Генераторные установки переменного токаСтраница 11
Токоскоростная характеристика генератора может определяться при независимом возбуждении или при самовозбуждении, однако основное практическое значение имеет характеристика, снятая при самовозбуждении. Электрические схемы соединений генератора для снятия токоскоростных характеристик те же, что и при снятии внешних характеристик (см. рис. 15).
Токоскоростная характеристика генератора In=f(n) имеет значительную кривизну (рис. 17), так как с увеличением частоты вращения п отдаваемый генератором ток /н растет все медленнее. Это объясняется тем, что с увеличением частоты вращения ротора генератора, а следовательно, с увеличением частоты индуктированного в обмотке статора переменного тока увеличивается индуктивное сопротивление обмотки статора генератора, пропорциональное квадрату числа витков в фазе. Вследствие этого с увеличением частоты вращения ток генератора увеличивается медленнее, ассимптотически стремясь к некоторому предельному значению.
Действительно, при замыкании внешней цепи на сопротивление нагрузки индуктированная в обмотке статора электродвижущая сила вызывает ток
где r — активное сопротивление обмоток статора; R — сопротивление нагрузки;
, где х — индуктивное сопротивление обмотки генератора.
, где Су и Су — постоянные величины.
Подставляя в уравнение тока значения Е и х, получим
При малойчастоте вращения ротора величина мала по сравнению с (r+R)2 и ею можно пренебречь, тогда
Как видно из формулы, ток при малой частоте вращения растет пропорционально частоте вращения (начальная часть характеристики на рис. 17).
При возрастании частоты вращения возрастает значение и при большой частоте вращения можно пренебречь значением (r+R)2; тогда ток будет равен:
т.е. ток будет равен какой-то постоянной величине, не зависящей от частоты вращения, а определяемой параметрами обмоток генератора и величиной магнитного потока холостого хода.
Рис. 17. Токоскоростные характеристики автомобильного генератора:
а—с ограничителем тока в схеме регулирования; б—с самоограничением максимального тока
В зависимости от способа ограничения максимального тока генератора различают два вида токоскоростных характеристик, а именно: с ограничителем тока в схеме регулирования напряжения генератора или с самоограничением максимального тока генератора. В первом случае, когда предельное значение тока генератора при большой частоте вращения больше, чем допустимо по нагреву, выпрямленный ток ограничивается автоматически посредством отдельного элемента — ограничителя тока, входящего в регулирующее устройство (рис. 17, а). Однако это ведет к усложнению конструкции регулирующего устройства, что нежелательно по технико-экономическим и эксплуатационным соображениям.