Condițiile pentru autoexcitarea unui astfel de generator sunt următoarele:

Prima condiție este este că un astfel de generator are un flux magnetic rezidual, care induce un EMF inițial în înfășurarea armăturii

Un astfel de flux magnetic există de obicei într-o mașină datorită magnetizării remanente a polilor.

A doua conditie - constă în faptul că atunci când curentul începe să circule prin înfăşurarea de excitaţie Iв (sub influența EMF reziduală), forță magnetomotoare Fв trebuie dirijat în conformitate cu Fost . Apoi, sub influența MMF rezultat, egal cu Emf-ul generatorului crește. Dacă MMF-urile sunt direcționate în direcția opusă, atunci mașina este demagnetizată și procesul de autoexcitare nu va avea loc. În acest caz, este necesar să se schimbe direcția fluxului de curent Iв în circuitul de excitație, schimbând polaritatea tensiunii aplicate acestuia.

A treia condiție- este de a se asigura că rezistența circuitului de înfășurare de excitație este mai mică decât o anumită valoare numită critică.

Fundamental schema electrica generatorul autoexcitat este prezentat în Fig. 1.3. Generatoare de acest tip au două înfășurări de excitație: paralelă și serială.

Orez. 1.3. Schema schematică a generatorului

Pentru generatoarele de excitație paralelă, circuitul de înfășurare de excitație este conectat paralel cu armătura. Curentul de excitație poate fi determinat:

unde este rezistența înfășurării de excitație.

Caracteristicile inactiv ale generatorului de excitație paralelă sunt similare cu cele ale generatorului de excitație independent.

Caracteristica de sarcină a generatorului de excitație paralelă va fi mai mică decât caracteristica corespunzătoare a generatorului de excitație independent datorită prezenței fenomenului de autodemagnetizare.

Caracteristica externă a generatorului de excitație paralelă este dependența la și . Spre deosebire de generatoarele cu excitație independentă, la care, atunci când se ia caracteristica externă, curentul de excitație este, pentru generatoarele de excitație paralelă este o valoare variabilă în funcție de curentul de sarcină. Acest lucru se datorează faptului că la schimbare, tensiunea la bornele armăturii generatorului la care este conectată înfășurarea de excitație se modifică.

La generatoarele de excitație paralele, pe măsură ce curentul de sarcină crește, tensiunea generatorului scade mai semnificativ decât la generatoarele de excitație independente. Acest lucru se datorează faptului că, pe lângă cele două motive care provoacă o scădere a tensiunii U odată cu creșterea curentului de sarcină (căderea de tensiune în armătură și efectul de demagnetizare al reacției armăturii), există și un al treilea motiv: fenomenul de autodemagnetizare. Acest fenomen constă în faptul că, pe măsură ce curentul de sarcină crește, curentul de excitație scade din cauza scăderii tensiunii. U datorită influenţei primelor două motive.

Generatorul de excitație paralelă poate fi încărcat până la un anumit valoare maximă curent de armătură. Odată cu o scădere suplimentară a rezistenței la sarcină, curentul de sarcină începe să scadă brusc, deoarece Voltaj U scade mai repede decât scade rezistența Acest lucru se datorează faptului că la curenți mari de sarcină sistemul magnetic intră într-o stare nesaturată din cauza autodemagnetizării și factorii care provoacă o cădere de tensiune pe rezistența armăturii sunt de importanță predominantă.

Curentul armăturii atinge valoarea începe să scadă și atinge valoarea curentului de scurtcircuit al generatorului. Valoarea este determinată numai de EMF rezidual și de rezistența înfășurării armăturii ( U=0 Și eu in =0 ).

Caracteristica de reglare a generatorului cu excitație paralelă are același aspect cu cel al unui generator de excitație independent.

Generatoarele de excitație mixtă au două înfășurări de excitație: paralelă și serială (vezi Fig. 1.3). De regulă, înfășurarea în câmp paralel este cea principală, iar înfășurarea în serie este înfășurarea auxiliară.

