ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ

Оси и плоскости тела человека - Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.

Отёска стен и прирубка косяков - Когда на доме не достаёт окон и дверей, красивое высокое крыльцо ещё только в воображении, приходится подниматься с улицы в дом по трапу.

Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами) - В простых моделях рынка спрос и предложение обычно полагают зависящими только от текущей цены на товар.

ИССЛЕДОВАНИЕ ТРЕХФАЗНОГО СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3

В настоящее время синхронный генератор (СГ) является оконечным устройством электростанции, в качестве источника электроэнергии. Об электрических свойствах СГ дают представление характеристики, которые определяют зависимость между напряжением на зажимах якоря, током возбуждения, током нагрузки при номинальной частоте вращения и постоянном коэффициенте мощности в установившемся режиме.

ЦЕЛИ РАБОТЫ

1. Ознакомиться с принципом действия, конструкцией и характеристиками трехфазного СГ.

2. Научиться снимать экспериментально основные характеристики СГ.

ПРИБОРЫ И ОБОРУДОВАНИЕ

1. Трехфазный синхронный генератор.

2. Приводной двигатель постоянного тока (ДПТ) типа П-45.

3. Индуктивная трехфазная нагрузка (ИН).

4. Жидкостный трехфазный реостат (ЖР).

5. Проволочные регулировочные реостаты – 2 шт.

6. Пускорегулирующий реостат (ПРР).

7. Измерительный блок К-50.

8. Амперметры электромагнитной системы 1 А, 10 А, 30 А.

9. Вольтметр электромагнитной системы 600 В.

10. Трехфазный фазометр.

11. Тахометр.

12. Мультиметр типа М-830.

13. Автоматические выключатели АП-50 – 2 шт.

14. Рубильник РП1.

ПОРЯДОК РАБОТЫ

1. Ознакомиться с приборами и оборудованием, необходимыми для проведения работы. Схема для проведения исследований собрана на стенде в соответствии с рис. 1 и содержит:

- трехфазный СГ со следующими характеристиками: номинальное фазное напряжение 130 В (соединение обмоток «звезда»); номинальный ток 11,2 А; номинальная частота выходного напряжения 50 Гц; номинальная частота вращения 1500 об/мин;

- приводной ДПТ со следующими характеристиками: номинальное напряжение 220 В; номинальный ток 22,4 А; номинальная частота вращения 1500 об/мин;

- реостат ПРР для пуска ДПТ и регулирования его частоты вращения;

- проволочные реостаты Rв и Rf в цепях возбуждения ДПТ и СГ для регулирования соответствующих токов возбуждения;

- рубильник Q для включения ДПТ;

- автоматические выключатели QF1и QF2 для подключения нагрузок СГ;

- измерительный блок К-50 для измерения фазных напряжений, токов и активных мощностей на выходе СГ;

- фазометр φ для измерения сдвига фаз (коэффициента мощности) между фазными токами и напряжениями;

- амперметр Ад для измерения тока якоря ДПТ;

- амперметры Ав и Af для измерения токов возбуждения ДПТ и СГ соответственно;

- вольтметр Vд для измерения напряжения на якоре ДПТ.

2. Снять характеристику холостого хода.

Характеристика холостого хода (х. х.) представляет собой зависимость ЭДС якоря от тока возбуждения индуктора Е0(If) при номинальной частоте вращения ротора nн и при токе якоря (нагрузки) равном нулю I = 0. Так как в опыте х. х. Е0 = U0, то экспериментально снимается зависимость U0(If).

Первоначально приводят во вращение ДПТ, используя реостат Rв в цепи его обмотки возбуждения ОВ и реостат ПРР в цепи якоря. При пуске реостат Rв полностью выведен, а реостат ПРР полностью введен, по мере разгона ДПТ ПРР постепенно выводится, а Rв при необходимости вводится для получения необходимой номинальной частоты вращения. Тахометром контролируют номинальную частоту вращения nн = 1500 об/мин. При выключенной нагрузке цепи якоря СГ включают цепь возбуждения СГ и с помощью потенциометра Rf изменяют ток возбуждения до значения If, при котором U0 = (1,25…1,4)Uн и делают первый замер. Далее, постепенно снижая ток возбуждения до минимума, получают 8 – 10 значений напряжения на выходе СГ. Результаты измерений занести в таблицу 1.

Таблица 1

If, А (опыт)
U0, В
If = If(опыт) + ΔIf, А

По данным таблицы 1 построить характеристику, показанную на рис. 2 пунктирной кривой 1, при этом кривую 1 необходимо прямолинейно продолжить до значения ΔЕ0 при If = 0.

Величина ΔЕ0 при If = 0, наведенная остаточным магнитным потоком, измеряется мультиметром. Построенную характеристику смещают параллельно самой себе по оси абсцисс вправо на величину ΔIf, получаемую графической экстраполяцией этой характеристики до пересечения ее с осью абсцисс, как показано на рис. 2 (кривая 2).

2. Снять индукционную нагрузочную характеристику.

Индукционная характеристика представляет собой зависимость напряжения на якоре СГ U от тока возбуждения - U(If) при следующих постоянных величинах:

- ток якоря (нагрузки) I = Iн;

- коэффициент мощности cosφ = 0;

- частота вращения n = nн.

