Законспектировать лекцию, ответить на контрольные вопросы

Законспектировать лекцию, ответить на контрольные вопросы

Лекция

Тема: Генераторы постоянного тока.

План лекции

1. Применение

2. Характеристика холостого хода, режим под нагрузкой

3. КПД

Ключевые слова: генератор, применение, КПД, холостой ход, нагрузка

Литература: Б.С. Гершунский «Электротехника с основами промышленной электроники п.9.8

Электрические генераторы постоянного тока применяются для питания электродвигателей, для зарядки аккумуляторов.

ЭДС, наведенная в обмотке вращающегося якоря генератора, пропорциональна магнитному потоку полюсов и частоте его вращения:

Магнитный поток в генераторе, как известно, создается током возбуждения Iв. Если вращать якорь c постоянной частотой n и непрерывно измерять выходную ЭДС Е, то можно построить график Е = f (Iв) (рис. 1).

Рис.1 Характеристика холостого хода

Эта зависимость называется характеристикой холостого хода. Она строится для режима, когда генератор не имеет внешней нагрузки, т.е. работает вхолостую.

Если подключить к генератору нагрузку, то напряжение на его зажимах будет меньше E на величину падения напряжения в цепи якоря:

Здесь: U - напряжение на зажимах;

Е - ЭДС в режиме х.х.;

IЯ - ток якоря;

RЯ - сопротивление в цепи якоря.

Падение напряжения в цепи якоря обычно не превышает 2-8 % ЭДС генератора.

Уменьшение напряжения на выходе генератора связано с размагничиванием машины магнитным полем якоря, а также падением напряжения в его обмотках.

В каждой машине постоянного тока имеет место взаимодействие между током якоря IЯ и магнитным потоком Ф. В результате на каждый проводник обмотки якоря действует электромагнитная сила:

где В - магнитная индукция,

IЯ - ток в обмотке якоря,

L - длина якоря.

Направление действия этой силы определяется правилом левой руки.
Подставим сюда среднее значение магнитной индукции ВСР и величину тока в каждом проводнике обмотки якоря I = IЯ / 2 а.
Получим

Электромагнитный момент, действующий на якорь машины, при числе проводников обмотки N:

где - величина, постоянная для данной машины;
d - диаметр якоря;

р - число пар полюсов;

N - число проводников обмотки якоря;

а - число пар параллельных ветвей.

При работе машины в режиме генератора электромагнитный момент действует против вращения якоря, т.е. является тормозным.
Для привода генератора требуется электродвигатель мощность, которого должна покрыть все потери в генераторе:

где Р - полезная электрическая мощность генератора;

РЯ - потери в обмотке якоря;

РВ - потери в обмотке возбуждения;

РМ - потери на намагничивание машины;

РМЕХ - механические потери, связанные с трением вращающихся частей.

Коэффициент полезного действия генератора определяется отношением:

В современных генераторах постоянного тока коэффициент полезного действия составляет 90-92 %.

Контрольные вопросы

1. Где применяются генераторы постоянного тока?

2. Что представляет собой режим генератора при холостом ходу и под нагрузкой?

3. Как можно определить КПД генаратора?