Înfășurările de câmp pot fi oprite în funcție de, de ex. astfel încât forțele lor magnetomotoare să se adună. Scopul conectării unei înfășurări în serie este de a compensa căderea de tensiune pe rezistența înfășurării armăturii și efectul de demagnetizare al reacției armăturii. Datorită acestei înfășurări, este posibil să se asigure stabilizarea automată a tensiunii generatorului într-un anumit interval

modificări de încărcare.

Acest lucru se explică prin faptul că curentul de sarcină în creștere, care curge prin înfășurarea de excitație în serie, determină o creștere a MMF a acestei înfășurări. FMM-ul înfășurării în serie, însumat cu FMM-ul înfășurării paralele, compensează scăderea tensiunii generatorului.

Dacă înfășurarea în serie este pornită în contracurent, astfel încât MMF-ul înfășurărilor în serie și paralele să fie în direcții opuse, atunci caracteristica externă a unui astfel de generator va scădea brusc, deoarece o creștere a curentului de sarcină duce la scădere bruscă flux magnetic și EMF induse în înfășurarea armăturii.

Conectarea spate la spate a înfășurărilor de câmp în serie și paralelă este utilizată în cazurile în care este necesară limitarea curentului scurt circuit, (generatoare de sudare etc.)

Câmpul magnetic al unui generator cu excitație independentă este creat de un curent furnizat de la o sursă de energie externă înfășurării de excitație a polilor. Circuitul unui generator cu excitație independentă este prezentat în Fig. 11.6. Câmpul magnetic al generatoarelor cu excitație independentă poate fi creat din magneți permanenți (Fig. 11.7).

Orez. 11.6 Fig. 11.7

Dependența EMF generatorului de curentul de excitație se numește caracteristică fără sarcină E = U xx = f (I in). Caracteristica turației în gol se obține cu un circuit extern deschis (I i) și la o turație constantă (n 2 = const. Caracteristica turației în gol a generatorului este prezentată în Fig. 11.8. Datorită fluxului magnetic rezidual, f.e.m. al generatorului nu este zero atunci când curentul de excitație este zero. Pe măsură ce curentul de excitație crește, ef-ul generatorului crește mai întâi proporțional. Partea corespunzătoare a caracteristicii de ralanti va fi liniare. Dar cu o creștere suplimentară a curentului de excitație, saturație magnetică mașină, determinând curba să aibă o îndoire. Odată cu o creștere ulterioară a curentului de excitație, EMF a generatorului rămâne aproape neschimbată. Dacă curentul de excitație este redus, curba de demagnetizare nu coincide cu curba de magnetizare din cauza fenomenului de histerezis. Dependența tensiunii la bornele externe ale mașinii de valoarea curentului de sarcină U = f (I) la curentul de excitație I in = const se numește caracteristică externă a generatorului.

Caracteristicile externe ale generatorului sunt prezentate în Fig. 11.9.

Orez. 11.8 Fig. 11.9

Pe măsură ce curentul de sarcină crește, tensiunea la bornele generatorului scade din cauza creșterii căderii de tensiune în înfășurarea armăturii.

Generatoare auto-excitate. Principiul autoexcitarii unui generator cu excitație paralelă

Dezavantajul unui generator cu excitație independentă este necesitatea de a avea o sursă de alimentare separată. Dar în anumite condiții, înfășurarea de excitație poate fi alimentată de curentul de armătură al generatorului. Generatoarele autoexcitante au una dintre cele trei scheme: paralel, în serie și entuziasm amestecat. În fig. Figura 11.10 prezintă un generator cu excitație paralelă.

