Litar elektrik arus terus dan ciri-cirinya

Hartanah penjana DC ditentukan terutamanya oleh cara gegelung pengujaan dihidupkan. Terdapat penjana pengujaan bebas, selari, siri dan campuran:

• teruja secara bebas: gegelung medan dikuasakan oleh sumber DC luaran (bateri, penjana tambahan kecil yang dipanggil penguja atau penerus),

• pengujaan selari: belitan medan disambung selari dengan belitan angker dan beban,

• pengujaan siri: belitan medan disambung secara bersiri dengan belitan angker dan beban,

• dengan pengujaan bercampur: terdapat dua belitan medan - selari dan siri, yang pertama disambungkan selari dengan belitan angker, dan yang kedua disambungkan secara bersiri dengannya dan beban.

Penjana selari, siri, dan pengujaan campuran ialah mesin yang teruja sendiri kerana belitan medannya ditenagakan oleh penjana itu sendiri.

Pengujaan penjana DC: a — bebas, b — selari, c — siri, d — bercampur.

Semua penjana yang disenaraikan mempunyai peranti yang sama dan hanya berbeza dalam pembinaan gegelung pengujaan. Gegelung pengujaan bebas dan selari diperbuat daripada wayar dengan keratan rentas kecil, mereka mempunyai bilangan lilitan yang besar, gegelung pengujaan siri diperbuat daripada wayar dengan keratan rentas yang besar, terdapat sebilangan kecil lilitan.

Sifat penjana DC dinilai oleh ciri-cirinya: terbiar, luaran dan kawalan. Di bawah ini kita akan melihat ciri-ciri ini untuk pelbagai jenis penjana.

Penjana teruja secara bebas

Ciri ciri penjana dengan pengujaan bebas (Rajah 1) ialah arus pengujaannya Iv tidak bergantung pada arus angker Ii, tetapi hanya ditentukan oleh voltan Uv yang dibekalkan kepada gegelung pengujaan dan rintangan Rv litar pengujaan. .

nasi. 1. Gambarajah skematik penjana teruja bebas

Biasanya arus medan adalah rendah dan berjumlah 2-5% daripada arus angker terkadar. Untuk mengawal voltan penjana, reostat untuk pengawalseliaan Rpv selalunya disertakan dalam litar belitan pengujaan. Pada lokomotif, arus Iv dikawal dengan menukar voltan Uv.

Ciri melahu penjana (Rajah 2, a) — pergantungan voltan Uo pada melahu pada arus pengujaan Ib jika tiada beban Rn, iaitu pada In = Iya = 0 dan pada kelajuan putaran malar n. Pada tanpa beban, apabila litar beban dibuka, voltan penjana Uo adalah sama dengan e. dan lain-lain. lwn Eo = cEFn.

Oleh kerana apabila mengeluarkan ciri kelajuan melahu, kelajuan n dikekalkan tidak berubah, maka voltan Uo hanya bergantung pada fluks magnet F.Oleh itu, ciri terbiar akan serupa dengan pergantungan fluks F pada arus pengujaan Ia (ciri magnet litar magnet penjana).

Ciri tanpa beban boleh dihapuskan dengan mudah secara eksperimen dengan meningkatkan arus pengujaan secara beransur-ansur dari sifar kepada nilai di mana U0 = 1.25Unom dan kemudian mengurangkan arus pengujaan kepada sifar. Dalam kes ini, menaik 1 dan menurun 2 cabang ciri diperolehi. Perbezaan cawangan ini adalah disebabkan oleh kehadiran histerisis dalam litar magnet mesin. Apabila Iw = 0 dalam belitan angker, fluks kemagnetan remanen mendorong remanen d, dsb. dengan Eost, yang biasanya 2-4% daripada voltan nominal Unom.

Pada arus pengujaan yang rendah, fluks magnet mesin adalah kecil, oleh itu di rantau ini fluks dan voltan Uo berubah secara berkadar terus dengan arus pengujaan, dan bahagian awal ciri ini ialah garis lurus. Apabila arus pengujaan meningkat, litar magnet penjana tepu dan kenaikan voltan Uo menjadi perlahan. Semakin besar arus pengujaan, semakin kuat ketepuan litar magnet mesin dan semakin perlahan voltan U0 meningkat. Pada arus pengujaan yang sangat tinggi, voltan Uo hampir berhenti meningkat.

Ciri tanpa beban membolehkan anda menganggarkan nilai kemungkinan voltan dan sifat magnet mesin. Voltan nominal (ditunjukkan dalam pasport) untuk mesin tujuan umum sepadan dengan bahagian tepu ciri ("lutut" lengkung ini).Dalam penjana lokomotif yang memerlukan peraturan voltan jarak lebar, kedua-dua bahagian tak tepu garis lengkung dan garis lurus bagi ciri digunakan.

