КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ. Основными паспортными данными генератора являются номинальная мощность P2, номинальное напряжение UН
Основными паспортными данными генератора являются номинальная мощность P2, номинальное напряжение UН, номинальный ток нагрузки IН и номинальная частота вращения якоря nН. Номинальной мощностью называется максимальная мощность, отдаваемая генератором в нагрузку в длительном режиме работы при допустимом перегреве частей генератора.
Характеристикой холостого хода генератора U = f (Iв) является зависимость напряжения от тока возбуждения при разомкнутой цепи нагрузки (I = 0) и постоянной частоте вращения n = const. Напряжение холостого хода численно равно ЭДС обмотки якоря. ЭДС обмотки якоря генератора определяется соотношением
где Ф – магнитный поток на пару главных полюсов;
се – конструктивный коэффициент, зависящий от числа главных полюсов p, числа активных проводников обмотки якоря N и числа параллельных ветвей обмотки якоря a: се = pN / 60a.
Характеристика холостого хода генератора постоянного тока представлена на рис. 1. На нем Rв – сопротивление обмотки возбуждения; RP – сопротивление регулировочного реостата тока возбуждения; EH, IвН – номинальные значения соответственно ЭДС и тока возбуждения генератора.
Зависимость E = f (Iв) предварительно размагниченной машины характеризуется кривой 1. При уменьшении тока возбуждения ЭДС изменяется по кривой 2, что связано с наличием гистерезиса в характеристике намагничивания магнитопровода генератора.
При Iв = 0 ЭДС генератора Eост обусловлена остаточным магнитным потоком. Повторное увеличение тока возбуждения вызывает изменение ЭДС в соответствии с кривой 3 на рис. 1, что соответствует частному циклу перемагничивания магнитопровода генератора.
Характеристика холостого хода нелинейна вследствие нелинейности магнитной характеристики. Обычно номинальный режим работы генератора соответствует точке характеристики холостого хода, расположенной на её перегибе.
Внешней характеристикой генератора является зависимость напряжения от тока нагрузки U = f (I) при Iв = const и n = const.
Для генератора с независимым возбуждением уравнение внешней характеристики имеет вид
где Rя – сопротивление цепи якоря генератора.
Из-за размагничивающего действия реакции якоря, вызывающего ослабление магнитного потока при больших токах нагрузки и соответствующее уменьшение ЭДС, реальная внешняя характеристика отличается от линейной.
Для генератора с параллельным возбуждением напряжение снижается с ростом тока нагрузки в большей степени, что связано с дополнительным уменьшением ЭДС вследствие уменьшения тока возбуждения.
Регулировочной характеристикой генератора постоянного тока называется зависимость тока возбуждения от тока нагрузки Iв = f (I) при U = const, n = const. Регулировочные характеристики генератора с независимым и параллельным возбуждением отличаются незначительно, поскольку ток возбуждения обычно составляет не более 5 ¸10 % от номинального тока нагрузки.
Процесс самовозбуждения генератора с параллельным возбуждением обеспечивается выполнением следующих условий:
1) наличием в машине остаточного магнитного потока;
2) соответствующим включением обмотки возбуждения, при котором остаточный магнитный поток и магнитный поток, создаваемый током возбуждения первоначально за счёт остаточной ЭДС, совпадают по направлению.
КПД генератора постоянного тока определяется следующим выражением:
где P2 = UI – мощность нагрузки;
Pя = I 2 Rя – мощность потерь в цепи якоря;
Pв = UIв – мощность потерь возбуждения,
Pмех – мощность механических потерь;
Pмагн – мощность потерь, связанных с перемагничиванием якоря и вихревыми токами.
Источник
Исследование генератора постоянного тока независимого возбуждения.
Лабораторное занятие №1.
Исследование генератора постоянного тока независимого возбуждения.
Цель занятия. Изучить конструкцию генератора постоянного тока независимого возбуждения и приобрести практические навыки при снятии и построении основных характеристик; изучить экспериментальное подтверждение теоретическим сведениям о генераторах постоянного тока независимого возбуждения.
Программа работы.
1. Ознакомиться с конструкцией генератора и приводного двигателя, записать их паспортные данные и данные измерительных приборов.
2. Проверить работоспособность стенда.
3. Снять данные и построить характеристику х.х. генератора и определить коэффициент магнитного насыщения.
4. Снять данные и построить нагрузочную характеристику генератора при номинальном токе нагрузки; построить характеристический треугольник при номинальном напряжении генератора и установить величину тока возбуждения, которая идет на компенсацию размагничивающего действия реакции якоря.
5. Снять данные и построить внешнюю характеристику генератора и определить номинальное изменение напряжения при сбросе нагрузки.
6. Снять данные и построить регулировочную характеристику.
7. Составить отчет и сделать заключение о проделанной работе.