Înfășurarea câmpului este conectată în paralel cu înfășurarea armăturii. Un reostat R V este inclus în circuitul de excitație. Generatorul funcționează în modul inactiv. Pentru ca generatorul să se autoexcite, trebuie îndeplinite anumite condiții. Prima dintre aceste condiții este prezența fluxului magnetic rezidual între poli. Când armătura se rotește, fluxul magnetic rezidual induce un mic EMF rezidual în înfășurarea armăturii. Orez. 11.10 A doua condiție este includerea consecventă a înfășurării de excitație. Câmpul și înfășurările armăturii trebuie să fie conectate în așa fel încât emf armăturii să creeze un curent care sporește fluxul magnetic rezidual. O creștere a fluxului magnetic va duce la o creștere a EMF. Mașina este autoexcitată și începe să funcționeze stabil cu un anumit curent de excitație Iv = const și emf E = const, în funcție de rezistența Rv din circuitul de excitație. A treia condiție este ca rezistența circuitului de excitație la o anumită viteză să fie mai mică decât critică. Să o reprezentăm în Fig. 11.11

caracteristica de repaus a generatorului E = f (I in) (curba 1) și caracteristica volt-amper a rezistenței circuitului de excitație U in = R in ·I in, unde U in este căderea de tensiune în circuitul de excitație. Această caracteristică este o dreaptă 2 înclinată pe axa absciselor la un unghi γ (tg γ ~ R in).

Curentul înfășurării de câmp crește fluxul magnetic al polilor atunci când înfășurarea de câmp este pornită în acord. EMF indus în armătură crește, ceea ce duce la o creștere suplimentară a curentului înfășurării câmpului, a fluxului magnetic și a EMF. Creșterea EMF din curentul de excitație încetinește atunci când circuitul magnetic al mașinii este saturat. Căderea de tensiune în circuitul de excitație este proporțională cu creșterea curentului. În punctul de intersecție a caracteristicii turației de mers în gol a mașinii 1 cu linia dreaptă 2, procesul de autoexcitare se încheie. Mașina funcționează în modul stabil. Dacă creștem rezistența circuitului de înfășurare de excitație, unghiul de înclinare a dreptei 2 față de axa curentului crește. Punctul de intersecție al dreptei cu caracteristica vitezei de mers în gol se deplasează la originea coordonatelor. La o anumită valoare a rezistenței circuitului de excitație R cr, când γ = γ cr, autoexcitarea devine imposibilă. La rezistența critică, caracteristica volt-amperi a circuitului de excitare devine tangentă la partea dreaptă a caracteristicii fără sarcină și apare un mic EMF în armătură.

GENERATORE AUTO-EXCITANTE

În practică, cele mai utilizate sunt generatoarele de ultrasunete realizate folosind circuite de autoexcitare, în care întreaga cale a amplificatorului și a sistemului oscilator este acoperită de feedback pozitiv, astfel încât în ​​el să apară autooscilații la frecvența maximă. vibratii mecanice sistem oscilator de lucru.

Un exemplu de generatoare autoexcitate sunt generatoarele de dispozitive tehnologice de la compania „KLN Ultraschal GVBH” (Germania) pentru sudare cu ultrasunete, generatoarele de dispozitive de la compania „Branson” (Marea Britanie) pentru băi de curățare cu ultrasunete și aparate casnice tip UZ01-01.

Pentru a genera un semnal părere Generatoarele autoexcitate utilizează circuite în punte, circuite transformatoare diferențiale și diverse circuite de feedback pozitiv inductiv și capacitiv. Principalul dezavantaj al generatoarelor autoexcitate este necesitatea reconfigurarii acestuia la schimbarea sistemului oscilator sau a instrumentelor de lucru pentru a efectua diverse operatii tehnologice. În plus, în generatoarele autoexcitate este imposibil să se regleze parametrii de ieșire ai dispozitivului (de exemplu, intensitatea oscilațiilor ultrasonice pe instrumentul de lucru al sistemului oscilator), deoarece conditiile necesare performanța optima ale unui dispozitiv auto-excitat sunt echilibrul de fază și echilibrul de amplitudine, a căror încălcare duce la o defalcare a auto-oscilațiilor. Acest lucru se întâmplă deoarece o încălcare a modurilor de funcționare ale sistemului oscilator cu ultrasunete (modificarea sarcinii, încălzire etc., precum și modificări ale sistemului electric și parametrii geometrici sistemul oscilator însuși) conduce la detonarea a două sisteme interconectate simultan: sistemul de izolare a semnalului de feedback și sistemul de potrivire a sistemului oscilator cu generatorul. Prin urmare, restructurarea aparatului necesită modificări și coordonarea reciprocă a tuturor elementelor, ceea ce este un complex problema tehnica, a cărui soluție este practic dificil de implementat în timpul funcționării dispozitivului.

