Основные положения теории. Получение постоянного тока выпрямлением переменного напряжения синхронного генератора позволяет отказаться от использования генератора постоянного тока

Получение постоянного тока выпрямлением переменного напряжения синхронного генератора позволяет отказаться от использования генератора постоянного тока, существенным недостатком которого является наличие коллектора, поэтому в настоящее время получили широкое распространение бесколлекторные генераторы постоянного тока.

Работа синхронного генератора на выпрямитель существенно отличается от работы на обычную нагрузку, симметричную по фазам. Рассмотрим основные электромагнитные процессы в системе «синхронный генератор – трехфазный мостовой выпрямитель». Принципиальная схема установки и временные диаграммы токов и напряжений приведены на рис. 54 и 55.

В начальный момент времени положительное напряжение «анод – катод» имеют диоды VD1, VD2. Следовательно, ток в нагрузку протекает по цепи: фаза А генератора, диод VD1, нагрузка, диод VD2, фаза С. Остальные диоды закрыты, ток в фазе В равен нулю. Напряжение фазы А уменьшается, а фазы В возрастает, и в момент, когда они становятся равными, диоды VD1 и VD3 имеют равное значение напряжения «анод – катод». Далее положительное напряжение на аноде диода VD3 становится больше, диод VD1 закрывается и ток в нагрузку течет по цепи: фаза В генератора, диод VD3, нагрузка, диод VD2, фаза С. Ток в фазе А равен нулю. В дальнейшем процессы повторяются. Таким образом, в диапазоне нормальных нагрузок можно выделить два режима работы: работа двух фаз на нагрузку при отсутствии тока в третьей фазе и режим, когда происходит коммутация фаз генератора. Индуктивность обмоток синхронного генератора не позволяет току мгновенно прекратиться в одной фазе и соответственно увеличиться скачком в другой.

Рис. 54. Электрическая схема экспериментальной установки

В результате некоторое время коммутирующие фазы синхронного генера-тора оказываются замкнутыми накоротко. Этот отрезок времени характери-зуется углом коммутации значение которого зависит от индуктивного сопротивления генератора и тока нагрузки в выпрямителе. Под индуктивным сопротивлением генератора в машинах с демпферной обмоткой понимается величина

(64)

где – сверхпереходное индуктивное сопротивление;

– сопротивление обратной последовательности.

Рис. 55. Кривые напряжений (а) и фазного тока (б)

При индуктивном характере нагрузки значение угла определяется приближенным равенством:

(65)

Трехфазный мостовой выпрямитель работает в двух-, трехвентильном режиме при < 60º, далее двухвентильный режим работы становится не-возможным.

Значение угла коммутации оказывает влияние на пульсацию выпрямленного напряжения, а циклическое чередование работы фаз генератора обусловливает неравенство токов в нагрузке выпрямителей и в фазах генератора.

Мостовая схема выпрямителя, основанная на выпрямлении линейных напряжений, эквивалентна последовательному включению двух нулевых схем, выпрямляющих фазное напряжение. Следовательно, нулевая схема дает вдвое меньшее напряжение на выходе, вдвое меньшую частоту пульсации выпрямленного напряжения и большую их амплитуду.

Из сказанного выше следует, что выпрямитель является для генератора нелинейной нагрузкой, несимметричной в каждый момент времени по фазам генератора.

Стенд позволяет испытывать синхронный генератор при работе на трехфазный мостовой и трехфазный нулевой выпрямители. Приборы на лицевой панели стенда предназначены для измерения тока и напряжения генератора и нагрузки. Подключение для исследования нулевой или мостовой схемы выпрямителя осуществляется переключателем SA2. Форму кривых тока и напряжения снимают с помощью электронного осциллографа, который подключается к соответствующим клеммам на панели стенда.