Характеристику снимают следующим образом. Запускают СГ в режиме х. х. (см. п. 2) и устанавливают на якоре U0 = Uн. Подключают к якорю индуктивную нагрузку ИН и, изменяя ее сопротивление и регулируя ток возбуждения If, устанавливают номинальный ток якоря I = Iн при напряжении U = (1…1,1) Uн. Затем, уменьшая напряжение U снижением тока возбуждения If, поддерживают неизменным, равным номинальному, ток якоря путем изменения сопротивления ИН. Практически невозможно снять характеристику до нулевого значения напряжения, поэтому получают данные до U = (0,5…0,6) Uн, т. е. четыре – пять точек, а далее проводится прямолинейная часть характеристики параллельно прямолинейной части характеристики х. х. до пересечения с осью абсцисс, как показано на рис. 2 (кривая 3). Измеренные значения U и If занести в таблицу 2.

Таблица 2

If, А
U, В

3. Построить реактивный треугольник.

Треугольник строится на рис. 2. При U = Uн проводится прямая, параллельная оси абсцисс, до пересечения с кривой 3 (точка А') и на этой прямой откладывается отрезок А'О' равный отрезку АО. Из точки О' проводится прямая, параллельная начальному прямолинейному участку характеристики х. х., до пересечения с этой характеристикой (кривая 2) в точке С. Опуская перпендикуляр из точки С на отрезок А'О' (отрезок СD) и соединяя точки А' и С, получаем прямоугольный реактивный треугольник А'СD. Катет СD этого треугольника представляет собой ЭДС рассеяния Еσ СГ. По этой величине определить индуктивное сопротивление рассеяния по формуле:

Xσ = Еσ/ Iн.

4. Снять внешние характеристики.

Внешняя характеристика представляет собой зависимость напряжения на выходе СГ от тока нагрузки U(I) и при постоянных значениях тока возбуждения If, частоты вращения nн и коэффициента мощности cosφ.

Внешние характеристики необходимо снять для двух значений коэффициента мощности: cosφ = 1 и cosφ = 0,707 для восходящей и нисходящей характеристик. При снятии нисходящей характеристики (рис. 3) устанавливается реостатом Rf на выходе СГ напряжение U = Uн при I = 0, т. е. на холостом ходу. При cosφ = 1 нагрузка чисто активная, т. е. на выход генератора подключается жидкостный реостат ЖР. Увеличивая ток до значения I = Iн , снимается дополнительно 4 – 5 промежуточных точек при крайних значениях I = 0, I = Iн (кривая 2). При cosφ = 0,707 нагрузка активно-индуктивная, т. е. к выходу СГ подключаются параллельно реостат ЖР и индуктивная нагрузка ИН, снимаются также 4 – 5 промежуточных точек, крайние точки остаются теми же, что и при cosφ = 1 (кривая 1). Чтобы установить cosφ = 0,707, последовательно подключают одну активную или активно-индуктивную нагрузки и устанавливают в них одинаковые токи.

Восходящие характеристики снимаются, начиная со значений U = Uн, I = Iн, остальные точки получают снижением тока до I = 0 (кривая 3) при активной нагрузке, кривая 4 – при активно-индуктивной. Результаты измерений для построения характеристик занести в таблицу 3.

Таблица 3

cosφ	нисходящая характеристика
1,0	I, A
U, В
0,707	I, А
U, В
cosφ	восходящая характеристика
1,0	I, A
U, В
0,707	I, А
U, В

5. Снять регулировочные характеристики.

Характеристики представляют собой зависимость тока возбуждения СГ от тока нагрузки If(I) при постоянных значениях напряжения на выходе СГ Uн, частоты вращения nн , коэффициента мощности cosφ. Характеристики снимаются для двух значений: cosφ = 1 и cosφ = 0,707. Измерения начинают при I = 0 (х. х.) и аналогично п. 4 снимаются точки характеристик до I = Iн. Результаты измерений занести в таблицу 4.

Таблица 4

cosφ	измеряемые величины
1,0	I, A
If, А
0,707	I, А
If, А

По результатам измерений построить характеристики как показано на рис. 4 (кривая 1 при cosφ = 0,707; кривая 2 при cosφ = 1).

6. Ответить на вопросы.

а) Показать на схеме изображение СГ, условные обозначения статора и ротора.

б) Показать на схеме ДПТ, объяснить его назначение.

в) Объяснить принцип работы СГ.

г) Как определяется частота изменения ЭДС в обмотке статора?

д) Объяснить вид характеристики х. х. СГ.

е) Объяснить вид внешней характеристики СГ.

ж) Объяснить вид регулировочной характеристики.

з) В каких условиях работы применяют СГ с ротором, имеющим явновыраженные полюсы и неявновыраженные полюсы?

и) Перечислить потери мощности в СГ.

ОФОРМЛЕНИЕ РАБОТЫ

Каждый студент должен иметь ксерокопию данной работы на листах формата А4 с одной стороны. Оформление работы производится на оборотных сторонах листов ксерокопий. Для каждого из опытов приводятся экспериментальные данные и все необходимые расчеты и выводы, графики строятся на листах миллиметровой бумаги. Ответы на вопросы должны быть выполнены письменно от руки.

Рис. 1

Рис. 2

Рис. 3 Рис. 4