Материал: Методические указания к выполнению лабораторных работ по разделу «Машины постоянного тока». Кононенко К.Е., Волчихин В.И

3.3. Снять нагрузочную характеристику.

Нагрузочной характеристикой называется зависимость напряжения на зажимах обмотки якоря от тока в обмотке возбуждения при постоянной величине тока нагрузки.

при , .

Опыт проводится по схеме рис. 1 при выключенной нагрузке (R_н).

Возбудить генератор до напряжения U = (1,15–1,25)U_н, нагрузить его до выбранного значения нагрузочного тока

при помощи реостата R_н и снять показания приборов. Получим первую точку нагрузочной характеристики.

Для получения последующих 4–5 точек нагрузочной характеристики постепенно уменьшить ток возбуждения i_в, поддерживая выбранное значение нагрузочного тока. Результаты измерений занести в табл. 2.

Таблица 2

Рис. 2 Рис. 3

По данным опыта построить нагрузочную характеристику, примерный вид которой приведен на рис. 3. Здесь же построена расчетная характеристика холостого хода.

Объяснить вид нагрузочной характеристики.

3.4. Снять внешнюю характеристику.

Внешней характеристикой называется зависимость, показывающая, как изменяется напряжение на зажимах якоря генератора от нагрузки, если частота вращения и ток в обмотке возбуждения остаются постоянными:

при , .

Необходимо снять две характеристики:

при увеличение нагрузки (от I = 0 при U = U_н до I  I_п);

при уменьшении нагрузки (от I = I_н до I = 0).

Первая часть опыта проводится следующим образом. Возбудить генератор до U = U_н при разомкнутых выключателях S1. Сделать первый отсчет. Затем, замыкая поочередно выключатели S1, постепенно нагружаем генератор до тока

I = I_н. Записать 5–6 отсчетов. Для снятия внешней характеристики при уменьшении нагрузки увеличить максимально ток возбуждения, поддерживая n = const и I  I_н. Ток двигателя не должен превышать номинальное значение. Сделать первый отсчет. Постепенно уменьшать нагрузку до режима холостого хода и записать 5-6 отсчетов. Данные отсчетов занести в табл. 3.

По данным табл. 3 построить внешние характеристики и определить изменение напряжения генератора при увеличении (U₁) и уменьшении (U₂) тока нагрузки:

; (1)

Таблица 3

Общий вид характеристик приведен на рис. 4.

Объяснить вид внешних характеристик.

3.5. Снять регулировочную характеристику.

Регулировочной характеристикой называется зависимость, показывающая, как следует изменить ток в обмотке возбуждения при изменении нагрузки, чтобы при постоянной частоте вращения напряжение на зажимах якоря генератора оставалось постоянным:

при , .

Рис. 4 Рис. 5

Возбудить генератор до при разомкнутом выключателях . Сделать первый отсчет по приборам, затем плавно увеличивать нагрузку от до , поддерживая , и снять 5–6 показаний приборов. Данные занести в табл. 4.

Таблица 4

По данным табл. 4 построить регулировочную характеристику, примерный вид которой дан на рис. 5. Определить процентное увеличение тока возбуждения , необходимое для поддержания номинального напряжения при переходе от холостого хода к номинальной нагрузке:

.

Объяснить вид регулировочной характеристики.

3.6. Снять характеристику короткого замыкания.

Привести генератор во вращение при отключенной нагрузке и при помощи реостата установить минимальное значение напряжения генератора. Линейные пускатели Л1 и Л2 отключить и остановить двигатель. Замкнуть накоротко зажимы А, В (рис. 1). При разомкнутой обмотке возбуждения генератора (Л2 отключен) запустить двигатель, установить и записать значение . Подать напряжение на обмотку возбуждения и, постепенно увеличивая , снять ещё 2–3 точки. Последнюю снять при . Показания приборов записать в табл. 5.

Таблица 5

По данным табл. 5 построить характеристику короткого замыкания и объяснить её вид. Примерный вид характеристики короткого замыкания представлен на рис. 6.

