Лабораторная работа №11

Исследование трехфазного синхронного генератора

Цель работы. Изучить устройство синхронного генератора и приобрести практические навыки в сборке схем и снятии характеристик, получить экспериментальное подтверждение теоретическим сведениям о свойствах синхронного генератора.

Изучили схему включения трехфазного синхронного генератора. Для привода генератора применен двигатель постоянного тока параллельного возбуждения. Свойство этого двигателя позволяют путем изменения тока в обмотке возбуждения ОВ с помощью регулировочного реостата стабилизировать частоту вращения так, чтобы она при любой нагрузке генератора оставалась неизменной и равной синхронной частоте вращения.

Характеристика холостого хода- это зависимость ЭДС генератора в режиме холостого хода от тока в обмотке возбуждения генератора при номинальной (синхронной) частоте вращения.

После пуска приводного двигателя и установки номинальной частоты вращения доводят силу тока возбуждения генератора до значения, при котором ЭДС холостого хода , а затем постепенно уменьшать ток возбуждения до нуля.

За характеристику холостого хода принимают среднюю линию, проведённую между восходящей и нисходящей ветвями.

Внешняя характеристика-это зависимость напряжения на выходе генератора от тока нагрузки при неизменных частоте вращения, токе возбуждения и коэффициенте мощности .

Характеристики короткого замыкания-это зависимость тока статора при опыте короткого замыкания от тока возбуждения

---

при неизменной частоте вращения .

Контрольные вопросы

1. 
   
   Какова конструкция синхронных машин с явнополюсным и неявнополюсным роторами?
   

Явнополюсные: Явнополюсный (с явновыраженными полюсами) ротор обычно используют в машинах с четырьмя и большим числом полюсов. Обмотку возбуждения выполняют в этом случае в виде цилиндрических катушек прямоугольного сечения, которые размещают на сердечниках полюсов и укрепляют полюсными наконечниками. Ротор, сердечники полюсов и полюсные наконечники изготовляют из листовой стали.

Неявнополюсные: Двухполюсные и четырехполюсные машины большой мощности, работающие при частоте вращения ротора 1500 и 3000 об/мин, выполняют, как правило, с неявнополюсным ротором. Применение в них явнополюсного ротора невозможно, так как не обеспечивается необходимая механическая прочность крепления полюсов и обмотки возбуждения. Обмотка возбуждения в такой машине размещается в пазах сердечника ротора, изготовленного из массивной стальной поковки, и укрепляется в них немагнитными металлическими клиньями. Лобовые части обмотки, на которые воздействуют значительные центробежные силы, крепят стальными массивными бандажами. Примерно 1/3 каждого полюсного деления ротора не имеет пазов; эти части образуют так называемые «большие зубцы», через которые входит и выходит поток возбуждения. 

2. 
   Какие способы возбуждения применяют в синхронных генераторах?
   

-Самым распространённым способом создания основного магнитного потока синхронных генераторов является электромагнитное возбуждение, состоящее в том, что на полюсах ротора располагают обмотку возбуждения, при прохождении по которой постоянного тока, возникает МДС, создающая в генераторе магнитное поле.

- В синхронных генераторах получила применение также бесконтактная система электромагнитного возбуждения, при которой синхронный генератор не имеет контактных колец на роторе. В качестве возбудителя в этом случае применяют обращенный синхронный генератор переменного тока.

- В синхронных генераторах, в этом числе гидрогенераторах, получил распространение принцип самовозбуждения, когда энергия переменного тока, необходимая для возбуждения, отбирается от обмотки статора синхронного генератора и через понижающий трансформатор и выпрямительный полупроводниковый преобразователь ПП преобразуется в энергию постоянного тока.

---

3. 
   Можно ли регулировать напряжение синхронного генератора изменением частоты вращения ротора?
   

Можно. При фиксированном возбуждении. Но это уже не будет синхронной машиной. Частота ведь меняется. В системах возбуждения мощных генераторов стоит защита от возбуждения при пониженной частоте, обычно ниже 45 Гц. С уменьшением частоты падает ЭДС. АРВ пытается удержать напряжение генератора и поднимает возбуждение. Чтобы обмотку возбуждения не спалить возбуждение отключается.

4. 
   Почему характеристики холостого хода синхронного генератора при намагничивании и размагничивании не совпадают?
   

За счёт петли гистерезиса намагничивания ферромагнетика.

5. 
   
   Почему внешние и регулировочные характеристики синхронного генератора, снятые при разных видах нагрузки, не совпадают?
   

Они не совпадают так как, внешние характеристики синхронного генератора представляют собой зависимости напряжения U от тока нагрузки при неизменном токе возбуждения  , угле φ и частоте , а регулировочные характеристики представляют собой зависимости тока возбуждения I_в от тока нагрузки I_апри неизменных напряжении U, угле φ и частоте f₁. Они показывают, как надо изменять ток возбуждения генератора, чтобы поддерживать его напряжение неизменным при изменении тока нагрузки. 

6. 
   
   Чем объясняется прямолинейный вид характеристики короткого замыкания синхронного генератора?
   

Характеристика короткого замыкания получают следующим образом: выводы обмотки статора замыкают накоротко и при вращении ротора с частотой постепенно увеличивают ток возбуждения до значения, при котором ток КЗ превышает номинальный рабочий ток статорной обмотки не более чем на 25% ( ). Так как в этои случае ЭДС обмотки статора имеет значение, в несколько раз меньше

---

, чем в рабочем режиме генератора, и, следовательно, основной магнитный поток весьма мал, то магнитная цепь машины оказывается ненасыщенной. По это причине характеристика КЗ представляет собой прямую линию.

7. 
   
   Что такое отношение короткого замыкания синхронного генератора и как влияет его величина на свойства генератора?
   

Отношение короткого замыкания представляет собой отношение тока возбуждения, соответствующего номинальному напряжению при холостом ходе, к току возбуждения соответствующему номинальному току статора при опыте короткого замыкания.

Отношение короткого замыкания, так же, как и индуктивное сопротивление обмотки статора определяет перегрузочную способность синхронной машины. Чем больше отношение короткого замыкания, тем больше предельная нагрузка. Отношение короткого замыкания тем больше, чем больше воздушный зазор, т.е. при той же мощности меньше концентрация энергии магнитного поля.

---

Смотрите также файлы

• Задание Норма права.docx

• План работы психологопедагогического консилиума мбоу Гимназия 4 г. Грозного на 2022 2023.docx

• Учебное пособие Учебное пособие разработано в Омском государственном тех ническом университете.pdf

• Лыжная подготовка.docx

• Солнце наша звезда Что такое Солнце.ppt