Самовозбуждения автогенератора

Магнитный поток ^ наводит в обмотке статора э д с L под действием '.отарой ток 1С и магнитный поток Ор еще более увэличиЕЧется, что приводит к наведении еще большей э д с .Процесс нарастания магнитного потока и а д с происходит до полного самовозбуждения асинхронного генератора. Такой гэнзратор на-требует для своей работы промышленной элэкгричесюй сети и применяется, например, в ив то но иных ветросиловых установках. К сожаление, создание более мощных асинхронны/ самовозбуждав^хся генераторов обходится дорого из-за высокой стоимости конденсаторов.

XI.40. Процесс самовозбуждения асинхронного генератора

3. Как может проходить процесс самовозбуждения асинхронного генератора, работающего на изолированную сеть?

Процесс самовозбуждения асинхронного генератора можно представить следующим образом. При вращении ротора генератора с частотой, близкой к номинальной, за счет остаточного намагничивания ротора наводится ЭДС ?0ст ( 3.87). Эта ЭДС наводит в

Если асинхронный генератор должен работать самостоятельно на внешнюю сеть, то намагничивающий ток может быть получен в процессе самовозбуждения асинхронного генератора. Для этого к зажимам его статора необходимо приключить соответственно

подобранную батарею конденсаторов ( 19-10, а) и привести ротор машины во вращение с необходимой скоростью. Непременным условием самовозбуждения асинхронного генератора является наличие остаточного магнитного потока в стали ротора. При разомкнутой внешней цепи статора остаточный магнитный поток Фост создает в обмотке статора некоторую э. д. с. ?ост, под действием которой в конденсаторную батарею потечет ток /с, усиливающий поток Фост ( 19-10, б). Дальнейший процесс идет так же, как и при самовозбуждении генераторов параллельного возбуждения (см. ч. I).

При включении конденсаторов С последовательной компенсации могут возникнуть некоторые необычные с точки зрения нормальной эксплуатации явления: качания синхронных машин, «застревание» асинхронных двигателей на скоростях, меньших нормальной, самовозбуждение при пуске асинхронного двигателя или при асинхронном пуске синхронного двигателя, появление субгармонических токов*. Последние для местных сетей существенного значения не имеют и поэтому в настоящем разделе не рассматриваются. Условия самовозбуждения асинхронного двигателя при пуске можно физически оценить на основе тех же соотношений, которые были получены при исследовании самовозбуждения синхронных машин. Не претендуя на строгость анализа и точность количественных соотношений, будем считать, что асинхронный двигатель, так же как турбогенератор, характеризуется реактивными сопротивлениями xd', xd. При изменении скорости (частоты) вращения со двигателя его индуктивные сопротивления изменяются (кривые / и 2 на 12.36). Емкостное сопротивление хс = 1/соС также изменяется, причем характеристики зависимости хс = Ф(Р) (кривые 3, 4, 5 на 12.36) различно располагаются относительно области xd'-^-xd, показанной на 12.36. В случае 3 самовозбуждения во время пуска не будет; в случае 4 оно должно быть вплоть до нормального режима; в случае 5 во время пуска на интервале скорости от о»! до со2 появится самовозбуждение, которое может исчезнуть, не развившись полностью, если двигатель быстро «проскочит» зону самовозбуждения.

Решение. Уравнение границы самовозбуждения асинхронного двигателя имеет вид

= (2,3 ф- 1)/2 == 1,65. Зона самовозбуждения асинхронного двигателя построена на 12.48 (кривая /).

Для определения возможности самовозбуждения асинхронного двигателя нанесем на рис, 12.48 характеристику внешней сети, которой соответствуют уравнения

Так как скорость вращения двигателя ш д = 0,97, то действительное значение со д — ш в рассматриваемых условиях больше, чем разность частот (0,377 и 0,263), при которых возможно возникновение самовозбуждения асинхронного двигателя.

