Методические указания к выполнению лабораторных работ (Электросн. Учебнометодические указания к выполнению лабораторных работ1,2 по дисциплине Электроснабжение с основами электротехники для студентов направления подготовки бакалавров 08. 03. 01
 Скачать 1.97 Mb.
|
1 2 Контрольные вопросы Устройство и принцип действия трансформатора. Объяснить по электрической схеме как осуществляется тот или иной режим работы трансформатора. 3. Изменяется ли коэффициент трансформации при изменении первичного напряжения? 4. Почему режим холостого хода недопустим при работе трансформатора? С чем связано падение напряжения трансформатора при нагрузке? Чем отличается опыт короткого замыкания от режима короткого замыкания? Уравнение намагничивающих сил и токов. Лабораторная работа № 2. Исследование генератора постоянного тока с независимым возбуждением Цель работы: знакомство с устройством и принципом действия генераторов постоянного тока, снятие внешней характеристики и характеристики холостого хода. Краткие теоретические сведения Генератор постоянного тока (рис. 6) состоит из двух частей: неподвижной и вращающейся. Неподвижная часть (статор) является остовом машины и одновременно служит для создания магнитного потока. Во вращающейся части, называемой якорем (ротором), индуцируется электродвижущая сила - ЭДС. Неподвижная часть состоит из станины (1), главных полюсов (2) с обмоткой возбуждения (3) и дополнительных полюсов (4), уменьшаемых искрение под щетками. Якорь имеет сердечник (5), набираемый из тонких стальных листов, обмотку якоря (6), заложенную в пазы сердечника и коллектор (7). На поверхность коллектора наложены угольно-графитовые щетки (8), обеспечивающие скользящий контакт с обмоткой вращающегося якоря. Коллектор имеет форму цилиндра и выполняется из изолированных медных пластин - ламелей - к которым подсоединены секции якорной обмотки. Вращаясь вместе с обмоткой, коллектор выполняет роль механического выпрямителя. Обмотка возбуждения (3) создает главный магнитный поток Ф полюсов. В генераторах с независимым возбуждением она питается от постороннего источника постоянного тока (выпрямителя, аккумулятора и т.п.). С генератором с параллельным возбуждением обмотка главных полюсов подключена к главным щеткам, т.е. параллельно цепи якоря. В связи с этим для возникновения магнитного потока и ЭДС необходим хотя бы слабый остаточный магнитный поток. Благодаря наличию остаточного магнетизма возникает процесс самовозбуждения генератора.
 Рис. 7. Характеристика холостого хода Зависимость ЭДС, индуцируемой в обмотке якоря от тока возбуждения IB при постоянной частоте вращения n и токе нагрузки равном нулю, называют характеристикой холостого хода.Характеристика холостого хода (рис. 7) имеет вид петли гистерезиса и отражает свойства магнитной цепи генератора. По ней можно судить о степени использования (насыщения) стали, остаточном магнетизме, потерях в стали. Эксплуатационные свойства генератора постоянного тока определяются величиной изменения напряжения при изменении тока нагрузки. Зависимость напряжения генератора U от тока нагрузки I (или тока якоря) при постоянной частоте вращения n и неизменном сопротивлении цепи обмотки возбуждения, называют внешней характеристикой. Из сравнения внешних характеристик, приведенных на рис. 8, видно, что напряжение на зажимах генератора с параллельным возбуждением (кривая 1) уменьшается с ростом тока нагрузки в большей степени, чем у генератора с независимым возбуждением (кривая 2). Напряжение генератора определяется следующим выражением:
