лабораторная работа №4 элмаш. лаба 4 элмащ. Возбуждение самовозбуждение генератора постоянного тока
 Скачать 437.95 Kb.
|
Rв).  Рисунок 4.3 - Характеристика холостого хода генератора Ток обмотки возбуждения увеличивает магнитный поток полюсов при согласном включении обмотки возбуждения. ЭДС, индуцированная в якоре, возрастает, что приводит к дальнейшему увеличению тока обмотки возбуждения, магнитного потока и ЭДС. Рост ЭДС от тока возбуждения замедляется при насыщении магнитной цепи машины. Падение напряжения в цепи возбуждения пропорционально росту тока. В точке пересечения характеристики холостого хода машины 1 с прямой 2 процесс самовозбуждения заканчивается. Машина работает в устойчивом режиме. Если увеличим сопротивление цепи обмотки возбуждения, угол наклона прямой 2 к оси тока возрастает. Точка пересечения прямой с характеристикой холостого хода смещается к началу координат. При некотором значении сопротивления цепи возбуждения Rкр, когда γ = γкр, самовозбуждение становится невозможным. При критическом сопротивлении вольт - амперная характеристика цепи возбуждения становится касательной к прямолинейной части характеристики холостого хода, а в якоре появляется небольшая ЭДС. Описание электрических схем соединений (Рисунок 4.4) Источник G1 - источник синусоидального напряжения промышленной частоты. Источник питания двигателя постоянного тока G2 используется для питания нерегулируемым напряжением обмотки возбуждения машины постоянного тока G4, работающей в режиме генератора с независимым возбуждением. Возбудитель G3 служит для питания обмотки возбуждения машины переменного тока М1, работающей в режиме синхронного двигателя. Преобразователь угловых перемещений G5 генерирует импульсы, поступающие на вход указателя частоты вращения Р3 электромашинного агрегата. Машина (синхронный двигатель) М1 получает питание от источника G1 через трехфазную трансформаторную группу А2 и выключатель А6. Реостат А9 выполняет роль резистора синхронизации и подключается выключателем А8 к обмотке возбуждения синхронного двигателя М1 на этапе пуска последнего. Реостат А11 служит для изменения сопротивления в цепи возбуждения генератора G4. Датчики тока и напряжения в блоке А12 обеспечивают гальваническую развязку силовой и измерительной цепей и преобразуют ток возбуждения и э.д.с. испытуемого генератора G4 в пропорциональные им нормированные напряжения. Через аналоговые входы АСН0-АСН8 и АСН1-АСН9 коннектора А4 напряжения, пропорциональные току возбуждения и э.д.с. испытуемого генератора G4 вводятся в компьютер А5.  Рисунок 4.4 - Электрическая схема соединений  Рисунок 4.4 - Электрическая схема соединений (продолжение) Перечень аппаратуры, применяемой в лабораторной работе
Указания по проведению эксперимента Убедитесь, что устройства, используемые в эксперименте, отключены от сети электропитания. Соберите электрическую схему соединений тепловой защиты машины переменного тока. Соедините гнезда защитного заземления "  " устройств, используемых в эксперименте, с гнездом "РЕ" трехфазного источника питания G1.Соедините аппаратуру в соответствии с электрической схемой соединений Переключатели режима работы источника G2, возбудителя G3 и выключателей А6 и А8 установите в положение «РУЧН.». Регулировочные рукоятки источника G2 и возбудителя G3 поверните против часовой стрелки до упора. В трехфазной трансформаторной группе А2 установите номинальное напряжение вторичных обмоток трансформаторов равным 230 В. Установите в каждой фазе реостата А9 суммарное сопротивление 8 Ом. Включите выключатель «СЕТЬ» выключателей А6, А8, указателя частоты вращения Р3 и блока А12 датчиков тока и напряжения. Приведите в рабочее состояние персональный компьютер А5 и запустите прикладную программу “Многоканальный осциллограф”. Настройте программу для запоминания, например, последних 5 секунд процесса. Включите выключатель А8 кнопкой «ВКЛ». Включите источник G1. О наличии напряжений фаз на его выходе должны сигнализировать светящиеся лампочки. Включите выключатель «СЕТЬ» возбудителя G3 и, вращая его регулировочную рукоятку, установите на его выходе напряжение равное 20 В. Включите выключатель А6 кнопкой «ВКЛ». При этом двигатель М1 должен начать вращаться и стрелка указателя Р3 должна отклониться вправо. Нажмите кнопку «ВКЛ.» возбудителя G3. Двигатель М1 при этом должен перейти из асинхронного в синхронный режим работы с сетью. Отключите выключатель А8 кнопкой «ОТКЛ». Нажмите кнопки «ВКЛ» включения сканирования первого и второго каналов виртуального осциллографа. При возбуждении генератора G4 от независимого источника G2 включите у него выключатель «СЕТЬ», нажмите кнопку «ВКЛ.» и через 3с остановите сканирование данных программой «Многоканальный осциллограф» нажатием на виртуальную кнопку «Остановить». У источника G2 нажмите кнопку «ОТКЛ.» и отключите выключатель "СЕТЬ". Отключите выключатель А6 нажатием кнопки «ОТКЛ.». Отключите источник G1 нажатием на кнопку – гриб, и последующим отключением ключа – выключателя. Отключите выключатель "СЕТЬ" возбудителя G3, выключателей А6 и А8, указателя частоты вращения Р3 и блока А12 датчиков тока и напряжения. Используя возможности программы “Многоканальный осциллограф”, проанализируйте полученные временные зависимости тока возбуждения и э.