ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЖИМ РАБОТЫ ГЕНЕРАТОРА. Лаб. раб. 2. Исследование режим работы генератора. Цель работы

• Название: Исследование режим работы генератора. Цель работы
• Анкор: ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЖИМ РАБОТЫ ГЕНЕРАТОРА
• Дата: 06.02.2022
• Размер: 244 Kb.
• Имя файла: Лаб. раб. 2.doc
• Тип: Исследование; #352835

0. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 2.

1. ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЖИМ РАБОТЫ ГЕНЕРАТОРА.

2. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Изучить конструкции и принцип действия синхронного генератора; приобрести практические навыки определения характеристик; на осно- вании опытов получить подтверждение теоретическим сведениям о синхронных генераторах.

0. ПРОГРАММА РАБОТЫ

0. 
   Ознакомиться с лабораторной установкой.
   
1. 
   Получить характеристики: холостого хода, нагрузочную, внешнюю, регулировочную, короткого замыкания.
   
2. 
   Проанализировать полученные характеристики и сделать основные выводы.
   

0. ОБЩИЕ ЗАМЕЧАНИЯ

Лабораторная работа дает возможность качественно и количе- ственно оценить эксплуатационные свойства синхронного генератора.

Электрическая схема лабораторной установки изображена на рис.4.1.1. Исследуется трехфазный явнополюсный синхронный генера- тор (СГ). Ротор СГ приводится во вращение асинхронным двигателем М.

Обмотку возбуждения СГ подключают к источнику постоянного тока выключателем SА1.

Регулирование тока обмотки возбуждения осуществляют авто- трансформатором АТ.

Клеммы трехфазной обмотки якоря СГ U1 – U2, V1-V2, W1-W2 вы- ведены на переднюю панель стенда.

Активной нагрузкой СГ служит реостат R с плавным изменением сопротивления. В качестве индуктивной нагрузки Х используется асин- хронная машина с заторможенным фазным ротором, обмотки которой соединены по схеме регулируемой реактивной катушки.

^X Q2

PA1

А1

U1_U2

V1_V2

W1_W2

V1 ^N

PV1

^Q1 R

Рис.4.1.1.Электрическая схема для исследования синхронного генератора

0. ХАРАКТЕРИСТИКА ХОЛОСТОГО ХОДА

Зависимость ЭДС Егенератора от тока возбуждения I_f

при отсут-

ствии тока нагрузки ( I0) и неизменной частоте вращения ротора

( ^{n const}) называют характеристикой холостого хода Е

f(I_f) .

Опыт проводят по схеме рис.4.1.1 при разомкнутой цепи нагрузки.

Ротор синхронного генератора приводят во вращение при помощи двигателя М. Включив SA1, увеличивают ток возбуждения до значе-

ния, при котором ЭДС Е

вые измерения Еи I_f.

(1,2

1,3)U_Н. При этой ЭДС производят пер-

Плавно уменьшая ток возбуждения до нуля, снимают равномерно

по 6 значений Еи I_f

во всем диапазоне изменения тока возбуждения.

^{При этом ток возбуждения} I_f

следует только уменьшать, не увеличи-

вая его ни на одном этапе регулирования. Последний отсчет ЭДС ( Е_ОС )

^{производят при разомкнутом ключе SА1 (} I_f

0 ^).

Изменяют направление тока возбуждения и определяют величину

^{этого тока} _f^{, при котором} Е

вают в табл.4.1.1.

0^{.Результаты исследований записы-}
Таблица 4.1.1

Характеристикахолостогохода

№ опыта	Е	If	IfIf	Примечание
	В	А	А
1 ÷ 7				ЕОС= , В If= , А If0 = , А

Характеристику холостого хода, проходящую через начало коор-

^{динат, строят в виде} E

f(I<sub>f

f</sub>)<sup>. Ток возбуждения

I</sup>f0

для слу-

чая, когда Е

U_Н, определяют именно по этой характеристике.

0. НАГРУЗОЧНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

Зависимость напряжения Uна клеммах обмотки якоря генератора

от тока возбуждения I_f

при неизменной величине тока нагрузки

( I const), неизменном характере нагрузки ( cos const)и неизменной

частоте вращения ротора ( ^{n const}) называют нагрузочной характери-

^стикой U

f(I_f)^.

Из множества нагрузочных характеристик практическое значение

имеет индукционная нагрузочная характеристика, когда ^nconst,

cos

⁰ и <sup>I

I</sup>_H.

Для определения такой характеристики подключают к СГ индук- тивную нагрузку Х. Изменяя сопротивление Х и регулируя ток возбуж-

дения генератора

I_f, устанавливают номинальный ток якоря ^II_H

при напряжении U

(1 1,1)U_Н. Замеряют величины напряжения гене-

ратора Uи тока возбуждения

I_f.