D. d. C. mesin berubah mengikut perkadaran dengan kelajuan n, oleh itu, untuk n2 < n1, ciri terbiar terletak di bawah lengkung untuk n1. Apabila arah putaran penjana berubah, arah e berubah. dan lain-lain. c. Diaruhkan dalam belitan angker, dan oleh itu kekutuban berus.

Ciri luaran penjana (Rajah 2, b) ialah pergantungan voltan U pada arus beban In = Ia pada kelajuan malar n dan arus pengujaan Iv. Voltan penjana U sentiasa kurang daripada e. dan lain-lain. c. E dengan nilai kejatuhan voltan dalam semua belitan yang disambung secara bersiri dalam litar angker.

Apabila beban penjana meningkat (arus belitan angker IАЗ САМ — азЗ), voltan penjana berkurangan kerana dua sebab:

1) disebabkan oleh peningkatan penurunan voltan dalam litar belitan angker,

2) disebabkan oleh penurunan dalam e. dan lain-lain. akibat daripada tindakan demagnetisasi fluks angker. Fluks magnet angker agak melemahkan fluks magnet utama Ф penjana, yang membawa kepada sedikit penurunan dalam e. dan lain-lain. v. E apabila memuatkan terhadap e. dan lain-lain. dengan Eo terbiar.

Perubahan voltan semasa peralihan daripada mod melahu kepada beban berkadar dalam penjana yang dipertimbangkan ialah 3 — 8℅ daripada berkadar.

Jika anda menutup litar luaran pada rintangan yang sangat rendah, iaitu, litar pintas penjana, maka voltannya turun kepada sifar.Arus dalam belitan angker Ik semasa litar pintas akan mencapai nilai yang tidak boleh diterima di mana belitan angker mungkin terbakar. Dalam mesin berkuasa rendah, arus litar pintas boleh 10-15 kali ganda arus undian, dalam mesin berkuasa tinggi, nisbah ini boleh mencapai 20-25.

nasi. 2. Ciri-ciri penjana dengan pengujaan bebas: a — melahu, b — luaran, c — mengawal selia

Ciri pengawalseliaan penjana (Rajah 2, c) ialah pergantungan arus pengujaan Iv pada arus beban In pada voltan malar U dan kekerapan putaran n. Ia menunjukkan cara melaraskan arus pengujaan untuk memastikan voltan penjana malar apabila beban berubah. Jelas sekali, dalam kes ini, apabila beban meningkat, adalah perlu untuk meningkatkan arus pengujaan.

Kelebihan penjana teruja bebas adalah keupayaan untuk melaraskan voltan pada julat yang luas dari 0 ke Umax dengan menukar arus pengujaan dan perubahan kecil dalam voltan penjana di bawah beban. Walau bagaimanapun, ia memerlukan sumber DC luaran untuk menggerakkan gegelung medan.

Penjana dengan pengujaan selari.

Dalam penjana ini (Rajah 3, a) arus belitan angker Iya bercabang ke dalam litar beban luaran RH (arus Dalam) dan ke dalam belitan pengujaan (semasa Iv), arus Iv untuk mesin kuasa sederhana dan tinggi ialah 2- 5 % daripada nilai undian arus dalam belitan angker. Mesin menggunakan prinsip pengujaan sendiri, di mana belitan pengujaan disalurkan terus dari belitan angker penjana. Walau bagaimanapun, pengujaan diri penjana hanya mungkin jika beberapa syarat dipenuhi.

1.Untuk memulakan proses pengujaan diri penjana, adalah perlu untuk mempunyai sisa fluks magnet dalam litar magnet mesin, yang mendorong e dalam belitan angker. dan lain-lain. kampung Eost. Ini e. dll. v. menyediakan aliran melalui litar "belitan angker - belitan pengujaan" beberapa arus permulaan.

2. Fluks magnet yang dicipta oleh gegelung medan mesti diarahkan mengikut fluks magnet kemagnetan sisa. Dalam kes ini, dalam proses pengujaan diri, arus pengujaan Iv dan oleh itu fluks magnet Ф mesin e akan meningkat. dan lain-lain. v. E. Ini akan berterusan sehingga, disebabkan oleh ketepuan litar magnet mesin, peningkatan selanjutnya dalam F dan oleh itu E dan Ib berhenti. Kebetulan ke arah fluks yang ditunjukkan dipastikan oleh sambungan yang betul dari belitan pengujaan ke belitan angker. Jika disambungkan dengan tidak betul, mesin akan menjadi demagnet (kemagnetan sisa hilang) dan e. dan lain-lain. c. E berkurangan kepada sifar.

