Файл: И.И. Романенко Электрические машины и аппараты.pdf

36

вращения стремится к бесконечно большой величине и при Iв =∞ частота вращения стремится к бесконечно малой величине (″ ползучая″ скорость).

5.2. Скоростная характеристика

Под скоростной характеристикой понимают зависимость n = f(Iа) при неизменном напряжении Uа = const и сопротивлении регулировочного реостата Rв2 = const. При неизменном Rв2 ток возбуждения Iв будет также неизменной величиной. Формула (5.7) объясняет вид характеристики (линейная) и соотношение величин (например, с увеличением Iа обороты двигателя уменьшаются). Тогда зависимость n = f(Iа) можно представить в виде:

тоты вращения.

5.3. Рабочие характеристики

Это зависимость Р1, М1, η = f(Р2) при неизменном напряжении и сопротивлении регулировочного реостата. Графики необходимо строить на одном рисунке, имеющем координатную сетку. Зависимые переменные величины Р1, М1, η необходимо откладывать по вертикальным осям, а независимую переменную Р2 – по горизонтальной оси. Данные зависимости отражают рабочие свойства двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением.

6. Контрольные вопросы

1. В чем заключается принцип обратимости машин постоянного тока?

2.Как возникает вращающий момент в двигателе?

3.От чего зависит скорость вращения двигателя?

4.От чего зависит величина пускового тока двигателя?

5.Назначение пускового реостата.

6.Способы регулирования скорости вращения двигателя.

7.Почему нельзя пускать двигатель при полностью введенном регулировочном реостате?

37

8.Почему изменяется КПД двигателя при изменении нагрузки?

9.Для чего служит генератор в данной работе?

10.Как и почему происходит изменение скорости вращения при изменении момента нагрузки на валу двигателя.

Литература

[1, § 14.1, 14.2, 14.7 – 14.12; 2, § 13.1, 13.2, 13.5, 13.12 – 13.15; 2, § 9.1, 9.2, 9.11 – 9.21].

Лабораторная работа № 6

Синхронный генератор

Цель работы: ознакомление с конструкцией синхронной машины, принципом действия синхронного генератора, снятие и изучение характеристик.

1. Описание установки

В качестве синхронного генератора используется 4-полюсная машина с номинальным напряжением (линейное) 220 В при токе возбуждения 4 А. Обмотка якоря синхронного генератора соединена на звезду. Генератор приводится во вращение двигателем постоянного тока. Нагрузкой для генератора является трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутой обмоткой ротора, который соединен с генератором постоянного тока.

Таким образом, установка содержит две пары: одна – двигатель постоянного тока и синхронный генератор; другая – трехфазный асинхронный двигатель и генератор постоянного тока.

2. Основные электрические величины

2.1. Принцип действия синхронного генератора основан на законе электромагнитной индукции. Величина ЭДС, наведенная в обмотке якоря, равна:

где Се – постоянная по ЭДС величина; Ф – Магнитный поток от обмотки возбуждения индуктора.

38

2.2. ЭДС в фазах А, В и С

ÅÀ = Emsinω t , EB = Emsin(ω t – 1200), EC = Emsin(ω t + 1200) . (6.2)

Выражения (6.2) представляют симметричную систему ЭДС, каждая из которых изменяется по синусоидальному закону. Форма изменения ЭДС зависит от распределения магнитной индукции в зазоре между якорем и индуктором, т.е. для того, чтобы ЭДС в каждой фазе изменялась по синусоидальному закону, необходимо, чтобы и магнитная индукция изменялась по тому же закону. Синусоидальность распределения магнитной индукции достигается в синхронных генераторах за счет формы наконечников полюсов индуктора (генератор с явно выраженными полюсами) или больших зубцов на индукторе (генератор с неявновыраженными полюсами).

Угол сдвига между ЭДС ЕА, ЕВ и ЕС, равный 1200, достигается за счет соответствующего расположения фаз обмотки индуктора.

Угловая частота вращения вектора ЭДС ω зависит от числа пар полюсов и частоты вращения индуктора. Например, если р = 2, то индуктор должен вращаться с n = 1500 об/мин.

2.3. Циклическая частота

где Р – число пар полюсов индуктора.

В четырехполюсном генераторе (Р = 2) для получения частоты f

=50 Гц необходимо вращать индуктор со скоростью 1500 об/мин.