În practică, atunci când se efectuează diverse operații tehnologice, este necesar instalare rapida aparat la modificarea parametrilor sistemului oscilator prin modificarea caracteristicilor (reglarii) unui element electronic, precum și implementarea reglementării parametrilor de ieșire ai aparatului în procesul de efectuare a operațiunilor tehnologice.

Din acest motiv, pentru un aparat cu ultrasunete multifuncțional este necesar să se utilizeze generatoare autoexcitate care să permită gamă largă operațiuni cu instrumente de lucru ale sistemelor oscilatoare de diferite modele și care permit o restructurare ușoară electronic caracteristicile dispozitivului în timpul funcționării acestuia în timpul procesării diverse materiale, medii și obiecte la diferite niveluri de încărcare etc. În Fig. 4.3. si orez 4.4. Schemele de circuit diferă în metodele de generare a unui semnal de feedback și de ajustare a caracteristicilor dispozitivului, precum și în caracteristicile de putere. Generatorul prezentat în fig. 4.3. mai usor de implementat, are o putere de 40 W si este conceput pentru a completa un dispozitiv multifunctional de tip 2. În acesta, feedback-ul este format folosind un element capacitiv reglabil. Generatorul, a cărui schemă de circuit este prezentată în Fig. 4.4, este mai complex și are controale electronice de frecvență și putere. Un astfel de generator poate fi utilizat pentru a completa dispozitive de al doilea și al treilea tip.

Datorită versatilității mai mari a acestui generator, vom lua în considerare în detaliu structura și principiul de funcționare al acestuia.

Sistem generator de ultrasunete, neprezentat în fig. 4.4 conține un amplificator de frecvență cu ultrasunete realizat pe tranzistoarele VT2, VT3, un sistem oscilator de lucru ZQ1, un circuit de potrivire al amplificatorului cu sistemul oscilator care conține un inductor L, un transformator TR3, precum și un circuit de feedback pozitiv realizat pe elementele C1, C2, C3, R1, TR1, circuitul de feedback cu intrarea sa este conectat electric la ieșirea amplificatorului printr-o rezistență complexă, inclusiv rezistența de ieșire a amplificatorului și condensatorul de separare C4 și este realizat sub forma unei serii -condensatorul conectat și înfășurarea primară a unui transformator suplimentar TR1, a cărui înfășurare secundară este conectată la un element rezistiv reglabil mecanic sau electric R1, în timp ce circuitul de potrivire este conectat în paralel cu circuitul de izolare a semnalului de feedback și este realizat sub forma a unui inductor compensator L și a unui transformator de ieșire TR3 conectate în serie.

Fig.4.3. Diagramă schematică generator de 40W

Fig. 4.4 Schema schematică a unui generator autoexcitat cu o putere de 160 W.

Dispozitivul cu ultrasunete conține un amplificator bazat pe tranzistoarele VT2 și VT3, care funcționează în modul de comutare, care permite conversia maximă a tensiunii de alimentare bipolare în vibratii electrice Frecvențele ultrasunetelor. Sarcina amplificatorului este conectată în serie prin condensatorul de izolare C4, inductorul compensator L și înfășurarea primară a transformatorului de ieșire TR3. Un sistem oscilator de lucru ZQ1 este conectat la înfășurarea secundară a transformatorului TR3, care conține un traductor piezoelectric, un concentrator de potrivire și un element de lucru pentru introducerea vibrațiilor ultrasonice în materialele, obiectele și mediile prelucrate. Choke compensator L și transformatorul TR3 asigură potrivirea amplificatorului cu sistemul oscilator de lucru. Circuitul pentru izolarea semnalului de feedback, care este și un circuit pentru setarea și reglarea parametrilor dispozitivului, conține condensatori C1, C2, C3 conectați în serie și înfășurarea primară a transformatorului TR1. Semnalul selectat este transmis la înfășurarea primară a transformatorului TR2, conectată în serie cu circuitul de izolație a semnalului de feedback.