3. Rintangan litar pengujaan RB mestilah kurang daripada nilai had tertentu yang dipanggil rintangan kritikal. Oleh itu, untuk pengujaan terpantas penjana, adalah disyorkan, apabila penjana dihidupkan, untuk mengeluarkan sepenuhnya rheostat pengawal selia Rpv yang disambungkan secara bersiri dengan gegelung pengujaan (lihat Rajah 3, a). Keadaan ini juga mengehadkan julat kemungkinan pengawalseliaan arus medan, dan oleh itu voltan penjana teruja selari. Ia biasanya boleh mengurangkan voltan penjana dengan meningkatkan rintangan litar belitan medan hanya kepada (0.64-0.7) Unom.

nasi. 3.Gambarajah skematik penjana dengan pengujaan selari (a) dan ciri luaran penjana dengan pengujaan bebas dan selari (b)

Perlu diingatkan bahawa pengujaan diri penjana memerlukan proses meningkatkan e. dan lain-lain. dengan E dan arus pengujaan Ib berlaku apabila mesin melahu. Jika tidak, disebabkan nilai Eost yang rendah dan penurunan voltan dalaman yang besar dalam litar belitan angker, voltan yang dikenakan pada belitan pengujaan mungkin berkurangan kepada hampir sifar dan arus pengujaan tidak boleh meningkat. Oleh itu, beban hendaklah disambungkan kepada penjana hanya selepas voltan pada terminalnya hampir dengan yang nominal.

Apabila arah putaran angker berubah, kekutuban berus berubah dan oleh itu arah arus dalam belitan medan, dalam kes ini penjana dinyahmagnetkan.

Untuk mengelakkan ini, apabila menukar arah putaran, adalah perlu untuk menukar wayar yang menyambungkan gegelung medan ke gegelung angker.

Ciri luaran penjana (lengkung 1 dalam Rajah 3, b) mewakili pergantungan voltan U pada arus beban In pada nilai malar kelajuan n dan rintangan litar pemacu RB. Ia terletak di bawah ciri luaran penjana teruja bebas (lengkung 2).

Ini dijelaskan oleh fakta bahawa sebagai tambahan kepada dua sebab yang sama menyebabkan voltan berkurangan dengan peningkatan beban dalam penjana teruja bebas (penurunan voltan dalam litar angker dan kesan penyahmagnetan tindak balas angker), terdapat sebab ketiga dalam dianggap penjana - pengurangan arus pengujaan.

Oleh kerana arus pengujaan IB = U / Rv, iaitu, bergantung pada voltan U mesin, maka dengan penurunan voltan, atas dua sebab ini, fluks magnet F dan e berkurangan. dan lain-lain. v. penjana E, yang membawa kepada penurunan selanjutnya dalam voltan. Icr arus maksimum yang sepadan dengan titik a dipanggil kritikal.

Apabila belitan angker adalah litar pintas, Ic semasa penjana teruja selari adalah kecil (titik b), kerana dalam mod ini voltan dan arus pengujaan adalah sifar. Oleh itu arus litar pintas dicipta hanya oleh e. dan lain-lain. daripada kemagnetan sisa dan ialah (0.4 ... 0.8) Inom .. Ciri luaran dibahagikan dari titik a kepada dua bahagian: atas — bekerja dan bawah — tidak berfungsi.

Biasanya, bukan keseluruhan bahagian kerja digunakan, tetapi hanya segmen tertentu sahaja. Operasi bahagian ab ciri luaran tidak stabil, dalam kes ini mesin masuk ke mod yang sepadan dengan titik b, i.e. dalam mod litar pintas.

Ciri tanpa beban penjana dengan pengujaan selari diambil dengan pengujaan bebas (apabila arus dalam angker Iya = 0), oleh itu ia tidak berbeza dalam apa-apa cara daripada ciri yang sepadan untuk penjana dengan pengujaan bebas (lihat Rajah. 2, a). Ciri kawalan penjana dengan pengujaan selari mempunyai bentuk yang sama seperti ciri penjana dengan pengujaan bebas (lihat Rajah 2, c).

Penjana teruja selari digunakan untuk memberi kuasa kepada pengguna elektrik dalam kereta penumpang, kereta dan pesawat, seperti penjana untuk memandu lokomotif elektrik, lokomotif diesel dan kereta api, dan untuk mengecas bateri simpanan.

Penjana Pengujaan Siri

Dalam penjana ini (Gamb.4, a) arus pengujaan Iw adalah sama dengan arus beban In = Ia, dan voltan berubah dengan ketara apabila arus beban berubah. Semasa terbiar, pelepasan kecil teraruh dalam penjana. dan lain-lain. v. Eri, dicipta oleh aliran kemagnetan sisa (Rajah 4, b).

Apabila arus beban bertambah Ii = Iv = Iya, fluks magnet bertambah, cth. dan lain-lain. p. dan voltan penjana, peningkatan ini, seperti dalam mesin teruja diri yang lain (penjana teruja selari), berterusan sehingga had tertentu disebabkan oleh ketepuan magnet mesin.

