Вопрос № 2. Электрические и эксплуатационные характеристики генераторов постоянного тока.

Независимо от устройства, назначения способа возбуждения, работа генераторов постоянного тока определяется рядом величин, основными из которых являются:

- напряжение на зажимах (клеммах) генератора U_Г;

- ток якоря I_Я

- ток нагрузки I_Н;

- ток возбуждения Iв;

- частота вращения ротора генератора n.

Данные величины в процессе работы генератора будут и должны изменяться. Зависимости одних величин от других называются характеристиками генераторов. Основными характеристиками являются:

а) характеристика холостого хода — зависимость ЭДС генератора от тока возбуждения, снятая при постоянной частоте вращения на холостом ходу, т. е., Ег = f (Iв) при Iн = 0, n = const.

б) внешняя характеристика — зависимость напряжения на зажимах генератора от тока нагрузки при постоянной частоте вращения и постоянном токе возбуждения Uг = f (Iв) при Iв = const, n = const.

в) регулировочная характеристика — зависимость тока возбуждения от тока нагрузки при постоянной частоту вращения и постоянном напряжении на зажимах генератора Iв = f (Iн) при Uг = const, n = const.

Рассмотрим внешнюю характеристику возбуждения генератора постоянного тока (Рис. 15.), устанавливающую зависимость напряжения генератора от тока возбуждения U=f (I_B) при неизменной частоте вращения n = const. (графический рисунок) и постоянном сопротивлении нагрузки R_H = const.

Рис. 15. Внешние характеристики возбуждения: 1 – n_max, I= 0; 2 – n_min, I_max

Семейство этих характеристик позволяет установить диапазон изменений тока возбуждения, необходимый для поддержания постоянного напряжения U_H в пределах изменения частоты вращения от n_max и I_H=0 до n_min и I=I_max, и произвести выбор регулятора напряжения.

Рис. 16. Внешние характеристики:

первый – генератора; второй – генератор с регулятором напряжения

Внешняя характеристика представляет собой зависимость напряжения на зажимах генератора U от тока нагрузки I при неизменном сопротивлении цепи возбуждения R_B=const и постоянной частоте вращения n =const (Рис.16).

Снижение напряжения U при увеличении тока нагрузки обусловливается падением напряжения на якоре и щёточном контакте, размагничивающим действием реакции якоря и уменьшением тока возбуждения вследствие понижения напряжения на зажимах генератора. Увеличение тока нагрузки при уменьшении сопротивления нагрузки происходит лишь до определённого, так называемого критического значения I_KP.

Авиационные генераторы работают, как правило, с автоматическими регуляторами напряжения, которые поддерживают напряжение постоянным U_H в диапазоне от n_max, I_KP до n_min, I=0.

При больших значениях линейной нагрузки AS реактивное напряжение велико, что ухудшает коммутацию, что приводит к появлению значительного искрения под щетками и обгоранию коллектора.

Эксплуатационные характеристики генераторов постоянного тока определяются типами самолётов и вертолётов, на которых они установлены, основными из них являются:

- высота над уровнем моря;

- температура окружающего воздуха;

- относительная влажность окружающей среды;

- вибрационные нагрузки;

- ударные нагрузки;

- линейные нагрузки;

- воздействие инея и росы.