Паспортные данные
Генератор – машина постоянного тока Д-200
Двигатель – машина постоянного тока Д-200
| Номинальная мощность | 200Вт |
| Напряжение питания | 27В |
| Номинальный момент на валу | 0,69 Н*м |
| Номинальный ток якоря | 10А |
| Номинальная угловая скорость | 288 рад/с (2750 об/мин) |
| Режим работы | S1 |
| Сопротивления якоря при 20°C | 0,127Ом |
| Сопротивление обмотки возбуждения при 20°C | 12,4ОМ |
Схема соединений
Характеристика холостого хода
Нагрузочная характеристика
| U/Uном | 1,15 | 1,0 | 0,85 | 0,75 | 0,5 |
| U, В | |||||
| Iа=Iном, А | |||||
| Iв, А |
Внешняя характеристика
Регулировочная характеристика
Лабораторное занятие №2
Исследование работы генератора постоянного тока параллельного возбуждения
Цель занятия. Изучить конструкцию генератора постоянного тока параллельного возбуждения и приобрести практические навыки при снятии и построении основных характеристик; получить экспериментальное подтверждение теоретическим сведениям о генераторах постоянного тока параллельного возбуждения.
Программа работы.
1. Ознакомиться с конструкцией генератора и приводного двигателя, и их паспортными данными и измерительных приборов.
2. Проверить работоспособность стенда.
3. Снять данные и построить характеристику х.х. генератора
4. Снять данные и построить внешнюю характеристику генератора и определить номинальное изменение напряжения при сбросе нагрузки.
5. Снять данные и построить регулировочную характеристику.
6. Снять данные и построить характеристику самовозбуждения
7. Составить отчет и сделать заключение о проделанной работе.
Паспортные данные
Генератор – машина постоянного тока Д-200
Двигатель – машина постоянного тока Д-200
| Номинальная мощность | 200Вт |
| Напряжение питания | 27В |
| Номинальный момент на валу | 0,69 Н*м |
| Номинальный ток якоря | 10А |
| Номинальная угловая скорость | 288 рад/с (2750 об/мин) |
| Режим работы | S1 |
| Сопротивления якоря при 20°C | 0,127Ом |
| Сопротивление обмотки возбуждения при 20°C | 12,4ОМ |
Схема соединений
Внешняя характеристика
Подготовка к занятию. Повторить из учебника М.М. Кацман. «Электрические машины» — М.: «Высшая школа» 1994г с.
4. Вывод: Я изучил устройство генератора постоянного тока параллельного возбуждения и приобрёл практические навыки в опытном исследовании генератора по определению его основных характеристик.
Лабораторное занятие №3
Паспортные данные
Генератор – машина постоянного тока Д-200
Двигатель – машина постоянного тока Д-200
| Номинальная мощность | 200Вт |
| Напряжение питания | 27В |
| Номинальный момент на валу | 0,69 Н*м |
| Номинальный ток якоря | 10А |
| Номинальная угловая скорость | 288 рад/с (2750 об/мин) |
| Режим работы | S1 |
| Сопротивления якоря при 20°C | 0,127Ом |
| Сопротивление обмотки возбуждения при 20°C | 12,4ОМ |
Программа работы.
1. Ознакомиться с конструкцией генератора и приводного двигателя, и их паспортными данными и измерительных приборов.
2. Проверить работоспособность стенда
- Снять и построить рабочие характеристики двигателя.
- Снять и построить регулировочную характеристику.
- Составить отчет и сделать вывод о проделанной работе.
Рабочие характеристики М=f(I), ω=f(I), η=f(I)
| U, B |
| Ia, A |
| Iв, A |
| Iг, A |
| ω, рад/с |
| М, Н·м |
| Р1, Вт |
| Р2, Вт |
| η, % |
Iн
Iв
Подготовка к работе. Повторить теоретический материал: учебник А.А. Дайлидко. Электрические машины тягового подвижного состава – М.: Желдориздат, 2000. – 404с. С.9-19,48-59, 94-106.
5. Вывод: : В результате проведения лабораторной работы я изучил устройство двигателя постоя 
нного тока и снял его рабочие характеристики.
Лабораторное занятие №4
Программа работы.
1. Ознакомиться с конструкцией нагрузочного генератора и исследуемого двигателя, и их паспортными данными и данными лабораторного стенда
2. Проверить работоспособность стенда
3. Снять и построить электромеханические характеристики двигателя.
4. Построить характеристики и сделать вывод о проделанной работе.
