10.6. СПОСОБЫ ВОЗБУЖДЕНИЯ МАШИН

Для того чтобы создать магнитное поле, или, как говорят, возбудить машину, нужно пропустить ток через обмотку возбуждения. Для этой цели можно использовать какой-нибудь посторонний источник постоянного тока, но этот способ применяется редко. Большая часть машин работает с самовозбуждением, и ток в обмотку возбуждения поступает из самой машины. В первом случае цепи обмоток возбуждения и якоря не Соединены между собой, во втором — соединяются. Чаще всего встречается параллельное или последовательное соединение, а иногда и более сложное.

На первый взгляд, здесь имеется противоречие. Ведь если машина, не возбуждена, то в якоре не может возникнуть ни ЭДС, ни ток.

Спрашивается, каким же образом машина может вызвать появление тока в обмотке возбуждения?

Вспомним, что однажды намагниченное железо сохраняет магнитные свойства и после того, как исчез намагничивающий ток. Сердечники, на которых расположены обмотки возбуждения, являются постоянными магнитами, хотя и очень слабыми. Начнем вращать якорь. В его обмотке появится незначительная ЭДС, а так как якорь соединен с обмоткой возбуждения, то в последней возникает незначительный ток.

Рис. 10.12. Машина с последовательным возбуждением

Рис. 10.13. Машина с параллельным возбуждением

Рис. 10.14. Машина со смешанным возбуждением

Но как бы слаб ни был ток возбуждения, он создает вокруг себя магнитное поле. Если направление вращения выбрано правильно, то это магнитное поле усилит поле, существовавшее ранее, ЭДС якоря возрастет, а вместе с ней будет возрастать и ток возбуждения. Такими последовательными ступенями мы доведем ток до его расчетного значения.

Однако, если направление вращения выбрано ошибочно, самовозбуждение наступить не может, так как ЭДС якоря будет ослаблять то поле, которое существовало благодаря остаточному намагничиванию. В этом случае необходимо переключить концы обмоток возбуждения.

Обмотку возбуждения можно присоединить последовательно с потребителем к щеткам машины (рис. 10.12) — последовательное возбуждение. Можно включить обмотку возбуждения и параллельно с потребителем (рис. 10.13) — параллельное возбуждение.

Наконец, можно устроить и смешанное возбуждение, поместив на полюсах две обмотки возбуждения и соединив их с якорем — одну параллельно, а другую последовательно (рис. 10.14).

Рассмотрим, как будет изменяться напряжение генератора в зависимости от нагрузки. Напомним, что напряжение генератора меньше его ЭДС на величину падения напряжения внутри машины. Падение напряжения определяется по закону Ома: оно равно произведению тока в якоре и его внутреннего сопротивления:

В генераторах с параллельным возбуждением под R надо понимать сумму сопротивлений обмотки якоря, обмотки добавочных полюсов и переходного контакта щеток: в генераторах с последовательным и смешанным возбуждением в R должно быть включено еще сопротивление последовательной обмотки возбуждения.

Задача оказывается более сложной, чем это может показаться на первый взгляд. Дело в том, что даже при постоянстве угловой скорости генератора его ЭДС не будет оставаться постоянной, а будет зависеть от тока нагрузки. Так, например, из нашей формулы следует, что в генераторах параллельного возбуждения появление тока в якоре вызовет уменьшение напряжения по сравнению с тем, что наблюдалось при холостом ходе машин. Но дело этим не ограничивается. Напряжение на концах обмотки возбуждения также равно U, и, снизив его, мы уменьшим ток возбуждения, а следовательно, и магнитный поток и ЭДС якоря. Мы видим, что колебания напряжения не равны величине IR, а больше его.

Иначе обстоит дело в генераторах последовательного возбуждения. При отсутствии нагрузки его ЭДС почти равна нулю, так как машина не возбуждена. С увеличением тока растут оба члена в правой части нашей формулы. Растет и их разность, т. е. напряжение, но лишь до известного предела. Отметим, что генераторы с последовательным возбуждением встречаются на практике крайне редко.

Генератор со смешанным возбуждением является одновременно генератором и с параллельным, и с последовательным возбуждением. Нагрузочный ток стремится и снизить напряжение, и увеличить его. Можно добиться такого положения вещей, чтобы изменение нагрузки почти не влияло на величину напряжения генератора.