РОЗДІЛ 2
Теоретичні відомості про електричні машини постійного струму

2.5 Класифікація генераторів за способом збудження

Для нормальної роботи генератора в ньому повинно бути створене основне магнітне поле, для чого обмотка збудження генератора повинна бути підключена до джерела постійної напруги. Властивості генераторів постійного струму залежать від числа і способу підключення обмоток збудження або, як говорять, від способу збудження генераторів. Залежно від способу збудження розрізняють генератори з незалежним збудженням та з самозбудженням.

Генератори з незалежним збудженням виконуються з електромагнітним і магнітоелектричним збудженням.

У генераторів з електромагнітним збудженням обмотка збудження F1–F2, розташована на головних полюсах, підключається до незалежного джерела живлення (рис. 2.10); в цьому випадку обмотка збудження називається незалежною обмоткою збудження (НОЗ). Струм кола збудження І_з може змінюватися в широких межах за допомогою резистора R_з. Потужність, споживана обмоткою збудження, невелика й у номінальному режимі складає 1–5% номінальної потужності, що знімається з якоря генератора. Звичайно, процентне значення потужності збудження зменшується із зростанням номінальної потужності машини.

Рисунок 2.10 – Схема генератора з незалежним збудженням

Номінальна напруга обмотки збудження генератора вибирається рівною або (інколи) меншою номінальної напруги обмотки якоря А1–А2. Для зменшення іскріння щіток в коло якоря послідовно з обмоткою якоря вмикається обмотка додаткових полюсів (ОДП) В1–В2.

Магнітоелектричні генератори збуджуються постійними магнітами, з яких виготовляються полюси машини. З таким способом збудження виконуються генератори переважно невеликої потужності. Недоліком генераторів з магнітоелектричним збудженням є трудність регулювання напруги.

У генераторів із самозбудженням обмотка збудження отримує живлення від власного якоря. Залежно від способу її вмикання генератори із самозбудженням підрозділяються на генератори з паралельним, послідовним і змішаним збудженням.

Схема з’єднання генератора з паралельним збудженням показана на рис. 2.11.

Рисунок 2.11 – Схема генератора з паралельним збудженням

Коло обмотки збудження Е1–Е2 вмикають паралельно якорю, від якого вона і отримує живлення; в цьому випадку обмотку збудження називають паралельною обмоткою збудження або шунтовою (ШОЗ), яку розраховують на напругу якоря.

Резистор R_з дає можливість змінювати струм збудження І_з, а отже, і вихідну напругу U. Струм якоря І_а у такого генератора дорівнює сумі

                                                                                              (2.21)

де І – струм навантаження.

Струм збудження відносно малий і для номінального режиму складає 1–5% номінального струму машини.

У генератора з послідовним збудженням (рис. 2.12) обмотка збудження з’єднується послідовно з якорем; в цьому випадку обмотку збудження називають послідовною обмоткою збудження або серієсною (СОЗ). Її струм збудження дорівнює струму якоря:

                                                                                             (2.22)

Рисунок 2.12 – Схема генератора з послідовним збудженням

У генераторів із змішаним збудженням (рис. 2.13) на полюсах розміщають дві обмотки. Одна з них має велике число витків і виконана з провідників відносно невеликого перерізу – вмикається паралельно якорю, а інша обмотка з малим числом провідників великого перерізу – вмикається послідовно з якорем.

Рисунок 2.13 – Схема генератора із змішаним збудженням

Струм якоря такого генератора

                                                                                              (2.23)

В цих генераторів паралельна і послідовна обмотки можуть бути увімкнені узгоджено (магніторушійні сили цих обмоток направлені узгоджено) і зустрічно (їхні магніторушійні сили спрямовані зустрічно). В залежності від цього розрізняють генератори змішаного узгодженого вмикання і генератори змішаного зустрічного вмикання.

В основному в генераторах із змішаним збудженням основна частина магніторушійної сили збудження створюється паралельною обмоткою.

Генератори із паралельним, послідовним і змішаним збудженням називають відповідно генераторами шунтового, серієсного і компаундного збудження.

Номінальна потужність, яка споживається обмоткою збудження, визначається з виразу

                                                                            (2.24)

а вихідна номінальна потужність генератора –

                                                                                    (2.25)