Уменьшая напряжение Uснижением тока возбуждения, поддер- живают неизменным ток нагрузки, изменяя сопротивление Х. Таким

образом получают 6 значений Uи

I_f^{. Результаты измерений записы-}

вают в табл.4.1.2, по которым производят построение нагрузочной ха- рактеристики в одних осях координат с характеристикой холостого хо- да.
Таблица 4.1.2

Нагрузочнаяхарактеристика

№ опыта	U	If	Примечание
	В	А
1÷6			IН= , А

0. ВНЕШНИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Зависимость напряжения Uна зажимах якоря генератора от тока нагрузки I(тока обмотки якоря) при неизменной величине тока возбуж-

дения

I_f^{,неизменном характере нагрузки (} cos

const) и неизменной

частоте вращения ( ^nconst) называют внешней характеристикой

U(I) .

Внешние характеристики получают для двух значений коэффици-

ента мощности, определяющего характер нагрузки: при

cos

¹ , когда

нагрузка практически чисто активная и при практически индуктивная.

cos

⁰ , когда нагрузка

Внешняя характеристика для случая, когда ^cos определяется

при замкнутом выключателе Q1. Для получения первой точки внешней

характеристики изменяют ток возбуждения

I_f,и сопротивление

нагрузки R2таким образом, чтобы на зажимах якоря установилось

напряжение U

U_Н , при токе якоря I

I_Н. Для получения других то-

чек внешней характеристики плавно уменьшают ток якоря I, увеличивая сопротивление R2 до состояния, когда генератор окажется в режиме хо-

лостого хода (U

U₀ ) при разомкнутом выключателе Q1. При этом

обеспечивают неизменным ток возбуждения

I_f.

Внешняя характеристика для случая

cos

⁰ определяется подоб-

ным же образом только при подключении к генератору реактивной нагрузки Х выключателем Q2. Результаты исследований записывают в табл.4.1.3.

Таблица 4.1.3

Внешниехарактеристики

№ опыта		cos	1	cos	0	Примечание
		I	U	I	U
		А	B	А	B
1	6					IН=	, А

По внешним характеристикам находят процентное увеличение напряжения при сбросе нагрузки:

U^{U0 UН}100 , %, (4.1.1)

^где U_Н

U_Н

^{- напряжение при} II_Н^.

0. РЕГУЛИРОВОЧНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Зависимость тока возбуждения генератора от тока якоря генератора

при неизменном напряжении на клеммах обмотки якоря (Uconst),

неизменном характере нагрузки ( cos const) и неизменной частоте

вращения ротора генератора ( n const), называется регулировочной ха-

^{рактеристикой} I_f

f(I)^.

Регулировочная характеристика показывает, как нужно регулиро- вать ток возбуждения генератора при изменении тока нагрузки, чтобы напряжение генератора оставалось неизменным по величине.

Включив ключ SА1, устанавливают такой ток возбуждения генера-

тора

I_f0 , при котором в обмотке якоря генератора наводится ЭДС хо-

лостого хода, равная номинальному напряжению ^E₀ ^U_Н. Это исход-

ная точка для получения регулировочной характеристики.

Подключив к СГ активную нагрузку, устанавливают максимальное значение сопротивления реостата R и увеличивают ток возбуждения до тех пор, пока напряжение на клеммах обмотки якоря вновь установится равным номинальному значению.

Уменьшают сопротивление реостата R (увеличивая ток якоря до номинального значения), и при этом каждый раз увеличивают ток воз- буждения, обеспечивая, номинальное напряжение на обмотке якоря ге- нератора. В табл.4.1.4 записывают результаты измерений, по которым строят регулировочную характеристику.

Таблица 4.1.4

Регулировочныехарактеристики

№ опыта		cos	1	cos	0	Примечание
		I	If	I	If
		А	А	А	А
1	5					UH= , В If0 ….., А cos 1 If, о.е. cos 0 If, о.е.

Регулировочную характеристику при

cos

⁰ получают при под-

ключении к СГ реактивной нагрузки Х. Последовательность действий аналогична предыдущему опыту.

По регулировочным характеристикам определяется относительное изменение тока возбуждения _f , необходимое для поддержания неиз- менным напряжения на клеммах обмотки якоря при переходе от холо- стого хода к номинальной нагрузке
_f, о.е., (4.1.2)

где

U

^IfH

U_H.

- ток возбуждения генератора при номинальном токе якоря и

0. ХАРАКТЕРИСТИКИ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

Зависимость тока якоря генератора от тока возбуждения генератора

при неизменной частоте вращения ротора генератора ( n const), и при

напряжении на клеммах обмотки якоря равном нулю, называют харак-

теристикой короткого замыкания I_Kf(I_f) .

Необходимо получить характеристики при симметричном трехфаз-

ном ном

^Iк3

^Iк1

f(I_f)

f(I_f)

и несимметричных двухфазном коротких замыканиях.

