Среднее профессиональное образование а. В. Грищенко, В. В. Стрекопытов электрические машины и преобразователи подвижного состава

2.3. Генератор параллельного возбуждения. 
Принцип самовозбуждения генераторов постоянного тока основан на том, что магнитная 
система машины, будучи намагниченной, сохраняет небольшой магнитный поток 
остаточного магнетизма сердечников полюсов и станины Ф
ост
(2...3% от полного потока). 
Самовозбуждение генератора проводят в режиме холостого хода. При вращении якоря поток 
Ф
ост
индуцирует в якорной обмотке ЭДС Е
ост
, под действием которой в обмотке возбуждения 
возникает небольшой ток I
в
. Если МДС обмотки возбуждения I
в
w
в 
имеет такое же 
направление, как и поток Ф
ост
, то она увеличит поток главных полюсов. Это, в свою очередь, 
вызовет увеличение ЭДС генератора и очередное увеличение тока возбуждения. Так будет 
продолжаться до тех пор, пока напряжение генератора не будет уравновешено падением 
напряжения в цепи возбуждения, т. е. когда I
в
R
в
= Е
г
, На рис. 2.3 показана схема включения 
генератора параллельного (шунтового) возбуждения. Характеристика холостого хода этого 
генератора аналогична характеристике холостого хода генератора независимого 
возбуждения. Самовозбуждение генератора возможно лишь при частоте вращения, 
превышающей некоторое значение, называемое критическим (n
кр
). 
Рис. 2 3. Схема включения генератора параллельного возбуждения. 
R
в
– регулировочное сопротивление обмотки возбуждения. 
Это условие вытекает из характеристики самовозбуждения генератора, представляющей 
собой зависимость напряжения генератора в режиме холостого хода от частоты вращения 
при неизменном сопротивлении цепи возбуждения Е
г
= f (n) при R
в
= const. Анализ 
характеристики самовозбуждения показывает, что в области малых частот вращения (n < n
кр
) 
увеличение частоты вращения сопровождается незначительным увеличением напряжения. 
Объясняется это тем, что при n < n
кр
процесс самовозбуждения еще не наступил и появление 
напряжения U
0
обусловлено лишь остаточным намагничиванием магнитной цепи генератора. 
Процесс самовозбуждения начинается при n > n
кр
. В этом случае увеличение частоты 
вращения сопровождается резким увеличением ЭДС Е
г
. Однако при частоте вращения, 
близкой к номинальной, рост ЭДС несколько замедляется, что объясняется магнитным 
насыщением генератора. Таким образом, самовозбуждение генераторов постоянного тока 
возможно при соблюдении следующих условий: 
• магнитная система машины должна иметь остаточный магнетизм; 

---

38 / 203 
• включение обмотки возбуждения должно быть таким, чтобы ее магнитный поток совпадал 
по направлению с потоком остаточного магнетизма Ф
ост
; 
• сопротивление цепи возбуждения должно быть меньше критического; 
• частота вращения якоря должна быть больше критической. 
Нагрузочная и регулировочная характеристики генератора параллельного возбуждения 
практически не отличаются от соответствующих характеристик генератора независимого 
возбуждения. Внешняя характеристика генератора параллельного возбуждения менее 
жесткая, чем у генератора независимого возбуждения. Объясняется это тем, что в генераторе 
параллельного возбуждения помимо причин, вызывающих уменьшение напряжения в 
генераторе независимого возбуждения (реакция якоря и падение напряжения в цепи якоря), 
действует еще одна причина – уменьшение тока возбуждения в результате снижения 
напряжения от действия первых двух причин. Этим же объясняется и то, что при 
постепенном уменьшении сопротивления нагрузки R
н
ток I
н
увеличивается лишь до 
критического значения I
кр
, а затем, при дальнейшем уменьшении сопротивления нагрузки, 
ток I
н
начинает уменьшаться, а при коротком замыкании I
кз
< I
кр
. Дело в том, что с 
увеличением тока I
н
увеличивается размагничивание генератора (в результате усиления 
реакции якоря и уменьшения тока возбуждения) и машина переходит в ненасыщенное 
состояние, при котором даже небольшое уменьшение сопротивления нагрузки вызывает 
резкое уменьшение ЭДС Е
г
машины. Величина тока нагрузки I
н
определяется напряжением 
на выводах генератора U
г
и сопротивлением нагрузки R
н
. Поэтому при токах нагрузки I
н
< 
I
кр
, когда напряжение генератора уменьшается медленнее, чем убывает сопротивление 
нагрузки, происходит рост тока нагрузки. После того как ток нагрузки достигнет 
критического значения (I
н
= I
кр
), дальнейшее уменьшение R
н
сопровождается уменьшением 
тока I
н
, так как в этом случае напряжение генератора U
г
убывает быстрее, чем уменьшается 
R
н
. Короткое замыкание, вызванное постепенным уменьшением сопротивления нагрузки, 
неопасно для генератора параллельного возбуждения. Но при внезапном коротком 
замыкании магнитная система генератора не успевает сразу размагнититься, и ток I
кз
достигает опасных для машины значений (8...12)I
ном
. При таком резком увеличении тока на 
валу генератора возникает значительный тормозящий момент, а на коллекторе появляется 
сильное искрение, переходящее в круговой огонь. Генераторы параллельного возбуждения 
широко используют в качестве источников постоянного напряжения вагонов, так как 
отсутствие возбудителя выгодно отличает их от генераторов независимого возбуждения. 
Колебание напряжения генератора параллельного возбуждения (см. формулу 2.9) составляет 
10... 30%.