д.с. генератора постоянного тока при его возбуждении / самовозбуждении. Содержание отчета Отчет должен содержать принципиальную схему стенда, графики кривых и расчетов и анализ возможных ошибок при проведении замеров. Контрольные вопросы 1. Устройство, назначение элементов генератора постоянного тока. Генератор постоянного тока состоит из статора — неподвижного корпуса, вращающегося якоря с обмотками и коллектора со щеточным узлом. Вращающийся якорь, снабженный обмотками, пересекающими магнитное поле статора, индуцирует в обмотках ЭДС. В каждой секции обмотки якоря ЭДС меняется и по величине, и по направлению в зависимости от ее положения относительно магнитного поля. Основные части машины: неподвижный статор, вращающийся якорь и щеточно-коллекторный узел. Статор (рис. 1, а) состоит из станины, главных и дополнительных полюсов с обмотками. Станина 1 представляет собой полый стальной цилиндр, на внутренней поверхности которого укрепляются главные 2 и дополнительные полюса 3. На главных полюсах 2 размещается обмотка возбуждения 4, которая питается постоянным током и служит для создания основного магнитного поля, постоянного во времени и неподвижного в пространстве. Дополнительные полюса 3 со своей обмоткой 5 предназначены для уменьшения искрения на коллекторе.  2. Принцип действия генератора постоянного тока. Рассмотрим принцип действия генератора постоянного тока, где подводимая механическая энергия преобразуется в электрическую энергию постоянного тока. Для этого воспользуемся упрощенной схемой генератора постоянного тока (рисунок - 4.1). В магнитном поле постоянного магнита вращается стальной сердечник, в продольных пазах которого расположен диаметральный виток abcd Начало d конец а этого витка присоединены к двум взаимно изолированным медным полукольцам. Образующим коллектор, который вращается вместе со стальным цилиндром. По коллектору сколь¬зят неподвижные контактные щетки А и В, от которых отходят провода к потребителю энергии R. Стальной сердечник с витком (обмоткой) и коллектором образует вращающуюся часть машины постоянного тока — якорь. 3. Условия самовозбуждения генератора постоянного тока. По способу возбуждения генераторы постоянного тока делятся на три группы: генераторы независимого возбуждения, генераторы с самовозбуждением, генераторы с постоянными магнитами. У генератора с независимым возбуждением обмотка возбуждения не имеет электрического соединения с обмоткой якоря и питается от постороннего источника постоянного тока (рис. 2). У генератора с самовозбуждением обмотка возбуждения питается от якоря, и генератор не нуждается в постороннем источнике питания. По способу соединения обмотки возбуждения с обмоткой якоря генераторы с самовозбуждением делятся на три типа: параллельного, последовательного и смешанного возбуждения.0 При параллельном возбуждении обмотка возбуждения соединяется параллельно с обмоткой якоря. Самовозбуждение обычно осуществляется при холостом ходе генератора. 4. Раскрыть принцип самовозбуждения генератора постоянного тока параллельного возбуждения. Самовозбуждение генератора параллельного возбуждения происходит при соблюдении следующих условий: 1) наличия остаточного магнитного потока полюсов; 2) правильного подключения концов обмотки возбуждения или правильного направления вращения. Кроме того, сопротивление цепи возбуждения Rв при данной скорости вращения n должно быть ниже некоторого критического значения или скорость вращения при данном Rв должна быть выше некоторого критического значения. Для самовозбуждения достаточно, чтобы остаточный поток составлял 2 – 3% от номинального. Остаточный поток такого значения практически всегда имеется в уже работавшей машине. Вновь изготовленную машину или машину, которая по каким-либо причинам размагнитилась, необходимо намагнитить, пропуская через обмотку возбуждения ток от постороннего источника. При соблюдении необходимых условий процесс самовозбуждения протекает следующим образом. Небольшая электродвижущая сила (э. д. с.), индуктируемая в якоре остаточным магнитным потоком, вызывает в обмотке возбуждения малый ток iв. Этот ток вызывает увеличение потока полюсов, а следовательно, увеличение э. д. с., которая обуславливает дальнейшее увеличение iв, и так далее. Такой лавинообразный процесс самовозбуждения продолжается до тех пор, пока напряжение генератора не достигнет установившегося значения. Если подключение концов обмотки возбуждения или направление вращения неправильны, то возникает ток iв обратного направления, вызывающий ослабление остаточного потока и уменьшение э. д. с., вследствие чего самовозбуждение невозможно. Тогда необходимо переключить концы обмотки возбуждения или изменить направление вращения. В соблюдении этих условий можно убедиться, следя с помощью вольтметра с малым пределом измерения за напряжением якоря при замыкании и размыкании цепи возбуждения. Полярность зажимов генератора при самовозбуждении определяется полярностью остаточного потока. Если при заданном направлении вращения полярность генератора необходимо изменить, то следует перемагнитить машину путем подачи тока в обмотку возбуждения от постороннего источника. |
НАО «Карагандинский Технический Университет имени Абылкаса Сагинова»
Трёхфазная трансформаторная группа