика холостого хода в ее начальной части (рис. 2-23,а). По оси абсцисс откладывается ток возбуждения, а по оси ординат в первом случае—ток короткого замыкания, а во втором — э. д. с.
Построение удобно выполнять в относительных единицах. Для тока якоря Iк=Iн=1 по характеристике короткого замыкания находим соответствующий ток возбуждения Iв.к. Этот ток идет на создание э. д. с. ек, определяемой падением напряжения в цепи якоря IkRя, и на преодоление размагничивающего действия реакции якоря. Величину eK=IKRя=IнRя находим расчетным путем и откладываем ее (отрезок 0ек) на оси ординат. Из точки ек проводим прямую, параллельную оси абсцисс, до пересечения с характеристикой холостого хода. Отрезок екА =0Iв о является составляющей тока возбуждения Iвк; создаваемая этим током н. с. компенсирует падение напряжения в якоре. Намагничивающая сила, определяемая отрезком АВ = Iвк—Iво, компенсирует действие реакции якоря. При подмагничивающем действии реакции якоря треугольник АВС будет повернут в противоположную сторону АВ =Iв о—Iв к(рис. 2-23,б).
Рис. 2-24. Построение внешней характеристики с помощью характеристического треугольника.
Внешняя характеристика U=f(I) при Iв =const и п = const строится с помощью характеристики холостого хода (рис. 2-24) и основного характеристического треугольника. Для удобства выполним все построения в относительных величинах, приняв Un=1, Iн=1; I=1. Через ординату UΗ=1 проводим горизонтальную линию; по характеристике холостого хода (точка т) находим номинальный ток возбуждения холостого хода Iв.о, а на пересечении с ординатой тока I=Iн=1 получаем первую точку s внешней характеристики. Прибавим к ординате U=Un= 1 величину ек=IRя и проведем через точку W горизонталь; на пересечении с характеристикой холостого хода мы получим вершину А основного характеристического треугольника. Построим в тех же координатах полученный ранее (см. рис. 2-23,а) треугольник АВС и из вершины С опустим перпендикуляр на ось абсцисс. Найденный ток возбуждения Iв.н является номинальным, так как определяет номинальное напряжение генератора при номинальном токе нагрузки. Продолжив перпендикуляр (при Iв.н)
До пересечения с характеристикой холостого хода, определим точку А0, соответствующую э. д. с. генератора при Iв=Iв.н и отсутствий нагрузки (Iн=0). Точка К является началом внешней характеристики. Уменьшив стороны треугольника АВС до величины 0,75; 0,5 и 0,25 основных размеров и располагая полученные треугольники по вертикали Iв.A таким образом, чтобы вершины А всегда лежали на характеристике холостого хода, можно получить еще три точки внешней характеристики. На рис. 24 показано нахождение точки е, соответствующей току якоря I=0,5Iн.
Рис. 2-25. Построение регулировочной характеристики с помощью характеристического треугольника.
Регулировочная характеристика Iв =f(Iя) при U=Uн=const и n=nн=const строится с помощью характеристики холостого хода и треугольника АВС (рис. 2-25). Все построения выполняем в относительных единицах в одной системе координат. Через ординату U=1 проводим горизонтальную линию; по характеристике холостого хода (точка А0) находим номинальный ток возбуждения холостого хода Iв0, соответствующий началу регулировочной характеристики. Прибавим к ординате U=Uн=1 величину ек и проведем через точку W горизонталь до пересечения с характеристикой холостого хода; к вершине А пристраиваем стороны основного характеристического треугольника АВС. На вертикали В—С находим номинальный ток возбуждения Iв.н. Точка С принадлежит регулировочной характеристике и соответствует номинальному режиму работы генератора. Уменьшив стороны треугольника АВС до величин 0,75; 0,5 и 0,25 основных размеров, с помощью полученных треугольников можно найти остальные нужные точки регулировочной характеристики. На рис. 2-25 для пояснения показано нахождение точки е, соответствующей току якоря I=0,5Iн.