Un element rezistiv R1 este conectat în paralel cu înfășurarea secundară a transformatorului TR1, a cărui rezistență poate fi modificată mecanic sau electronic (de exemplu, rezistor variabil pentru reglarea manuală a dispozitivului sau un circuit electronic cu o rezistență de ieșire reglabilă pentru reglarea automată a dispozitivului).

Circuitul pentru izolarea semnalului de feedback cu înfășurarea primară a transformatorului TR2 conectat în serie la acesta este conectat la ieșirea amplificatorului de pe tranzistoarele VT2 și VT3 printr-o rezistență complexă, care este rezistența de ieșire a amplificatorului și a condensatorului de separare C4. , adică conectat în paralel la circuitul de potrivire a amplificatorului cu sistemul oscilator de lucru. Înfășurările transformatorului TR1 sunt realizate pe un miez magnetic comun.

Utilizarea înfășurării secundare a transformatorului TR1, situată pe același miez magnetic cu înfășurarea primară, permite, prin modificarea valorii rezistenței de sarcină R1 (sau a rezistenței de ieșire a reglabilului). circuite electronice) modificați inductanța înfășurării primare a transformatorului TR1 Schimbarea inductanței înfășurării primare a transformatorului TR1 asigură o restructurare a circuitului de reacție.

Pentru a explica funcționarea aparatului, presupunem că atunci când se conectează un sistem oscilator de lucru folosit pentru a implementa un anumit proces tehnologic, modul de autoexcitare al dispozitivului cu ultrasunete nu este asigurat din cauza lipsei echilibrului de fază și amplitudine. În dispozitivul cu ultrasunete propus, relațiile de fază dintre tensiunea în punctul dintre condensatorul C4 și inductorul L și curentul de ieșire al amplificatorului conduc la o modificare a formei tensiunii de feedback la intrarea amplificatorului datorită prezenței unui rezistența de ieșire a amplificatorului.

În acest caz, dezechilibrul de faze și amplitudini duce la faptul că sarcina amplificatorului poate fi de natură inductivă și apoi semnalul de feedback la intrarea amplificatorului începe să conducă semnalul de ieșire în fază sau poate fi de natură capacitivă și apoi semnalul de ieșire conduce semnalul de feedback. În ambele cazuri, o modificare a rezistenței R1 asigură o modificare a inductanței înfășurării primare a transformatorului TR1 și o restructurare a parametrilor circuitului de reacție. Reorganizarea feedback-ului conduce la modificarea relațiilor de fază la intrarea și la ieșirea amplificatorului și, la o anumită valoare a rezistenței R1, se asigură condiția de autoexcitare. În acest caz, frecvența de generare se schimbă la o valoare frecventa egala rezonanța mecanică a sistemului oscilator de lucru, iar generatorul de ultrasunete funcționează în modul de autoexcitare. Astfel, prin modificarea rezistenței R1, feedback-ul dependent de frecvență asigură reglarea frecvenței de generare la frecvența de rezonanță mecanică și, la momentul inițial, asigură funcționarea cu oricare dintre sistemele oscilatorii de lucru necesare. În acest caz, o anumită schimbare de fază poate fi setată la ieșirea amplificatorului, oferind un mod de autoexcitare la o frecvență apropiată de frecvența de rezonanță mecanică. Prin urmare, prin asigurarea funcționării dispozitivului la o frecvență apropiată de cea rezonantă, este posibilă reducerea intensității oscilațiilor ultrasonice excitate în mediul sau obiectul prelucrat, adică. instalare modul optim derularea procesului. Aceeași modificare poate fi făcută în timpul funcționării dispozitivului prin schimbarea promptă a modurilor de expunere cu ultrasunete. La configurarea dispozitivului pentru a funcționa în modul de autoexcitare cu sistemul oscilator de lucru selectat sau cu instrumentele de lucru necesare, se asigură un anumit proces tehnologic. În timpul acestui proces pot apărea modificări ale parametrilor sistemului oscilator (datorită încălzirii piezoelementelor și materialului căptușelilor, modificări ale condițiilor de introducere a vibrațiilor etc.). În acest caz, o modificare a frecvenței rezonanței mecanice a sistemului oscilator de lucru, care are loc în limite mici, duce, de asemenea, la o modificare a naturii sarcinii (adică, sarcina adusă la intrarea generatorului începe să fie de natură inductivă sau capacitivă) și, în limite mici, la o modificare a relațiilor de fază între curent și tensiune la ieșirea amplificatorului. În ambele cazuri, pentru a menține condițiile de autoexcitare, i.e. menținând defazajul setat inițial la ieșirea amplificatorului, frecvența de generare este modificată automat în limite mici la o valoare egală cu frecvența de rezonanță a sistemului oscilator, iar condiția de autoexcitare este satisfăcută în mod constant.