2.4.Фазные напряжения

Данные равенства выполняются в том случае, если падение напряжения в фазах имеет небольшую величину. Тогда UА= UВ= UС= UФ.

2.5. Линейное напряжение

Линейное напряжение больше фазного на 3 , так как обмотка якоря соединена на звезду.

где Uа – напряжение на зажимах двигателя постоянного тока; I1дв – ток двигателя; η дв – КПД двигателя (паспортная величина).

Выражение (6.6) следует из того, что приводом синхронного генератора является двигатель постоянного тока. Поэтому мощность, снимаемая с вала двигателя (Р2дв = UаI1двη дв), равна мощности на входе генератора, т.е. подводимой мощности Р1. С увеличением нагрузки на генераторе растет величина I1дв. При этом напряжение на зажимах двигателя необходимо поддерживать неизменной величиной.

где РА, РВ, РС – мощности, измеренные комплектом К – 505 в фазах синхронного генератора.

где IА, IВ, IС – токи, измеренные комплектом К – 505 в фазах синхронного генератора.

2.9. КПД синхронного генератора

Р1

3. Домашнее задание

3.1. Изучить (по учебнику и конспекту лекций) устройство синхронных машин, способы и основные схемы возбуждения синхронного генератора, электромагнитные процессы, проходящие в нем, принцип действия синхронного генератора.

3.2. Ознакомиться со стендом, паспортными данными синхронного генератора, измерительным комплектом К – 505.

40

3.3. Подготовить бланк отчета, в котором:

а) начертить (схематично) магнитную цепь синхронной машины; б) начертить принципиальную схему включения синхронного ге-

нератора; в) подготовить таблицы для занесения измеренных и расчетных

данных; г) начертить примерный вид характеристики КПД синхронного

генератора.

4. Лабораторное занятие

4.1. Собрать схему цепей двигателя постоянного тока и синхронного генератора согласно рис. 6.1. Двигатель постоянного тока (ДПТ) приводит во вращение индуктор синхронного генератора. Нагрузкой для синхронного генератора является пара машин – трехфазный асинхронный двигатель (АД) и генератор постоянного тока (ГПТ). Упрощенный вариант схемы может не содержать ГПТ.

4.2. Проверить исходное состояние схемы:

а) пусковой реостат Rn ДПТ должен быть полностью введен;

б) регулировочный реостат Rв2 в цепи возбуждения ДПТ должен быть полностью выведен (движок реостата в крайнем верхнем положении);

в) регулировочный реостат Rвг в цепи возбуждения синхронного генератора (СГ) должен быть полностью введен (движок реостата в крайнем правом положении);

г) регулировочный реостат Rв1 в цепи возбуждения ГПТ должен быть полностью введен (движок реостата в крайнем нижнем положении);

д) нагрузочные реостаты Rн1,…, Rн4 должны быть отключены выключателями S1,…, S4.

42

4.3. Произвести пуск ДПТ:

а) нажать кнопку ″ Вкл″ автоматического включателя АП – 25 для подачи постоянного напряжения на ДПТ;

б) плавно вывести рукоятку пускового реостата Rn в положение

″ход″ ;

4.4.Изучить принцип действия СГ:

а) изменяя частоту вращения ДПТ, добиться на СГ частоты напряжения 50 Гц;

б) с помощью регулировочного реостата Rвг получить напряжение на клеммах СГ 220В;

в) с помощью измерительного комплекта К – 505 проверить чередование фаз (указатель должен вращаться по часовой стрелке);

г) с помощью осциллографа проверить синусоидальность изменения напряжения на клеммах СГ.

4.5. Снять характеристику холостого хода синхронного генератора

где UАВ –линейное напряжение на клеммах А и В генератора при х.х.; IВ

– ток возбуждения генератора; I1 – ток нагрузки генератора; n – частота вращения генератора.

При снятии характеристики х.х.:

а) произвести первый замер при IВ = 0 (питание СГ отключено);

б) включить питание СГ, увеличивая ток возбуждения IВ с помощью регулировочного реостата Iвг, произвести 5 – 6 замеров (напряжение UАВ в последнем замере не должно превышать 220 В);

в) уменьшая ток возбуждения от максимального значения до нуля, снять нисходящую ветвь характеристики. Данные занести в табл. 6.1