Генераторы постоянного тока пассажирских вагонов, страница 2

Положительная разность , необходимая для возрастания тока возбуждения от нуля до установившегося значения I_во, может быть только в том случае, если в указанном диапазоне изменения тока t_в прямая OА₁ располагается ниже характеристики холостого хода. При изменении сопротивления цепи возбуждения r_в изменяется угол g наклона прямой ОА к оси тока и при некотором критическом значе­нии этого угла g_кр, соответствующем сопротивлению, r_{в кр}, прямая ОА₃  практически совпадает с прямолинейной частью характеристики холостого хода. В этом случае  и процесс самовозбуждения становится невозможным. Следовательно, для самовозбуждения гене­ратора необходимо, чтобы сопротивление цепи возбуждения было мень­ше критического значения. Это условие ограничивает возможный диапазон регулирования тока возбуждения, а следовательно, и на­пряжения генератора с параллельным возбуждением. Обычно умень­шать напряжение генератора путем изменения r_в можно лишь до (0.6 ¸ 0,7) U_ном.

Для генераторов, приводимых во вращение от оси колесной пары, существуют еще и три дополнительных условия самовозбуждения.

При разгоне поезда до достижения частоты вращения n_мин генера­тор должен работать при холостом ходе. Если во время разгона к ге­нератору подключить большую нагрузку, то вследствие значительного падения напряжения в якоре напряжение на его зажимах в начале разгона снизится почти до нуля и процесс самовозбуждения не нач­нется. Следовательно, в системе электроснабжения должна быть пре­дусмотрена аппаратура, предотвращающая возможность подключе­ния к генератору нагрузки при п < n_мин.

Сопротивление цепи возбуждения должно быть ниже критическо­го для каждой данной частоты вращения. Поэтому для быстрого возбуждения генератора рекомендуется при разгоне поезда не вводить в пень возбуждения никаких дополнительных резисторов.

Если уменьшить частоту вращения n, то соответственно сместит­ся вниз характеристика холостого хода (рис. 1, б), уменьшится кри­тическое сопротивление. Так, для частоты вращения n₂ критическое сопротивление соответствует прямой ОА₂ с углом g₂ < g₃. Следова­тельно, для каждого сопротивления цепи возбуждения генератора можно подобрать такую частоту вращения n, при которой это сопротив­ление станет критическим. Эта частота вращения называется «мерт­вой». Очевидно, что «мертвая» частота вращения для самой обмотки возбуждения без добавочных резисторов будет той наименьшей часто­той вращения, ниже которой невозможен процесс самовозбуждения в генераторе. По этой причине в некоторых системах для ускорения возбуждения генератора при разгоне поезда на обмотку возбуждения подают питание от аккумуляторной батареи при помощи соответст­вующего реле.

При изменении направления вращения якоря генератора направ­ление тока в обмотке возбуждения должно оставаться неизменным; тогда создаваемый этой обмоткой магнитный ноток не уничтожит по­ток остаточного магнетизма. В генераторах обычного типа это дости­гается переключением проводов, присоединяющих обмотку возбужде­ния к щеткам машины. В генераторах с поворотной щеточной травер­сой никаких переключении обмотки возбуждения производить не  нужно, так как у них полярность щеток не меняется.

Внешние характеристики Внешней характеристикой генератора (рис. 2, а) называется зависимость напряжения U от  тока нагрузки I_в при неизменной частоте вращения п и неизменном сопротивлении r_вцепи возбуждения. Напряжение генератора

При увеличении тока нагрузки I_н, а следовательно, и тока якоря I_я напряжение уменьшается по следующим причинам:

в результате потери напряжения I_яr_я на внутреннем сопротивле­нии r_я цепи якоря (сопротивление обмоток якоря н добавочных по­люсов);

Рис. 2. Внешние характеристики при работе генератора без регулятора «напряжения (а} и с регулятором (б)

вследствие уменьшения э.д.с. Е в результате размагннчивающего действия реакции якоря, под которой понимают воздействие на режим работы машины потока якоря Ф_я созданного током I_я, при этом магнитный поток Ф машины при нагрузке становится меньше потока , при холостом ходе;

из-за уменьшения тока возбуждения  а следовательно, и потока Ф_в, создаваемого обмоткой возбуждения, вследствие уменьшения напряжения U генератора.

Для генераторов с параллельным возбуждением изменение напряже­ния при переходе от режима холостого хода к номинальной нагрузке составляет 5—10%. Генератор может работать устойчиво только на участке АБ внешней характеристики. Рабочим является начальный ее участок до номинального тока I_ном. Участок БВ характеристики соот­ветствует неустойчивой работе генератора и при достижении критиче­ского тока I_кр  генератор, размагничиваясь, переходит в режим корот­кого замыкания, соответствующий точке В. В этом режиме напряжение генератора и ток возбуждения становятся равными нулю, вследствие чего ток короткого замыкания I_кз создается только за счет э.д.с. остаточного магнетизма. По этой причине установившийся ток I_кз в большинстве случаев не превышает номинального тока. Ударный ток короткого замыкания (ток, возникший при переходном процессе в момент короткого замыкания) может быть в несколько раз больше номинального.

При работе генератора совместно с РНГ до некоторого предель­ного тока последний поддерживает напряжение генератора практиче­ски неизменным (рис. 2,6). Только после достижения I_пр регулятор РНГ перестает стабилизировать напряжение и генератор переходит на работу по естественной части соответствующей характеристики.  Работа его будет устойчивой до точки Б и неустойчивой от точки Б до точки В. При наименьшей частоте вращения n_мин ток I_{пр мин} бли­зок к критическому и для вагонных генераторов составляет примерно 100—110% номинального I_ном. Следовательно, при n_мин эти генерато­ры не имеют запаса по мощности. С увеличением частоты вращения до наибольшей предельный ток достигает величины I_{пр. макс}=(2¸4)I_ном.