Гурьянов Д.В., Дроздов Д.В. Лабораторный практикум. Электрические машины. Часть 1. Машины постоянного тока и трансформаторы

Подождите немного. Документ загружается.

Таблица 6.2- Скоростная характеристика при шунтировании обмотки якоря

№№ U I

= I

– I

= I

=const n

пп В А А А А об/мин

Таблица 6.3 -Скоростная характеристика при шунтировании обмотки воз-

буждения

№№ U I

= I

– I

= const n

пп В А А А А об/мин

За счет ответвления части якорного тока через сопротивление, шун-

тирующее обмотку возбуждения, уменьшается ток возбуждения. Ослабле-

ние поля двигателя приводит к увеличению частоты вращения. Характери-

стика пройдет выше естественной. Этот способ регулирования является

экономичным, т.к. падение напряжения на обмотке возбуждения и, следо-

вательно, шунте мало. Однако при уменьшении магнитного потока увели-

чивается ток якоря I

, который может превысить номинальный и вызвать

перегрев обмотки якоря.

Одновременное увеличение тока якоря I

и частоты вращения двига-

теля ухудшает условия коммутации. Регулирование частоты вращения

осуществляется при постоянной мощности, т.е. при переменном полезном

моменте.

6. Снять и построить регулировочную характеристику n = f (I

) при U

= const и М

= const.

Для снятия регулировочной характеристики n = f (I

) при U = U

const и М

= const нагрузить двигатель так, чтобы ток в якоре I

был равен

0,5 I

, и поддерживать его в процессе опыта неизменным. Затем плавно

увеличивать с помощью R3 ток I

в цепи, шунтирующей обмотку возбуж-

дения, до (0,2-0,3) I

Частота вращения двигателя при наибольшем ослаблении поля не

должна превышать 1,5 n

. Снять показания приборов при 4-5 разных токах

шунта и записать показания в табл. 6.4.

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Таблица 6.4 - Регулировочная характеристика

№№ I

= I

– I

n I

= 0,5 I

const

пп А об/мин А А

По данным табл. 6.4 построить регулировочную характеристику

(рис. 6.5).

Рис. 6.5. Регулировочная характеристика n = f (I

)

Контрольные вопросы

1. Объясните принцип работы двигателя последовательного возбуж-

дения.

2. В чем конструктивное отличие последовательной и параллельной

обмоток возбуждения?

3. Как отразилось на механической характеристике последовательное

включение обмотки возбуждения по сравнению с параллельным или неза-

висимым включением?

4. Где целесообразно использовать двигатель последовательного воз-

буждения и почему?

5. Почему недопустимо пускать двигатель последовательного возбуж-

дения без нагрузки?

6. Как влияет на механические характеристики шунтирование обмотки

возбуждения?

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

7. Перечислите способы регулирования частоты вращения двигателя

последовательного возбуждения.

8. Объясните назначение реостата R1.

9. Как влияет на механические характеристики шунтирование обмотки

якоря?

10. Почему во время пуска по мере разгона двигателя уменьшается ток

якоря?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 7

ИССЛЕДОВАНИЕ ГЕНЕРАТОРА ПОСТОЯННОГО ТОКА

ПАРАЛЛЕЛЬНОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ

Цель работы

Изучение конструкции генератора постоянного тока параллельного

возбуждения и исследование его характеристик.

Программа и порядок выполнения работы

1. Изучить устройство и принцип действия генератора постоянного

тока параллельного возбуждения.

2. Ознакомиться со стендом и записать паспортные данные машин,

регулировочных реостатов, измерительных приборов (приведены на лице-

вой панели стенда).

Собрать схему по рис. 7.1. Обмотку статора гонного асинхронного

двигателя М2 собрать по схеме “треугольник” и присоединить к клеммам

1, 2, 3 лицевой панели стенда. Якорную цепь генератора М1 присоединить

к нагрузке (клеммы 4, 5 лицевой панели стенда).

3. Проверить условия самовозбуждения генератора.

Принцип действия генератора основан на явлении самовозбуждения.

Проверка условий самовозбуждения генератора производится следующим

образом.