Паспортные данные
Генератор – машина постоянного тока Д-200
Двигатель – машина постоянного тока МБП-3А.
| Д-200 | |
| Номинальная мощность | 200Вт |
| Напряжение питания | 27В |
| Номинальный момент на валу | 0,69 Н*м |
| Номинальный ток якоря | 10А |
| Номинальная угловая скорость | 288 рад/с (2750 об/мин) |
| Режим работы | S1 |
| Сопротивления якоря при 20°C | 0,127Ом |
| Сопротивление обмотки возбуждения при 20°C | 12,4ОМ |
| МБП-3А | |
| Напряжение питания | 27 В |
| Потребляемый ток | 11 А |
| Угловая частота вращения | 819±42 рад/с |
| Частота вращения | 7800±400 об/мин |
| Момент на валу | 0,196 Н·м |
| U, B |
| I, A |
| ω, рад/с |
| Ir |
| M, Н·м |
| Р1, Вт |
| Р2, Вт |
| η, % |
I, A
Подготовка к работе. Литература: М.М. Кацман. Электрические машины. М.: Высшая школа, 1995, с. 362-364, 374-377.
4. Вывод:Я изучил устройство двигателя постоянного тока последовательного возбуждения и приобрёл навыки во включении и регулировке двигателя, а также снятии его характеристик.
Лабораторное занятие №5
Программа работы.
1. Ознакомиться с конструкцией нагрузочного генератора и исследуемого двигателя, и их паспортными данными и данными лабораторного стенда
2. Проверить работоспособность стенда
3. Снять и построить электромеханические характеристики двигателя.
4. Выбрать масштаб и построить характеристики.
5. Сделать вывод о проделанной работе.
| U, B |
| I, A |
| ω, рад/с |
| I, A |
| М, Н·м |
| Р1, Вт |
| Р2, Вт |
| η, % |
| Соs φ |
P2
Подготовка к работе. А.А. Дайлидко. Электрические машины ТПС.. М.: Желдориздат, 2000. –с. 218-228
Вывод: Я изучил конструкцию трёхфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором и освоил приёмы экспериментального исследования асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором и освоил приёмы экспериментального исследования асинхронного двигателя методом непосредственной нагрузки.
Лабораторное занятие №6
Программа работы.
1. Ознакомиться с конструкцией исследуемого двигателя, его паспортными данными и данными лабораторного стенда
2. Проверить работоспособность стенда
3. Произвести прямое включение в сеть и записать значение пусковых и рабочих токов (рис.1).
4. Выполнить пуск в ход, используя индуктивное сопротивление. Записать значения пусковых и рабочих токов (рис.2).
5. Осуществить пуск в ход переключением обмоток статора со Y на Δ (рис. 3).
6. Сравнить способы пуска и определить кратность пусковых токов?
7. Сделать вывод о проделанной работе.
| Iп | IH | К=Iп/Iн |
| Рис. 1 | ||
| Рис.2 | ||
| Рис.3 |
Литература: А.А. Дайлидко. Электрические машины ТПС.. М.: Желдориздат, 2000. –с.228-236.
В выводе необходимо дать сравнительную оценку пусковым свойствам асинхронного двигателя при различных способах пуска, рассмотренных в лабораторном занятии.
Лабораторное занятие №7
Программа работы.
6. Ознакомиться с конструкцией генератора и приводного двигателя, и их паспортными данными и измерительных приборов.
7. Проверить работоспособность стенда.
8. Снять данные и построить характеристику х.х. генератора
9. Снять данные и построить внешнюю характеристику генератора и определить номинальное изменение напряжения при сбросе нагрузки.
10. Снять данные и построить регулировочную характеристику.
11. Составить отчет и сделать заключение о проделанной работе.
Внешняя характеристика
Литература. Кацмаен М.М. Электрические машины. – М.: Высшая школа, 2000, с. 327-324; 352-358.
Контрольные вопросы.
1. Каков принцип действия синхронного генератора ?
2. Какие способы возбуждения применяют в синхронных генераторах?
3. Какова конструкция синхронных машин с явнополюсными и неявнополюсными роторами?
4. Почему характеристика х.х. синхронного генератора, снятые при различных видах нагрузки не совпадают?
5. Как влияет реакция якоря на характеристики генератора?
6. Можно ли регулировать напряжение синхронного генератора изменением частоты вращения ратора?
Лабораторное занятие №8
Цель занятия. Ознакомиться с устройством трехфазного трансформатора; усвоить практические приемы лабораторного исследования трансформатора методами холостого хода, короткого замыкания и под нагрузкой.
Лабораторное оборудование. Лабораторный стенд, состоящий из приборного блока и двух трансформаторов.
Программа занятия
1. Ознакомиться с конструкцией исследуемого трансформатора, его паспортными данными и данными лабораторного стенда
2. Проверить работоспособность стенда.
3. Выполнить опыт х.х. трансформатора.
4. Вылнить опыт к.з. трансформатора.
5. Используя опыты х.х. и к.з. трансформатора вычислить его КПД.
6. Выполнить опыт нагрузки и построить график η=f (P2) и η= f(β)
7. Составить отчет и сделать вывод о проделанной работе.