Astfel, generatorul de ultrasunete considerat face posibilă efectuarea proceselor tehnologice folosind diferite sisteme oscilatorii de lucru sau un sistem oscilator cu diverse instrumente de lucru, ajustarea parametrilor de ieșire ai dispozitivului, în special intensitatea oscilațiilor ultrasonice, în timpul instalării și funcționării dispozitivul și, de asemenea, asigură păstrarea condițiilor originale modul stabilit autoexcitare în timpul funcționării la modificarea parametrilor sistemului oscilator și a condițiilor de influență a vibrațiilor ultrasonice asupra obiectelor, mediului și materialelor. Schema de schema a generatorului contine si un releu de timp, realizat pe elementul DD1 si asigurand includerea aparatului tehnologic pe durata procesului tehnologic. Tranzistorul VT1 este utilizat pentru a stabiliza amplitudinea oscilației generatorului. Avantajele enumerate fac generatoarele considerate adecvate pentru echiparea dispozitivelor cu ultrasunete multifunctionale cu o putere de la 40 la 160 W.

Principalul avantaj al generatoarelor auto-excitate este simplitatea designului și ușurința în exploatare. Cu toate acestea, fabricarea unor astfel de generatoare necesită o echilibrare preliminară foarte precisă a circuitului de potrivire a generatorului cu sistemul oscilator și circuitul de izolare a semnalului de feedback. În plus, generatoarele auto-excitate nu oferă schimbare automată parametrii generatorului ( frecventa de operare) în limite foarte largi, de exemplu, la schimbarea parametrilor încărcăturii acustice de la un mediu gazos la un corp solid. Pentru a rezolva astfel de probleme se folosesc generatoare cu excitație independentă, realizate după circuite cu control automat al frecvenței.

În generatoarele autoexcitate, înfășurările polului principal sunt alimentate de tensiunea generatorului însuși. Acest lucru elimină necesitatea unei surse de energie separată.

În funcție de circuitul înfășurării de excitație, se disting generatoare de excitație paralelă, serială și mixtă.

Generator de excitație paralelă. Circuitul unui generator de excitație paralelă, sau generator de șunt, este prezentat în Fig. 7.21.

Curentul armăturii generatorului se ramifică în curentul de sarcină și curentul de excitație:

iar curentul de excitaţie este de 1-3% din curent nominalîncărcături.

Caracteristicile inactiv ale generatorului de excitație paralelă sunt similare cu cele ale generatorului de excitație independent. Deoarece curentul de excitație este mic, generatorul poate fi considerat descărcat. Dacă este necesar, obțineți mai multe descriere exactaÎnfășurarea de excitație a generatorului de excitație paralelă este alimentată dintr-o sursă separată.

Caracteristica externă a generatorului de excitație paralelă (Fig. 7.22) arată că tensiunea la bornele sale scade mai repede odată cu creșterea curentului de sarcină (curba 1), decât cu excitație independentă (curba 2).