При отключенной нагрузке и разомкнутой цепи возбуждения пус-

тить первичный двигатель М2, включив автомат В1. Вольтметр РV1, под-

ключенный к выводам обмотки якоря, покажет некоторую величину ЭДС,

что свидетельствует о наличии остаточного магнитного потока Ф

ОСТ

в ма-

шине (3-5%).

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Рис. 7.1. Схема экспериментальной установки

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Убедившись, что сопротивление реостата R1 полностью введено,

замкнуть цепь возбуждения генератора (включить выключатель В2). По-

степенно уменьшая R1 наблюдать за показанием вольтметра РV1. При

этом возможны три случая:

- если цепь возбуждения имеет обрыв, показание вольтметра не из-

меняется;

- если обмотка возбуждения подключена неверно и создаваемый ею

магнитный поток действует встречно потоку остаточного намагничивания,

то машина размагничивается, и показание вольтметра будет уменьшаться;

в этом случае необходимо изменить направление тока в обмотке возбуж-

дения, т.е. поменять местами ее выводы;

- если машина возбуждается, то вольтметр покажет увеличивающее-

ся напряжение.

При отсутствии Ф

ОСТ

ее легко подмагнитить, подключив кратковре-

менно обмотку возбуждения к источнику постоянного тока.

4. Снять и построить характеристику холостого хода генератора.

Характеристика холостого хода определяет зависимость ЭДС обмот-

ки якоря от тока возбуждения Е

= f (I

) при холостом ходе I = 0 и номи-

нальной частоте вращения n = n

= const.

Для снятия характеристики холостого хода ротор генератора привес-

ти во вращение с номинальной частотой вращения n = n

(включить авто-

мат В1). Возбудить генератор до Е

= 1,3 U

, включив автомат В2 и воз-

действуя на реостат R1. Это первая точка характеристики. Снять показания

приборов и сделать первую запись в табл. 7.1. Далее, постепенно уменьшая

ток возбуждения до нуля, снять еще 4-5 точек характеристики. Последнюю

точку характеристики снять при токе возбуждения, равном нулю, отклю-

чив автомат В2. Значение напряжения при I

= 0 обусловлено остаточным

магнитным потоком. Данные опыта свести в табл. 7.1 и построить практи-

ческую 1 и теоретическую 2 характеристики (рис. 7.2).

Таблица 7.1- Характеристика холостого хода

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Рис. 7.2. Характеристика холостого хода

Для определения критического сопротивления цепи возбуждения

ВК

необходимо провести касательную 0в к начальному участку теорети-

ческой характеристики холостого хода 2, проходящей через нуль (рис. 7.2).

Сопротивление R

ВК

пропорционально тангенсу угла наклона этой каса-

тельной к оси абсцисс и может быть определено как

квк

tgm

mR б==

где m - масштабный коэффициент.

Если отрезки

ав

измерять в вольтах и амперах соответственно,

то m = 1 0м.

5. Снять и построить внешнюю характеристику генератора.

Снятие внешней характеристики генератора U = f (I) производится

при RI = const, n = const. Она снимается следующим образом.

На холостом ходу возбудить генератор воздействием на реостат R1

до U

. Это первая точка характеристики. Затем включением ламп Л1-Л5

плавно нагружать генератор до 1,5 I

и записывать показания измеритель-

ных приборов.

Увеличить нагрузку до получения явления опрокидывания и корот-

кого замыкания. Данные опыта свести в табл. 7.2 и построить внешнюю

характеристику генератора (кривая 1, рис. 7.3).

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Таблица 7.2 -Внешняя характеристика

I А

U В

Рис. 7.3. Построение внешней характеристики по характеристике

холостого хода, нагрузочной характеристике и характеристическому тре-

угольнику

6. Снять и построить нагрузочную характеристику генератора.

Нагрузочная характеристика определяет зависимость напряжения на

зажимах генератора от тока возбуждения U = f (I

) при I = I

= const, n =

const. Эта характеристика позволяет оценить, как изменяется напряжение

генератора при данной нагрузке при изменении тока возбуждения, а также

величину размагничивающего действия поперечной реакции якоря.

Нагрузочная характеристика снимается следующим образом.

Возбуждать генератор воздействием на реостат R1 и нагружать его

включением ламп Л1-Л5 таким образом, чтобы при номинальном напря-

жении на генераторе U = U

в обмотке якоря установить номинальный ток.