Apabila arus beban meningkat di atas Icr, voltan penjana mula berkurangan, kerana fluks magnet pengujaan akibat tepu hampir berhenti meningkat, dan kesan penyahmagnetan tindak balas angker dan penurunan voltan dalam litar belitan angker IяΣRя terus meningkat . Biasanya Icr semasa jauh lebih tinggi daripada arus undian. Penjana boleh beroperasi secara stabil hanya pada bahagian ab ciri luaran, i.e. pada arus beban lebih tinggi daripada nominal.

Oleh kerana dalam penjana teruja siri, voltan sangat berbeza dengan perubahan dalam beban dan hampir kepada sifar semasa operasi tanpa beban, ia tidak sesuai untuk membekalkan kebanyakan pengguna elektrik. Ia hanya digunakan dengan brek elektrik (rheostatik) motor pengujaan siri, yang kemudiannya dipindahkan ke mod penjana.

nasi. 4. Gambarajah skematik penjana pengujaan siri (a) dan ciri luarannya (b)

Penjana pengujaan campuran.

Dalam penjana ini (Rajah 5, a), selalunya gegelung pengujaan selari adalah yang utama, dan siri satu adalah tambahan.Kedua-dua gegelung adalah mempunyai kekutuban yang sama dan disambungkan supaya fluks magnet yang dihasilkan olehnya menambah (pensuisan selaras) atau tolak (pensuisan bertentangan).

Penjana pengujaan campuran, apabila belitan medannya disambungkan mengikut persetujuan, membolehkan voltan yang lebih kurang malar diperoleh apabila beban berubah. Ciri luaran penjana (Rajah 5, b) boleh dalam anggaran pertama diwakili sebagai jumlah ciri yang dicipta oleh setiap gegelung pengujaan.

nasi. 5. Gambarajah skematik penjana dengan pengujaan bercampur (a) dan ciri luarannya (b)

Apabila hanya satu belitan selari dihidupkan, yang melaluinya arus pengujaan Iв1 melalui, voltan penjana U secara beransur-ansur berkurangan dengan peningkatan arus beban In (lengkung 1). Apabila satu belitan siri dihidupkan, yang melaluinya arus pengujaan Iw2 = In , voltan U meningkat dengan peningkatan arus Dalam (lengkung 2).

Jika kita memilih bilangan lilitan belitan siri supaya pada beban nominal, voltan yang dicipta olehnya ΔUPOSOL mengimbangi jumlah penurunan voltan ΔU, apabila mesin beroperasi dengan hanya satu belitan selari, maka adalah mungkin untuk mencapai bahawa voltan U kekal hampir tidak berubah , apabila arus beban berubah dari sifar kepada nilai undian (lengkung 3). Dalam amalan, ia berbeza dalam 2-3%.

Dengan menambah bilangan lilitan belitan siri, adalah mungkin untuk mendapatkan ciri di mana voltan UHOM akan mempunyai lebih banyak voltan Uo pada melahu (lengkung 4), ciri ini memberikan pampasan untuk penurunan voltan bukan sahaja dalam rintangan dalaman litar angker penjana, tetapi juga dalam talian yang menghubungkannya dengan beban. Jika belitan siri dihidupkan supaya fluks magnet yang dicipta olehnya diarahkan terhadap fluks belitan selari (pengulangan balas), maka ciri luaran penjana dengan bilangan lilitan besar belitan siri akan jatuh dengan curam (lengkung 5).

Sambungan songsang bagi belitan medan bersiri dan selari digunakan dalam penjana kimpalan yang beroperasi dalam keadaan litar pintas yang kerap. Dalam penjana sedemikian, sekiranya berlaku litar pintas, penggulungan siri hampir sepenuhnya menyahmagnetkan mesin dan mengurangkan arus litar pintas. kepada nilai yang selamat untuk penjana.

Penjana dengan belitan medan dengan sambungan bertentangan digunakan pada beberapa lokomotif diesel sebagai penguja penjana daya tarikan, ia memastikan ketekalan kuasa yang dihantar oleh penjana.

Patogen sedemikian juga digunakan pada lokomotif arus terus elektrik. Ia membekalkan belitan medan motor cengkaman yang beroperasi dalam mod penjanaan semula semasa brek penjanaan semula dan memberikan ciri luaran yang jatuh dengan curam.

Pengujaan bercampur penjana ialah contoh biasa peraturan gangguan.

Penjana DC selalunya disambung secara selari untuk beroperasi dalam rangkaian biasa.Prasyarat untuk operasi selari penjana dengan pengagihan beban berkadar dengan kuasa nominal ialah identiti ciri luarannya. Apabila menggunakan penjana dengan pengujaan bercampur, belitan siri mereka untuk menyamakan arus mesti disambungkan dalam blok biasa dengan wayar penyamaan.