где rя - сопротивление якорной цепи; Iя - ток якоря. (В генераторах с параллельным возбуждением ток якоря принимают равным току нагрузки I, поскольку мал ток возбуждения IB).  Рис. 8. Внешние характеристики генераторов Уменьшение напряжения с ростом тока нагрузки (или тока якоря) происходит по следующим причинам: - увеличение падения напряжения в цепи якоря (Iяrя); - реакция якоря оказывает размагничивающее действие на магнитный поток полюсов. Вследствие этого уменьшается ЭДС. - в генераторах с параллельным возбуждением уменьшается ток обмотки возбуждения IВ. Уменьшение тока IB вызывает уменьшение магнитного потока, ЭДС и напряжения генератора. Следствием этого является дальнейшее уменьшение тока возбуждения и размагничивание полюсов.  Рис. 9. Регулировочная характеристика У генератора с независимым возбуждением отсутствует третья причина, поэтому напряжение изменяется менее интенсивно.Регулировочная характеристика (рис. 9) показывает зависимость тока возбуждения IB от тока нагрузки I при постоянном напряжении на зажимах генератора U и постоянной частоте вращения n. Регулировочная характеристика показывает как нужно изменять ток возбуждения, чтобы напряжение генератора оставалось неизменным.Генераторы постоянного тока применяются в электрохимии для питания электролизных ванн, для сварки, в качестве возбудителей синхронных машин. Порядок выполнения работы: Изумить техническое описание. Убедиться, что все выключатели, кнопки, автоматические выключатели, дифференциальные автоматы, УЗО модулей стенда находятся в положении «ВЫКЛ» (положение выключателя питания «0»: кнопки - отжатое состояние; автоматического выключателя, дифференциального автомата. УЗО - «ОFF»). По указанию преподавателя, выбрать модуле стенда для выполнения текущего задания. Расставить их на лабораторной стойке так, чтобы было удобно проводить эксперимент. Подготовить соединительные провода (перемычки), входящие в комплект поставки стенда. Подключить защитное заземление. Подключить модули стенда к сети -220В 50Гц. Соединить модули стенда согласно схеме соединений. Провести эксперимент. Отключить модули от сети -220В 50Гц. Составить отчет по лабораторной работе. 3. Порядок проведения эксперимента: В работе используются: модули: «Модуль силовой», «Источник питания ДПТ», «Преобразователь частоты», «Мультиметры», «Активная нагрузка», «Трехфазный измеритель». Электромашинный агрегат 3.1. Ознакомиться с принципиальной электрической схемой на рис. 7. 3.2 Собрать схему на рис.10. В приложении приведен пример схемы соединения модулей стенда посредством соединительных проводов и перемычек. Для измерения напряжения на обмотке возбуждения в качестве РV1 используется мультиметр модуля «Мультиметры». Для измерения напряжения и тока в цепи якоря в качестве РV2 и РА1использовать модуль «Трехфазный измеритель». Подключить электромашинный агрегат к модулю «Модуль силовой», для этого необходимо силовой кабель электромашинного агрегата соединить с ответным разъемом на модуле «Модуль силовой» при помощи разъема. Для осуществления визуального контроля частоты вращения электромашин, необходимо кабель энкодера, расположенного на станине электромашинного агрегата, соединить с ответным разъемом «Вход датчика» блока «Тахометр» посредством кабеля энкодера. При этом частота вращения валов электромашин будет отображается на дисплее тахометра в об/мин. 3.3 Представить схему для проверки преподавателю.  Рис.10. Схема электрическая принципиальная Характеристика холостогохода Дляпроведения эксперимента по снятию характеристик холостого хода генератора, исключить из схемы нагрузочный резистор R1. 3.4 Включить питание модулей: «Модуль силовой» «Источник питания ДПТ», «Преобразователь частоты», «Мультиметры», «Трехфазный измеритель». 3.5 Осуществить запуск асинхронного двигателя (АД). Для этого на модуле «Преобразователь частоты» выбрать направление вращения «Вперед)) (изучить руководство по эксплуатации преобразователя частоты Delta серии VFD-L-0,4 кВт), и нажать кнопку «RUN/SТОР». Установить ручкой «МIN/МАХ» скорость вращения АД n=1500 об/мин. Данные о скорости снимать с субблока «Тахометр» модуля «Модуль силовой». 3.6 Вращая ручку «Uвых» модуля «Источник питания ДПТ» от крайнего левого положения, установить максимальное (паспортное) значение тока обмотки возбуждения генератора постоянного тока. С измерительных приборов РА 1 и РV1 считать показанияUВ и IВ, с модуля «Трехфазный измеритель» РV2 –UЯ и IЯ. Данные занести в табл.3.
