Caracteristicile si proprietatile de baza ale generatoarelor cu excitatie paralela (generatoarele sunt)

Caracteristicile si proprietatile de baza ale generatoarelor cu excitatie paralela (generatoarele sunt)

Schema de principiu a generatorului cu excitatie paralela este indicata in fig.4.25 a:

Fig.4.25 a Schema de principiu a generatorului de c.c. cu excitatie paralela

Din figura se observa ca infasurarea de excitatie Ex este conectata in paralel cu infasurarea indusului, iar curentul indusului reprezinta suma curentilor din circuitele exterior si de excitatie I_a=I+I_e, in care I_e<<I.

Autoexcitatia acestor generatoare (fig.4.25 b) se bazeaza  pe faptul ca odata magnetizat, circuitul lor magnetic pastreaza multa vreme fluxul magnetic rema-nent, care este in jur de (2÷3%) din fluxul nominal al masinii. Fara prezenta cam-pului magnetic remanent in sistemul magnetic al generatorului, procesul de autoex-citatie nu are loc. Aici se urmareste acest proces.

Fig.4.25 b Explicativa privind procesul de autoexcitatie a generatorului de c.c. cu excitatie derivatie: 1-caracteristica de functionare in gol E₀=f(I_e), sau in sarcina U=f(I_e); 2-dreapta caracteristica a excitatiei de ecuatie U=R_eI_e; 3-dreapta excitatiei critice de ecuatie U=R_ecr∙I_e

Se considera ca generatorul functioneaza in gol (I_a=0). Prin rotirea indusului masinii de catre motorul primar, datorita fluxului magnetic remanent in infasurarea indusului se induce t.e.m. (E_0rem) urmare magnetizarii remanente, care este in jur de (2÷3%) din tensiunea nominala a masinii, iar la bornele de iesire ale genera-torului apare tensiune, sub actiunea careia prin infasurarea de excitatie trece curent (I_e0). Acesta conduce la cresterea fluxului magnetic din sistemul magnetic al masinii. In acest scop totusi este necesar ca, campul creat de infasurarea de excita-tie sa fie de acelasi sens cu campul magnetic remanent. Cresterea fluxului magnetic determina cresterea corespunzatoare a t.e.m. E₀₁, si de aici a tensiunii la bornele de iesire ale generatorului. Sub actiunea acestei tensiuni, trece un curent de excitatie mai mare I_e01, datorita caruia t.e.m. indusa creste din nou s.a.m.d. - procesul conti-nua pana ce curentul de excitatie atinge valoarea sa stationara I_e0n, iar tensiunea la bornele de iesire ale generatorului atinge valoarea sa stationara egala cu tensiunea la functionarea in gol (U₀=E₀).

Daca rezistenta infasurarii de excitatie este mult prea mare (dreapta 3 de ecuatie U=R_ecr∙I_e), in momentul initial al procesului de autoexcitatie, cresterea curentului de excitatie practic tinde la zero. Datorita acestuia, tensiunea la bornele masinii nu creste ci ramane egala cu t.e.m. indusa de magnetismul remanent. Prin acest raționament, procesul  de autoexcitatie al generatorului nu se poate intretine. Iata de ce, pentru a se excita un generator de c.c. cu excitatie paralela, este necesar a fi indeplinita inca o conditie - rezistenta circuitului de excitatie (dreapta 2 - fig.4.25 b) sa fie mai mica decat asa numita rezistenta critica (dreapta 3 - fig.4.25 b), la care generatorul nu se excita.

1. Caracteristica de functionare in gol

Ca si la generatoarele cu excitatie independenta, caracteristica la functiona-rea in gol reprezinta dependenta U₀=f(I_e) pentru I=0. Caracteristic pentru genera-torul cu excitatie paralela este ca, in regim de functionare in gol prin infasurarea lui rotorica trece un curent egal cu curentul de excitatie (I_a0=I_e) care creaza caderea de tensiune cunoscuta pe infasurarea indusului.