Схема соединений
Опыт холостого хода и нагрузки
| Измерено | Вычислено | Прим. | ||||||
| U1 B | I1 А | P1 Вт | U2 В | I2 А | P2 Вт | Cos φ1 | Cos φ1 | η, % |
| Х.х. | ||||||||
| Нагр. |
Литература. Кацман М.М. Электрические машины. М.: Высшая школа, 2000г, с2-56
Зависимость η=f (P2) – при нагрузке
Р2
β
Контрольные вопросы.
1. Каков принцип действия трансформатора?
2. Каково устройство трехфазного трансформатора?
3. Что такое коэффициент трансформации и как его определить опытным путем?
4. Почему с увеличением первичного напряжения при опыте хх коэффициент мощности уменьшается ?
5. Какие основные величины определяют при опыте хх?
6. Какие основные величины определяют при опыте кз?
7. Почему при опыте кз ток первичной обмотки достигает номинального значения при напряжении в несколько раз меньше номинального?
8. Определите, на сколько процентов возрастают магнитвые потери в исследованном Вами трансформаторе при увеличении первичного напряжения на 10% сверх номинального?
Лабораторное занятие №7
Программа занятия
1. Ознакомиться с лабораторным стендом и объяснить, как образуются группы соединений трансформатора.
2. Собрать схему Y/Y по рис. 1; после проверки преподавателем подайте напряжение на трансформатор и измерьте величины напряжений вольтметром.
3. Собрать схему Y/Y по рис. 2; после проверки преподавателем подайте напряжение на трансформатор и измерьте величины напряжений вольтметром.
4. Собрать схему Y/Y по рис. 3; после проверки преподавателем подайте напряжение на трансформатор и измерьте величины напряжений вольтметром.
5. Собрать схему Y/Y по рис. 4; после проверки преподавателем подайте напряжение на трансформатор и измерьте величины напряжений вольтметром.
6. Построить векторные диаграммы по измеренным значениям напряжений для всех четырех групп соединений.
7. С. Помощью механических часов определить полученные группы соединений.
8. Сделать расчеты значений напряжений в табл. 2 и сравнить с измеренными значениями.
9. Сделать вывод о проделанной работе.
| Схема | Напряжения | K=UВн/UНн | ||
| U1 | U2 | UВв | UСс | UВс |
| Рис. 1 | ||||
| Рис.. 2 | ||||
| U1 | U2 | UВу | UСz | UBz |
| Рис. 3 | ||||
| Рис. 4 | ||||
| Таблица 2 | ||||
| № схемы | Формула | Результаты расчета | ||
| Рис. 1 | UВв= UСс = Uав (k-1) K= UАВ/ Uав | |||
| Рис.. 2 | UВв = UСс= Uxy(k+1) | |||
| Рис. 3 | UВв= UСс= Uав√1-√3 k+ k 2 | |||
| Рис. 4 | UВв= UСс= Uав√1+√3 k+ k 2 |
Литература. М.М. Кацман. Электрические машины. – М.: Высшая школа, 2000г
Контрольные вопросы.
1. Чем определяется группа соединения трансформатора?
2. Какие группы соединения могут быть получены при одинаковой схеме соединения обмоток?
3. Какие схемы соединений называют основными, а какие производными?
4. Каким образом из основных групп соединения можно получить производные?
5. Для чего нужна перемычка между клеммами А-а, А-а?
6. Расскажите о порядке построения векторных диаграмм?
7. Каковы условия параллельной работы трансформаторов?
8. От чего зависит распределение нагрузки между параллельно работающими трансформаторами?
Лабораторное занятие №1.
Исследование генератора постоянного тока независимого возбуждения.
Цель занятия. Изучить конструкцию генератора постоянного тока независимого возбуждения и приобрести практические навыки при снятии и построении основных характеристик; изучить экспериментальное подтверждение теоретическим сведениям о генераторах постоянного тока независимого возбуждения.
Программа работы.
1. Ознакомиться с конструкцией генератора и приводного двигателя, записать их паспортные данные и данные измерительных приборов.
2. Проверить работоспособность стенда.
3. Снять данные и построить характеристику х.х. генератора и определить коэффициент магнитного насыщения.
4. Снять данные и построить нагрузочную характеристику генератора при номинальном токе нагрузки; построить характеристический треугольник при номинальном напряжении генератора и установить величину тока возбуждения, которая идет на компенсацию размагничивающего действия реакции якоря.
5. Снять данные и построить внешнюю характеристику генератора и определить номинальное изменение напряжения при сбросе нагрузки.
6. Снять данные и построить регулировочную характеристику.
7. Составить отчет и сделать заключение о проделанной работе.
Паспортные данные
Генератор – машина постоянного тока Д-200
Двигатель – машина постоянного тока Д-200
Источник