Напряжение, которое развивает любой генератор постоянного тока, прямо пропорционально числу его оборотов и величине магнитного потока, создаваемого полюсами; магнитный же поток зависит от тока в обмотке возбуждения. Отсюда следует, что регулировать напряжение генератора постоянного тока можно либо изменением числа его оборотов, либо изменением величины тока возбуждения.
Генераторы, у которых питание обмоток возбуждения производится от постороннего источника постоянного тока, т. е. с независимым возбуждением, применяют редко. Как правило, применяют генераторы с самовозбуждением, у которых обмотка возбуждения во время работы генератора получает питание от его якоря.
При пуске же генератора э. д. с. в обмотке возбуждения якоря начинает наводиться за счет некоторого остаточного магнетизма полюсов станины, так как намагниченная сталь сердечника любого электромагнита сохраняет магнитные свойства и после прекращения тока в его обмотке. Под влиянием слабого поля остаточного магнетизма в якоре машины наводится небольшая э. д. с., под действием которой в обмотке возбуждения полюсов начинает проходить электрический ток, усиливающий магнитное поле, а следовательно, и э. д. с. генератора, постоянно доводя ее до номинальной величины.
Для правильной эксплуатации электрической машины необходимо знать ее номинальные величины: мощность Рн, напряжение Ua, ток 1 н, число оборотов nн и др., которые обычно даны на щитке машины.
Рис. 8.7. Влияние реакции якоря на поле машины при положении щеток на геометрической нейтрали:
а — поле при режиме холостого хода; б — поле якоря; в — поле при нагрузке (п-п' — геометрическая нейтраль; т-т' — физическая нейтраль)
При этом указывают мощность, которая отдается генератором в электрическую сеть. Для получения такой мощности двигатель, вращающий якорь машины, должен покрывать потери энергии, затраченные на нагревание обмоток возбуждения и якоря генератора, а также магнитные и механические потери. Следовательно, номинальная мощность двигателя должна превышать номинальную мощность генератора на величину этих потерь. Поэтому при работе машин вращающий момент на валу двигателя должен быть больше тормозящего момента генератора.
При работе машины в режиме холостого хода магнитное поле создает только обмотка возбуждения, так как в проводниках якоря тока нет (рис. 8.7, а). В нагруженной машине ток, проходящий по проводникам якоря, создает собственное магнитное поле, поле якоря (рис. 8.7, б). Магнитное поле якоря, накладываясь на поле, создаваемое обмоткой возбуждения, будет искажать его (рис. 8.7, а). Влияние, которое оказывает магнитное поле якоря на результирующее поле машины, называется реакцией якоря. На приведенных выше рисунках плоскость, делящая расстояние между полюсами пополам и проходящая через ось вала якоря, называется геометрической нейтралью п-п'.
В нагруженной машине, вследствие наложения поля якоря на основное поле электромагнитов, физическая нейтраль т-т' (рис. 8.7, в) не будет совпадать с геометрической нейтралью п-п, на которой устанавливаются щетки.
В результате при коммутации* щетка будет замыкать накоротко секцию обмотки, в которой индуктируется некоторая э. д. с., а последняя будет создавать в контуре «щетка — короткозамкнутая секция» значительный ток. Это вызовет сильное искрение под щеткой и выгорание пластин коллектора. Для избежания искрения щетки должны находиться на физической нейтрали. Вследствие реакции якоря физическая нейтраль у генераторов смещается по направлению вращения, а у двигателей — против направления вращения якоря.
На рис. 8.8 приведена схема включения генератора параллельного возбуждения.
* Под коммутацией понимают явления, происходящие в секциях обмотки якоря при замыкании их щеткой накоротко.