RC'-автогенератор с мостом Вина состоит из двух каскадов /?С-усилителя и цепи обратной связи, являющейся мостом Вина ( 7.8, а). Этот генератор собран на биполярных транзисторах. Мост Вина состоит из резисторов Rlt R2 и конденсаторов d, C2. На частоте /0=1/(2л#С), где R=R:=R2, a C=Ci=C2, мост Вина имеет коэффициент передачи р = 1/3 и нулевой угол сдвига фаз ( 7.8, б). Двухкаскадный усилитель в широком диапазоне частот, как известно, определяемом частотной и фазовой характеристиками, имеет постоянный коэффициент усиления много больше единицы и угол сдвига фаз между входным и выходным напряжениями, равный нулю. Это позволяет в полосе пропускания усилителя поддерживать условия самовозбуждения автогенератора при регулировании частоты колебаний. При таком регулировании надо изменять либо сопротивления обоих резисторов, либо емкости обоих

Так как Ки$ — величина комплексная, процесс самовозбуждения автогенератора, описываемый выражением (5.3), можно охарактеризовать двумя формулами:

1. Какое электронное устройство называют автогенератором гармонических колебаний? 2. Как классифицируются автогенераторы в зависимости от генерируемых частот? 3. В чем заключаются условия баланса фаз и амплитуд? 4. Какой вид обратной связи будет существовать в замкнутом контуре усилительное звено — избирательный четырехполюсник, если <рк = 360° и фр = 0? 5. Чем отличается режим мягкого самовозбуждения от режима жесткого самовозбуждения автогенератора? 6. Опишите работу автогенератора гармонических колебаний с индуктивной связью. 7. В чем особенности применения операционных усилителей в автогенераторах гармонических колебаний? 8. Какие принципы используют при построении автогенераторов низкой частоты? 9. Объясните фазо-частотную характеристику последовательно-параллельной фазирующей /?С-цепочки. 10. Что такое абсолютная и относительная нестабильности частоты автогенератора? II. Объясните принцип работы кварцевого резонатора.

— избирательный 141 Условия самовозбуждения автогенератора 143

Условие (13.10) называется условием самовозбуждения автогенератора. Величина Mxp = ;LG/S называется критическим коэффициентом взаимной индукции. Колебания в автогенераторе могут возникнуть только при обратной связи с М>Мкр. При М<Мкр коэффициент затухания контура аэ>0 и колебания в контуре становятся затухающими. Коэффициент <хэ в (13.9) можно представить в таком виде:

График функции l/icm = q>(fiaJ является прямой линией и носит название линии обратной связи. При совместном построении колебательной характеристики и линии обратной связи ( 8.4) можно получить очень наглядную картину самовозбуждения автогенератора. Малейшие флуктуационные колебания, возникающие в колебательном контуре, вызывают переменное напряжение t/lcm, создающее, в свою очередь, колебания анодного тока /lam, определяемые колебательной характеристикой. Переменная составляющая /lam вызывает новое напряжение V lcm, определяемое линией обратной связи. Колебания нарастают до значения, соответствующего точке пересечения колебательной характеристики и линии обратной связи.

8. Какое из указанных, выражений соответствует выполнению условий самовозбуждения автогенератора? Найдите правильный ответ:

16. Объясните условия самовозбуждения автогенератора на туннельном диоде.

Это неравенство является основным условием самовозбуждения автогенератора. Оно позволяет легко объяснить влияние основных параметров усилительного прибора и схемы на возникновение колебаний. Чем больше крутизна вольт-амперной характеристики S, тем требуется меньшая величина /Сос, т. е. тем легче возникают автоколебания. Увеличение же параметра D, отображающего обратную реакцию анодного напряжения на входную цепь, наоборот,

Неравенство /Сос > 1//Су можно рассматривать как условие самовозбуждения автогенератора любого типа. Однако механизм ограничения амплитуды колебания зависит от особенностей усилительного прибора. Так, в транзисторном автогенераторе с общим эмиттером ( 9.5, а) рабочая точка на вольт-амперной характеристике в момент запуска расположена не в начале координат, а при положительном значении ?/БЭО ( 9.5, б). Это необходимо ввиду того, что в транзисторе токи коллектора и базы связаны соотношением 1„ = pig и требование достаточно большой крутизны характеристики (для облегчения условия самовозбуждения) заставляет располагать рабочую точку на линейном участке характеристи-

Условие баланса амплитуд выполняют подбором числа витков катушки L1 (для сохранения полной индуктивности контура LI-\~ L2 соответственно изменяют число витков катушки L2). Увеличение числа витков катушки L1 увеличивают напряжение сигнала ПОС, т. е. коэффициент передачи р. Следовательно, для самовозбуждения автогенератора коэффициент усиления /С может быть меньше.

Условие (13.10) называется условием самовозбуждения автогенератора. Величина MKp = LGjS называется критическим коэффициентом взаимной индукции. Колебания в автогенераторе могут возникнуть только при обратной связи с М>Мкр. При M0 и колебания в контуре становятся затухающими. Коэффициент аэ в (13.9) можно представить в таком виде: