Исследование генератора постоянного тока независимого возбуждени. Исследование генератора постоянного тока независимого возбуждения

• Название: Исследование генератора постоянного тока независимого возбуждения
• Дата: 13.04.2022
• Размер: 48.25 Kb.
• Имя файла: Исследование генератора постоянного тока независимого возбуждени.docx
• Тип: Исследование; #468852

Практическая работа № 2

Тема: Исследование генератора постоянного тока независимого возбуждения.

Цель: Изучить конструкцию генератора постоянного тока независимого возбуждения и приобрести практические навыки в сборке схем и опытном исследовании генератора при снятии данных и построении основных характеристик; получить экспериментальное подтверждение теоретическим сведениям о генераторах постоянного тока независимого возбуждения.

Студент должен знать:

• 
  реакцию якоря машины постоянного тока, учет размагничивающего действия реакции якоря;
  
• 
  конструкцию генератора и приводного двигателя, процесс работы и основные характеристики генератора независимого возбуждения;
  

уметь:

• 
  рассчитать реакцию якоря машины постоянного тока, произвести учет размагничивающего действия реакции якоря.
  

Теоретическое обоснование

В качестве приводного двигателя в схеме приведен двигатель постоянного тока параллельного возбуждения.

Генератор постоянного тока имеет независимое возбуждение, т. е. его обмотка возбуждения ОВ электрически не соединена с обмоткой якоря и подключена к постороннему источнику постоянного тока через потенциометр R_п.

Характеристика холостого хода. Характеристика х. х. представляет собой зависимость ЭДС генератора в режиме х. х. Е₀от тока возбужденияI_в при номинальной частоте вращения n= n_ном.

Нагрузочная характеристика. Нагрузочная характеристика представляет собой зависимость напряжения генератора Uот тока возбуждения I_в при неизменных значениях тока нагрузки I_а = соnst и частоты вращения n= n_ном = соnst.

Внешняя характеристика. Внешняя характеристика генератора представляет собой зависимость напряжения на выходе генератора U от тока нагрузкиI_а при номинальной частоте вращения n = n_ном = соnst и неизменном токе возбуждения I_в = соnst.

Регулировочная характеристика. Регулировочная характеристика генератора - это зависимость тока возбуждения I_в от тока нагрузкиI_a при номинальном напряжении U_номи номинальной частоте вращения n_ном.
Ход работы

1) Ознакомиться в конструкцией генератора и приводного двигателя, записать их паспортные данные и данные измерительных приборов и регулирующих устройств.

2) Собрать схему по рисунку 12.1, после проверки ее преподавателем замыкают рубильник Р₁ и пускают приводной двигатель. При этом Р₂и Р₃должны быть разомкнуты. Затем, установив номинальную частоту вращения, замыкают Р₃ и потенциометром R_пустанавливают такую величину тока возбуждения I_в,при которой напряжение на выходе генератора равно номинальному. После этого замыкают Р2 и проверяют возможность нагрузки генератора.



Рисунок 12.1 – Схема включения генератора постоянного тока независимого возбуждения
3) Снять данные для построения характеристики холостого хода. Данные для построения этой характеристики получают следующим образом. При разомкнутых Р₂и Р₃ устанавливают номинальную частоту вращения и в течение всего опыта поддерживают ее неизменной. Затем измеряют ЭДС генератора Е_ост (ЭДС остаточного магнетизма) и, включив Р3, потенциометром R_п постепенно увели­чивают ток возбуждения I_в до величины, при которой ЭДС генератора достигнет значения Е₀= 1,15U_ном. При этом через приблизительно одинаковые интервалы ЭДС Е₀ снимают показания вольтметра V и амперметраА2 и заносят их в таблицу 12.1. Так получают данные для построения восходящей (намагничивающей) ветви характеристики х. х. При этом необходимо следить за тем, чтобы изменения тока возбуждения происходили только в направлении его нарастания. Затем с помощью потенциометра постепенно уменьшают ток возбуждения до I_в = 0 и вновь снимают показания вольтметра V и амперметра А2 и заносят их в таблицу 12.1. Так получают данные нисходящей (размагничивающей) ветви характеристики х. х. В этом случае необходимо, чтобы изменения тока возбуждения происходили только в направлении его убывания. Построив обе ветви характеристики, проводят между ними среднюю линию, которую и принимают за характеристику х. х. (рисунок 12.2, а). Затем к характеристике х. х. проводят касательную, а из точки а (рисунок 12.2, б), соответствующей номинальному напряжению (Е₀= n_ном), проводят прямую ас. Коэффициент магнитного насыщения
k_μ = (12.1)
Для машин постоянного тока k_μ= 1,20…1,75.

Таблица 12.1 – Результаты измерений и расчетов

Номер измерения	Намагничивание		Номер измерения	Размагничивание
	Е0, В	Iв, А		Е0, В	Iв, А

4) Снять данные для построения нагрузочной характеристики. Установив номинальную частоту вращения, возбуждают и нагружают генератор (рубильник Р2 и Р3 замкнуты) таким образом, чтобы при напряжении U= 1,15U_ном ток нагрузки имел номинальное значение (I_a = I_ном). Далее потенциометром R_пуменьшают ток возбуждения до такого минимального значения, при котором ток нагрузки сохраняет номинальное значение (при n = n_ном). Приблизительно через равные интервалы тока возбуждения снимают по­казания вольтметра Vи амперметра А2, заносят их в таблицу 12.2.
Таблица 12.2 – Результаты измерений и расчетов

U/Uном	1,15	1,0	0,85	0,75	0,5
U, В
Iа = Iном, А
Iв, А

Затем строят нагрузочную характеристику. При снятии данных нагрузочной характеристики допускается изменять величину тока возбуждения только в направлении убывания. Вместе с нагрузочной характеристикой строят и характеристику х. х. (рисунок 12.3). Для построения характеристического треугольника на нагрузочной характеристике (кривая 1) отмечают точку а, соответствующую номинальному напряжению генератора. Затем откладывают вертикальный отрезок , равный падению напряжения в цепи якоря при номинальной нагрузке (I_номΣr₇₅), и проводят горизонтальный отрезок до пересечения с характеристикой х. х. (кривая 2). Сторона полученного треугольника аbс = I_в1 - I_в2 представляет величину, эквивалентную МДС реакции якоря при номинальном режиме работы генератора. Построив ряд характеристических треугольников для различных напряжений, можно выяснить влияние реакции якоря при различных степенях магнитного насы­щения магнитной системы машины (c₁b₁< сb< с₂b₂).

5) Снять данные для построения внешней характеристики. Для получения данных внешней характеристики генератора поступают следующим образом. Устанавливают номинальную частоту вращения и, замкнув рубильник Р2 и Р3 (см. рисунок 12.1), увеличивают ток возбуждения I_в и ток нагрузки I_а до тех пор, пока генератор не окажется в режиме номинальной нагрузки U= U_ном и I_а = I_а.ном. После этого постепенно разгружают генератор, не изменяя величины тока возбуждения (I_а = соnst) и поддерживая неизменной частоту вращения (n= соnst). При этом через приблизительно одинаковые интервалы тока нагрузки снимают показания амперметра А1 и вольтметра V. Показания приборов заносят в таблицу 12.3.

Таблица 12.3 – Результаты измерений и расчетов

Iа/Iв ном	1,0	0,85	0,75	0,50	0
Iа, А
U, В
Iв, А

Затем строят внешнюю характеристику генератора.

Номинальное изменение напряжения генератора при сбросе нагрузки (%)
(12.2)
6) Снять данные для построения регулировочной характеристики. Данные для построения регулировочной характеристики получают следующим образом. Устанавливают номинальную частоту вращения и возбуждают генератор до номинального напряжения. Затем подключают нагрузку (замыкаютР2) и постепенно увеличивают ток нагрузки до номинального значения I_ном. При этом ток возбуждения увеличивают так, чтобы напряжение на выходе генератора оставалось равным номинальному. Через приблизительно одинаковые интервалы тока нагрузки снимают показания амперметров А1 и А2 и заносят их в таблицу 12.4. После этого процесс ведут в обратном направлении, т. е. уменьшают ток нагрузки вплоть до режима х. х. и ток возбуждения так, чтобы напряжение на выходе генератора оставалось равным номинальному.

При этом необходимо в первой части опыта ток возбуждения менять только в сторону увеличения, а во второй части опыта - только в сторону уменьшения. Полученные в этом случае две ветви характеристики не совпадают, что объясняется явлением гистерезиса (рисунку 12.4).
Таблица 12.4 – Результаты измерений и расчетов

Номер измерения	Увеличение тока нагрузки			Уменьшение тока нагрузки
	Ia, A	Iв, А	Ia, A		Iв, А

По данным таблицы строят две ветви регулировочной характеристики. За регулировочную характеристику генератора принимают среднюю кривую, проведенную между двумя ветвями.

7) Обобщить результаты лабораторной работы, где следует проанализировать форму полученных графиков, сопровождая это необходимыми пояснениями и основываясь на физической сущности явлений, происходящих в рассматриваемом генераторе. Так, например, рассматривая характеристику х. х., следует объяснить причину расхождения ветвей этой характеристики при намагничивании и размагничивании генератора. Это же относится и к регулировочной характеристике.
При анализе внешней характеристики необходимо указать причины, вызывающие уменьшение напряжения на выходе генератора при росте нагрузки.

В заключение следует отметить, соответствуют ли номинальные параметры генератора, полученные опытным путем, его паспортным данным.

Рисунок 12.2 - Характеристика х. х. генератора постоянного тока независимого возбуждения	Рисунок 12.4 – Регулировочная характеристика генератора постоянного тока независимого возбуждения

Рисунок 12.3 – Построение характеристического треугольника генератора постоянного тока
Контрольные вопросы.

1. 
   Какие способы возбуждения применяют в генераторах постоянного тока?
   
2. 
   Дайте определение основным характеристикам генератора: холостого хода, нагрузочной, внешней и регулировочной. При каких условиях снимают данные для построения каждой из них?
   
3. 
   Какими исходными данными необходимо располагать для построения характеристического треугольника?
   
4. 
   Почему нагрузочная характеристика располагается ниже ха­рактеристики х. х.?
   
5. 
   Почему ветви регулировочной характеристики, снятые при намагничивании и размагничивании генератора, не совпадают? какая из них располагается выше?
   

Содержание отчета

1. 
   Номер, тема и цель работы.
   
2. 
   Схема опыта – рисунок 12.2.
   
3. 
   Паспортные данные генератора, приводного двигателя и измерительных приборов.
   
4. 
   Ход работы.
   
5. 
   Результаты измерений и расчетов - таблицы 12.1- 12.4.
   
6. 
   Характеристика х. х. генератора постоянного тока независимого возбуждения – рисунок 12.2.
   
7. 
   Регулировочная характеристика генератора постоянного тока независимого возбуждения - рисунок 12.4.
   
8. 
   Ответы на контрольные вопросы.
   
9. 
   Вывод о проделанной работе.
   

Литература

1. 
   Кацман М. М. Электрические машины. – М.: Высшая школа, 2000, с. 377…379.