Сделать замеры и записать их в табл. 7.3. Затем уменьшать ток возбужде-

ния с таким расчетом, чтобы при изменении напряжения в пределах от U

до 0,4 U

снять 4-5 точек характеристики (ток в якоре при уменьшении то-

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

ка возбуждения поддерживать равным номинальному). При проведении

опыта ток возбуждения изменять только в одном направлении.

Данные опыта свести в табл. 7.3, построить нагрузочную характери-

стику (кривая 3, рис. 7.2) и характеристический треугольник cmn.

Таблица 7.3 - Нагрузочная характеристика

I = I

= const

U В

7. По характеристикам холостого хода 2, нагрузочной 3 и характери-

стическому треугольнику построить внешнюю характеристику генератора

4 и сравнить с опытной внешней характеристикой 1 (рис. 7.3).

Для построения внешней характеристики необходимо вершину С

характеристического треугольника снести на пересечение с соответствую-

щей нагрузкой в квадранте построения U = f (I) (точка К). Стороны харак-

теристического треугольника изменяются пропорционально нагрузке, и

располагается треугольник всегда между характеристикой холостого хода

и прямой, проведенной через начало координат и точку С

нагрузочной

характеристики для номинального режима. Прямая 0А

является характе-

ристикой падения напряжения в цепи возбуждения генератора. При раз-

грузке генератора этот треугольник будет перемещаться вверх и для слу-

чая холостого хода превратится в точку А

, что будет соответствовать пер-

вой точке внешней характеристики К

При нагрузке генератора характеристический треугольник будет пе-

ремещаться вниз. Таким образом будут получены точки С

, С

2,…

, и

т.д., ординаты которых соответствуют напряжениям на якоре генератора

при соответствующих токах нагрузки. Значение тока нагрузки для каждого

значения напряжения можно определить исходя из следующего: отрезок

СА пропорционален току I

, а отрезок

СА - току нового режима I

отсюда

нн

СА

Чтобы получить максимальный (критический) ток I

КР

при данном

возбуждении, необходимо провести к характеристике холостого хода каса-

тельную, параллельную прямой 0А

и в точке касания А

провести отрезок

СА параллельно гипотенузе

СА характеристического треугольника.

Ток

кк

нкр

СА

II ⋅= . Величина тока в точке К

КЗ

соответствует току корот-

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

кого замыкания I

КЗ

, обусловленному потоком остаточного намагничива-

ния.

Контрольные вопросы

1. Объяснить принцип действия генератора параллельного возбужде-

ния.

2. Каковы условия самовозбуждения генератора?

3. Как определить критическое сопротивление цепи возбуждения ге-

нератора? Что это такое?

4. Чем отличаются внешние характеристики генераторов независимо-

го и параллельного возбуждения?

5. Как построить внешнюю характеристику генератора по характери-

стикам холостого хода, нагрузочной и характеристическому треугольнику?

6. В одинаковой ли степени опасно опытное короткое замыкание для

генераторов параллельного и независимого возбуждения?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 8

ИССЛЕДОВАНИЕ ГЕНЕРАТОРА ПОСТОЯННОГО ТОКА

СМЕШАННОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ

Цель работы

Изучение конструкции генератора постоянного тока смешанного

возбуждения и исследование его характеристик при встречном и соглас-

ном включении последовательной и параллельной обмоток возбуждения.

Программа и порядок выполнения работы

1. Ознакомиться со стендом, собрать схему по рис. 8.1 и записать

паспортные данные машин, регулировочных реостатов, измерительных

приборов, которые приведены на лицевой панели стенда.

Обмотку статора гонного асинхронного двигателя М2 соединить по

схеме “треугольник” и присоединить к клеммам 1, 2, 3 лицевой панели

стенда. Якорную цепь генератора М1 присоединить к нагрузке (клеммы 4,

5 лицевой панели стенда).

2. Проверить условия самовозбуждения генератора.

Проверка условий самовозбуждения генератора производится в том

же порядке, как в случае генератора параллельного возбуждения, так как

свойства генератора смешанного возбуждения в режиме холостого хода не

отличаются от свойств генератора параллельного возбуждения (см. п. 3 ла-

бораторной работы № 7).

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Рис. 8.1. Схема экспериментальной установки

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com