Căderea de tensiune la bornele generatorului se datorează a trei motive:

• a) o scădere a valorii medii a inducției magnetice în mașină datorită reacției armăturii;
• b) o creștere a căderii de tensiune în interiorul generatorului;
• c) o scădere (din cauza primelor două motive) a tensiunii furnizate circuitului de excitație.

Curentul de sarcină a generatorului poate fi determinat folosind legea lui Ohm:

Unde U- tensiunea la bornele generatorului este egală cu tensiunea la înfășurarea de excitație; Rlt- rezistenta la sarcina.

La eliminarea caracteristicii externe, curentul crește eu realizat prin reducerea rezistenței R H. După cum este indicat, cu curent în creștere eu tensiunea scade U pe bornele generatorului. Prin urmare, la scădere RH simultan scade si U. La o anumită valoare a curentului de sarcină, rata de scădere U se compară cu rata de scădere în D„ și, după cum este evident din formula legii lui Ohm, creșterea curentului se oprește. Ego la maxim sens posibil curent se numește critic soc electric 1 LA. Cu o scădere suplimentară a rezistenței RH Voltaj U cade relativ mai repede și curentul de sarcină începe și el să scadă. Prin urmare, scurtcircuitele nu sunt periculoase pentru generatoarele de excitație paralelă. Curentul de scurtcircuit /ω al unui astfel de generator este de obicei mai mic decât curentul nominal și este creat numai datorită magnetizării reziduale, deoarece tensiunea la bornele generatorului și, prin urmare, tensiunea furnizată circuitului de excitare, este zero în timpul unui scurtcircuit. .

Caracteristica de reglare a generatorului de excitație paralelă în cadrul curenților de sarcină de funcționare are aceeași formă ca cea a generatorului de excitație independent. Pentru sustinere tensiune constantă la bornele generatorului, pe măsură ce curentul de sarcină crește, este necesară creșterea curentului de excitație, care se realizează prin scăderea rezistenței R B circuite de excitație a mașinii.

Generatoare curent continuu excitația paralelă este utilizată pe scară largă, în special ca surse de energie la bord pe obiecte în mișcare: nave, avioane, mașini etc.

Card Nr. 7.9 (177) Generatoare de excitație paralelă

Generator excitaţie secvenţială. Generatorul de excitație în serie, sau generatorul în serie, este numit astfel deoarece înfășurarea de câmp și înfășurarea armăturii sunt conectate în serie (diagrama din Fig. 7.23, A). Pentru acest generator / = / i = / v.

Caracteristica fără sarcină, care caracterizează proprietățile magnetice ale sistemului de excitație, poate fi îndepărtată numai cu excitație independentă.

Caracteristicile externe sunt prezentate în Fig. 7.23, 6. În timp ce sistemul magnetic nu este saturat, odată cu creșterea curentului de sarcină, fluxul magnetic și f.e.m. ale generatorului cresc. Cu toate acestea, pe măsură ce firul magnetic devine saturat, creșterea emf încetinește, iar efectul de demagnetizare al reacției armăturii devine mai pronunțat. Prin urmare, tensiunea, după ce a atins valoarea maximă, începe să scadă.

Generatoarele de excitație în serie sunt utilizate relativ rar.

Generatoare mixte de excitație. Generatoarele de curent continuu sunt mai utilizate pe scară largă, în care fluxul magnetic de excitație este creat de două înfășurări: șunt și serie. Acestea sunt generatoare de excitație mixte, sau generatoare compuse (Fig. 7.24), care pot avea înfășurări de câmp corespunzătoare sau contraconectate.

Pentru generatoarele cu înfășurări potrivite, tensiunea aproape nu se modifică atunci când sarcina se modifică. Acest lucru se explică prin faptul că fluxul magnetic al înfășurării în serie este creat de curentul de sarcină și crește odată cu creșterea sarcinii, compensând influența reacției armăturii și creșterea căderii de tensiune în interiorul mașinii. Generatoarele cu conexiune consistentă în înfășurare sunt utilizate în cazurile în care este necesară o stabilitate ridicată a tensiunii de alimentare atunci când sarcina se modifică într-un interval larg.