3.7 Регулируя величинуUВ модуля «Источник питания ДПТ» в пределах 0...200В снять характеристику холостого хода генератора постоянного тока UЯ,, =f(IВ), при n = const . Данные занести в табл.3.1. Обороты вала двигателя необходимо контролировать с помощью субблока «Тахометр» модуля «Модуль силовой». Корректировку оборотов генератора проводить частотным преобразователем. 3.8 Выключить питание модулей: «Модуль силовой», «Источник питания ДПТ», «Преобразователь частоты», «Мультиметры», «Трехфазный измеритель». 3.9 Построить характеристику холостого хода генератора постоянного тока UЯ,, =f(IВ), при n = const. Внешняя характеристика Подключить нагрузочный резистор R1 в качестве которого использовать параллельно подключенные дискретные резисторы R1 и R2 модуля «Активная нагрузка». Перед началом эксперимента галетные переключатели обоих резисторов установить в положение «0»%. 3.10 Включить питание модулей: «Модуль силовой», «Источник питания ДПТ», «Преобразователь частоты». «Мультиметры», «Трехфазный измеритель». 3.11 Осуществить запуск асинхронного двигателя (АД). Для этого на модуле «Преобразователь частоты» выбрать направление вращения «Вперед» (изучить руководство по эксплуатации преобразователя частоты Delta серии VFD-L-0,4 кВт), и нажать кнопку «RUN/SТОР». Установить ручкой «МIN/МАХ» скорость вращения АД n=1500 об/мин. Данные о скорости снимать с субблока «Тахометр» модуля «Модуль силовой». 3.12 По указанию преподавателя, установить значение тока обмотки возбуждения генератора постоянного тока. Для этого вращать ручку «Uвых» модуля «Источник питания ДПТ». 3.13. Регулируя, при помощи галетных переключателей, величину мощности, потребляемую активной нагрузкой R1 в пределах 0...90 Вт, снять внешнюю характеристику генератора постоянного тока UЯ,, =f(IЯ), при n=const. Ток якоря при этом не должен превышать значения 0.4 А. Обороты вала двигателя необходимо контролировать по показаниям тахометра модуля «Модуль силовой». Корректировку оборотов генератора проводить частотным преобразователем. По модулю «Измерителя мощности» РА2. РV2 считывать показанияUЯ и IЯ. Данные занести в табл.4.
4.14 Выключить питание модулей «Модуль силовой», «Источник питания ДПТ». «Преобразователь частоты». «Мультиметры», «Трехфазный измеритель». 4.15 Построить внешнюю характеристику генератора постоянного тока UЯ,, =f(IВ), при n = const. 4.16 Сделать выводы по работе. Контрольные вопросы В чем состоит назначение генератора постоянного тока и на чем основан принцип его работы? Для каких целей предназначены обмотка возбуждения, якорь, коллектор, щетки? В чем различие между генераторами с параллельным и независимым возбуждением? Чем объясняется, что характеристика холостого хода имеет две ветви? В чем состоит процесс самовозбуждения генератора? Почему с увеличением нагрузки генератора напряжение на зажимах якоря снижается? Почему с ростом нагрузки напряжение генератора с независимым возбуждением снижается менее интенсивно, чем генератора с параллельным возбуждением? Для какого из генераторов режим короткого замыкания наиболее опасен? Почему? Каким образом можно регулировать напряжение генератора? Где применяются генераторы постоянного тока? 1 2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
,(1)
- угловая частота вращения в (рад/с)
, (2)
- конструктивная постоянная.
, (3)
.