Схема включения генератора независимого возбуждения представлена на рис. 3.9.
Рис. 3.9 Схема включения генератора независимого возбуждения.
Свойства генератора определяются его характеристиками (рис 3.10).
Рис. 3.10. Характеристики генератора независимого возбуждения
1. Характеристика холостого хода , , , рис. 3.10, a.
Характеристика х.х. представляет собой в ином масштабе характеристику намагничивания машины. При уменьшении тока возбуждения до Iв=0, изменяя его направления, можно получить кривую 2, называемую нисходящей ветвью характеристики. Она располагается в первом квадранте выше кривой – 1 вследствие увеличения остаточного магнитного потока. Если же повторить опыт изменения тока возбуждения в обратном направлении, то получим кривую 3, называемую восходящей ветвью характеристики х.х. Нисходящая и восходящая ветви образуют петлю гистерезиса, определяющую свойства стали полюсов и ярма. Проведя между кривыми 2 и 3 среднюю линию 4, получим расчетную характеристику х.х. Прямолинейная часть характеристики х.х. соответствует ненасыщенному состоянию магнитной системы. При значительных токах возбуждения сталь машины насыщается и характеристика приобретает криволинейный характер.
2. Нагрузочная характеристика , рис. 3.10, б.
Для снятия нагрузочной характеристики возбуждают генератор и устанавливают требуемый ток нагрузки Ia при помощи нагрузочного реостата Rн. Затем постепенно уменьшают ток возбуждения Iв, но при этом также уменьшают величину сопротивления нагрузки таким образом, чтобы при каждом отсчете параметров Iв, и U ток нагрузки оставался неизменным. При нагрузке напряжение генератора снижается вследствие падения напряжения в цепи якоря IaRя и размагничивающего действия реакции якоря. Поэтому нагрузочная характеристика проходит ниже характеристики х.х., причем тем ниже, чем больше нагрузочный ток Ia. Величина отрезка ab=Iв.ном – I'в.ном характеризует размагничивающее действие реакции якоря, а величина отрезка bс изображает падение напряжения IномRя. Прямоугольный треугольник аbс называют характеристическим треугольником.
3. Внешняя характеристика , , рис. 3.10, в
Снижение напряжения генератора при нагрузке происходит по двум причинам: 1) вследствие падения напряжения в сопротивлении цепи якоря IaRя и 2) из-за размагничивающего действия реакции якоря. Степень наклона внешней характеристики к оси абсцисс, т. е. жесткость внешней характеристики, оценивается изменением напряжения генератора при номинальной нагрузке, называемым поминальным изменением напряжения генератора. Относительное изменение напряжения равно разности напряжения при х.х. и напряжения при номинальной нагрузке в долях номинального напряжения:
(3.16)
При коротком замыкании (к.з.) генератора напряжение при его зажимах падает до нуля (U=0), а ток короткого замыкания во много раз превосходит номинальный. Поэтому к.з. генератора независимого возбуждения – чрезвычайно опасно.
4. Регулировочная характеристика , , , рис. 3.10, г.
Если регулировать ток возбуждения генератора так, чтобы при увеличении тока нагрузки напряжение генератора оставалось постоянным и равным номинальному, то соответствующая кривая зависимости тока возбуждения Iв от нагрузочного тока Ia будет представлять собой регулировочную характеристику машины.