Din acest motiv, tensiunea U₀ la functionarea in gol nu este egala cu t.e.m. E₀ indusa in infasurarea indusului, si difera de ea cu caderea de tensiune pe infasu-rarea rotorica. Datorita valorii mici a curentului de excitatie, tensiunea la functio-narea in gol, difera putin de t.e.m. indusa. Alura caracteristicii de functionare in gol este prezentata in fig.4.26:

Fig.4.26 Caracteristica de functionare in gol Fig.4.27 Caracteristica externa a

a generatorului de c.c. cu excitatie paralela generatorului de c.c. cu excitatie paralela

Caracteristic ei ii este asemanarea cu aceea de la generatoarele cu excitatie independenta. Diferenta consta in aceea ca generatorul cu excitatie paralela se poate autoexcita numai intr-un sens (in sensul magnetizarii remanente), datorita caruia caracteristica de functionare in gol reprezinta un ciclu de histerezis partial, plasat complet in cadranul intai al sistemului de coordonate.

Pe langa aceasta, datorita necesitatii magnetizarii remanente acest ciclu his-terezis incepe si se sfarseste intr-un punct cu ordonata determinata de t.e.m. a mag-netizarii remanente.

2. Caracteristica externa

Caracteristica externa a generatoarelor cu excitatie paralela reprezinta depen-denta U=f(I_a) pentru R_re=const. Daca se are in vedere ca , foarte adesea prin caracteristica externa se intelege dependenta U=f(I) pentru R_re=const. Spre deose-bire de generatoarele cu excitatie independenta, caracteristica externa a acestor ge-neratoare (cu excitatie paralela) se ridica nu la I_e=const., ci la rezistenta de reglaj constanta din circuitul de excitatie (R_re=const.), deoarece curentul de excitatie de-pinde de tensiunea la bornele generatorului.

Alura caracteristicii externe a generatorului cu excitatie paralela este prezen-tata in fig.4.27. Ea este mai moale (este exprimat mai puternic caracterul cazator) in comparatie cu aceea de la generatoarele cu excitatie independenta.

Aceasta este asa, deoarece cu cresterea sarcinii, tensiunea la iesirea genera-torului cu excitatie in paralel spre deosebire de generatorul cu excitatie indepen-denta scade datorita a trei cauze:

cresterii caderii de tensiune R_aI_a in infasurarea indusului;

reducerii t.e.m. induse E datorita actiunii demagnetizante a reactiei  indusului;

reducerii marimii curentului de excitatie deoarece infasurarea de exci-tatie se alimenteaza cu tensiunea de la bornele generatorului, redusa datorita primelor doua cauze.

Variatia nominala a tensiunii pentru acest tip de generator cu poli auxi-liari este de ordinul a (10÷15)%, in timp ce pentru unele tipuri de masini ajunge pana la 30%.

Pentru ridicarea caracteristicii se reduce continuu rezistenta de sarcina din circuitul exterior al generatorului, la care curentul de sarcina creste, iar tensiunea la bornele masinii scade. La atingerea sarcinii critice (I=I_cr) generatorul este puternic demagnetizat datorita reactiei indusului si reducerii marimii curentului de excitatie.

Masina trece in stare de nesaturatie si la reducere mica a rezistentei de sarci-na din circuitul exterior, t.e.m. indusa, se reduce sensibil. Din acest considerent, dupa atingerea sarcinii critice, tensiunea la iesirea generatorului se reduce mai re-pede decat se reduce rezistenta de sarcina, datorita careia curentul din circuitul ex-terior se reduce. In cazul limita cand rezistenta de sarcina se reduce in intregime si la bornele generatorului apare scurtcircuitul (U=0), curentul din circuitul exterior (I=I_sc) este mai mic decat curentul nominal al masinii (fig.4.27 - curba 1). Acest regim nu este periculos pentru generator.

La aparitia insa a scurtcircuitului brusc, masina nu este in stare de a se de-magnetiza instantaneu si curentul devine in jur de zece ori mai mare decat cel nominal (fig.4.27 - curba 2). Acest regim pentru generatorul de excitatie paralela este periculos si el se prevede cu protectii speciale, numite maximale de curenti.

3. Caracteristica de reglare

Caracteristica de reglare a generatorului cu excitatie paralela are aceeasi forma ca aceea a generatorului cu excitatie independenta. Generatoarele cu excita-tie paralela sunt unele dintre cele mai raspandite generatoare de c.c., deoarece debi-teaza tensiune stabila si nu necesita sursa exterioara de alimentare a infasurarilor lor de excitatie.

Se utilizeaza pentru incarcarea acumulatorilor, ca generatoare pentru motoa-rele mijloacelor de transport, ca generatoare de excitatie ce alimenteaza infasurarile de excitatie a generatorului si motoarelor cu excitatie independenta s.a.