Generatoarele cu înfășurări contraconectate au o caracteristică externă de scădere abruptă. Pe măsură ce curentul de sarcină crește, contracurentul înfășurării în serie demagnetizează mașina, iar tensiunea generatorului scade brusc. Astfel de mașini sunt folosite ca generatoare de sudare, unde este necesară o constantă relativă a curentului de sudare atunci când tensiunea variază într-un interval larg, până la valori apropiate de zero (când electrodul atinge piesele care sunt sudate).

Caracteristicile externe ale generatorului de excitație mixtă sunt prezentate în Fig. 7.25, cu o consoană (curbă 1) și contor (curba 2) învârtirea înfăşurărilor câmpului.

Cardul nr. 7.10(208)

Generatoare de excitație în serie și mixtă

Dezavantajul unui generator cu excitație independentă este necesitatea de a avea o sursă de alimentare separată. Dar în anumite condiții, înfășurarea de excitație poate fi alimentată de curentul de armătură al generatorului.
Generatoarele autoexcitate au una dintre cele trei scheme: cu excitație paralelă, în serie și mixtă. În fig. 10 prezintă un generator cu excitație paralelă.

Înfășurarea câmpului este conectată în paralel cu înfășurarea armăturii. Un reostat R V este inclus în circuitul de excitație. Generatorul funcționează în modul inactiv.
Pentru ca generatorul să se autoexcite, trebuie îndeplinite anumite condiții.
Prima dintre aceste condiții este prezența fluxului magnetic rezidual între poli. Când armătura se rotește, fluxul magnetic rezidual induce un mic EMF rezidual în înfășurarea armăturii.
Orez. 10
A doua condiție este includerea consecventă a înfășurării de excitație. Câmpul și înfășurările armăturii trebuie să fie conectate în așa fel încât emf armăturii să creeze un curent care sporește fluxul magnetic rezidual. O creștere a fluxului magnetic va duce la o creștere a EMF. Mașina se autoexcita și începe să funcționeze stabil cu un anumit curent de excitație Iv = const și emf E = const, în funcție de rezistența Rv din circuitul de excitație.
A treia condiție este ca rezistența circuitului de excitație la o anumită viteză să fie mai mică decât critică. Să o reprezentăm în Fig. 11 caracteristica generatorului în gol E = f (I in) (curba 1) și caracteristica volt-amper a rezistenței circuitului de excitație U in = R in ·I in, unde U in este căderea de tensiune în circuitul de excitație . Această caracteristică este o dreaptă 2 înclinată pe axa absciselor la un unghi γ (tg γ ~ R in).

Curentul înfășurării de câmp crește fluxul magnetic al polilor atunci când înfășurarea de câmp este pornită în acord. EMF indus în armătură crește, ceea ce duce la o creștere suplimentară a curentului înfășurării câmpului, a fluxului magnetic și a EMF. Creșterea EMF din curentul de excitație încetinește atunci când circuitul magnetic al mașinii este saturat.
Orez. unsprezece

Căderea de tensiune în circuitul de excitație este proporțională cu creșterea curentului. În punctul de intersecție a caracteristicii turației de mers în gol a mașinii 1 cu linia dreaptă 2, procesul de autoexcitare se încheie. Mașina funcționează în modul stabil.
Dacă creștem rezistența circuitului de înfășurare de excitație, unghiul de înclinare a dreptei 2 față de axa curentului crește. Punctul de intersecție al dreptei cu caracteristica vitezei de mers în gol se deplasează la originea coordonatelor. La o anumită valoare a rezistenţei circuitului de excitaţie R cr, când
γ = γ cr, autoexcitarea devine imposibilă. La rezistența critică, caracteristica volt-amperi a circuitului de excitare devine tangentă la partea dreaptă a caracteristicii fără sarcină și apare un mic EMF în armătură.