^Iк2

f(I_f) , однофаз-

Электрические схемы обмотки якоря генератора при проведении опытов показаны на рис.4.1.4. Схема цепи возбуждения приведена на рис.4.1.1.

а б в

Рис.4.1.2.Электрическиесхемыобмоткиякоря опытов короткого замыкания:

а–трехфазного,б–двухфазного,в–однофазного

Внимание! Собрав одну из указанных схем, при разомкнутом вы- ключателе SА1 приводят ротор во вращение двигателем М и измеряют ток короткого замыкания генератора от ЭДС остаточного магнитного потока.

Замкнув SA1, плавно увеличивают ток возбуждения до тех пор, ко-

гда ток якоря I_к

достигнет номинального значения. При проведении

опытов получают по три значения тока короткого замыкания и тока возбуждения для каждой схемы, записывают их в табл. 4.1.5. Строят ха- рактеристики короткого замыкания в одних осях координат.

Таблица 4.1.5

Характеристикикороткогозамыкания

№ опы- та	3-х фазное		2-х фазное		1 - фазное		Примечание
	Iк3	If	Iк2	If	Iк1	If
	А	А	А	А	А	А
1 3							IH , А

0. АНАЛИЗ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ

При анализе полученных результатов необходимо дать следующие пояснения в отчете.

Характеристикахолостогохода:

почему зависимость является нелинейной; вывод о степени насыщения магнитной цепи.

Нагрузочнаяхарактеристика:

почему характеристика при активно-индуктивном характере нагрузки проходит ниже характеристики холостого хода;

почему для получения одного и того же напряжения на клеммах обмотки якоря при нагрузке и при холостом ходе требуют устанав- ливать разные токи возбуждения.

Внешниехарактеристики:

укажите причины изменения величины напряжения при изменении тока нагрузки;

объясните взаимное расположение характеристик при различных характерах нагрузки.

Регулировочныехарактеристики:

укажите причины изменения величины тока возбуждения при из- менении тока нагрузки;

объясните взаимное расположение характеристик при различных характерах нагрузки.

Характеристикикороткогозамыкания:

почему характеристики однофазного, двухфазного и трехфазного коротких замыканий имеют различный наклон к оси абсцисс; почему характеристики линейны;

когда опытные характеристики не проходят через начало коорди- нат.

0. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ПРИ ДОПУСКЕ К ВЫПОЛНЕНИЮ РАБОТЫ

   0. 
      Поясните назначение и принцип действия СГ.
      
   1. 
      Охарактеризуйте основные элементы конструкции СГ и их назначение.
      
   2. 
      Объясните устройство и назначение статора.
      
   3. 
      Объясните устройства явнополюсного и неявнополюсного роторов.
      
   4. 
      Объясните устройство и назначение обмоток якоря.
      
   5. 
      Объясните устройства обмоток возбуждения явнополюс- ного и неявнополюсного роторов.
      
   6. 
      Объясните устройство и назначение успокоительной об- мотки.
      
   7. 
      Какая зависимость называется характеристикой холостого хода и как ее получают.
      
   8. 
      Какая зависимость называется нагрузочной характеристи- кой и как ее получают.
      
   9. 
      Какая зависимость называется внешней характеристикой и как ее получают.
      
   10. 
       Какая зависимость называется регулировочной характе- ристикой и как ее получают.
       
   11. 
       Какая зависимость называется характеристикой коротко- го замыкания и как ее получают.
       
   12. 
       Почему магнитопровод СГ шихтованный, т.е. набирается из отдельных изолированных листов электротехнической стали, а ротор может быть массивным?
       
   13. 
       Каким током питается обмотка возбуждения СГ и поче-
       

му?

0. 
   Какими элементами электрической схемы изменяется
   

нагрузка СГ?

0. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ПРИ ЗАЩИТЕ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ

   0. 
      Изобразите и поясните характеристику холостого хода. Назовите условия ее получения.
      
   1. 
      Изобразите и поясните нагрузочную характеристику. Назовите условия ее получения.
      
   2. 
      Изобразите и поясните внешнюю характеристику. Назови- те условия ее получения.
      
   3. 
      Изобразите и поясните регулировочную характеристику. Назовите условия ее получения.
      
   4. 
      Изобразите и поясните характеристики короткого замыка- ния. Назовите условия их получения.
      
   5. 
      Как определяют коэффициент насыщения магнитной це-
      

пи?

0. 
   Объясните взаимное расположение внешних характери-
   

стик СГ, снятых для различных характеров нагрузки.

0. 
   Объясните практическое значение внешних и регулиро- вочных характеристик СГ.
   
1. 
   Объясните взаимное расположение регулировочных ха- рактеристик СГ, снятых при одном и том же напряжении для различных характеров нагрузки.
   
2. 
   Изобразите в одних осях координат внешние характери- стики при разных характерах нагрузки. и дайте необходимые поясне- ния.