Рис. 6 Рис. 7

По полученным характеристикам холостого хода и короткого замыкания построить характеристический треугольник (рис. 7), используя который, построить внешнюю и регулировочную характеристики генератора. Построенные характеристики совместить с характеристиками, полученными экспериментально.

Построение характеристического треугольника производится следующим образом: строим начальную прямолинейную часть х.х.х. и х.к.з., снесенную в начало координат. По оси ординат откладываем и находим точку а на оси абсцисс. По оси ординат откладываем отрезок и находим точку b на х.х.х., точки a и b являются вершинами характеристического треугольника abc.

В заключении отчета необходимо сформулировать выводы в виде ответов на вопросы:

1. Как выбрать на характеристике холостого хода точку, соответствующую номинальному режиму?

2. Почему с увеличением нагрузки напряжение на зажимах обмотки якоря генератора уменьшается?

3. Почему нагрузочная характеристика проходит ниже характеристики холостого хода?

4. Чем объяснить разницу в рис. 4 при увеличении и уменьшении нагрузки?

5. Чем объяснить линейность характеристики короткого замыкания?

Контрольные вопросы для домашней подготовки

1. Устройство, принцип действия и применение генераторов постоянного тока независимого возбуждения.

2. Порядок пуска в ход двигателя постоянного тока.

3. Как регулируется частота вращения якоря генератора постоянного тока?

4. Характеристики генератора постоянного тока независимого возбуждения. Как они снимаются экспериментально?

5. Реакция якоря генератора постоянного тока.

6. Коммуникация машин постоянного тока.

7. Способы улучшения коммутации.

8. Порядок построения характеристического треугольника.

9. Построение характеристик генератора независимого возбуждения с помощью характеристического треугольника.

10. Способы возбуждения генератора постоянного тока.

Библиографический список

1. Вольдек А.И. Электрические машины / А.И. Вольдек. - Л.: Энергия, 1978. - С. 198 - 220.

2. Брускин Д.Э. Электрические машины / Д.Э. Брускин, А.Е. Зорохович, В.С. Хвостов. - М.: Высшая школа, 1979. - Ч. 2. - С. 151 - 160; 217 - 230.

3. Иванов-Смоленский А.В. Электрические машины / А.В. Иванов-Смоленский. - М.: Энергия, 1980. - С. 753 - 760.

4. Копылов И.П. Электрические машины / И.П. Копылов. - М.: Энергоатомиздат, 1986. - С. 306 - 318.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3

ИСПЫТАНИЕ ГЕНЕРАТОРА ПОСТОЯННОГО ТОКА ПАРАЛЛЕЛЬНОГО И СМЕШАННОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

1.1. Изучить принцип действия и устройство генератора постоянного тока параллельного возбуждения.

1.2. Получить экспериментально и проанализировать основные характеристики.

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЯСНЕНИЯ

Генераторы с самовозбуждением в зависимости от способа включения обмоток делятся на генераторы параллельного возбуждения, генераторы последовательного возбуждения и генераторы смешанного возбуждения. Последние имеют две обмотки возбуждения, расположенные на основных полюсах: параллельную и последовательную. Если эти обмотки создают МДС одинакового направления, то их включение называется согласным, в противном случае соединение обмоток называется встречным. Обычно применяется согласное включение обмоток возбуждения, причем основная часть возбуждения (6580 %) создаётся параллельной обмоткой.

Самовозбуждение генератора параллельного возбуждения происходит при соблюдении следующих условий:

а) в генераторе должен быть остаточный магнитный поток Ф_ост;

б) поток, созданный обмоткой возбуждения, должен совпадать по направлению с Ф_ост;

в) сопротивление цепи возбуждения должно быть меньше критического значения.

Процесс самовозбуждения продолжается до тех пор, пока напряжение генератора не достигнет установившегося значения. Свойства генератора постоянного тока описываются следующими характеристиками: холостого хода, нагрузочной, внешней, регулировочной.

3. Порядок выполнения работы

3.1. Установление щёток на нейтрали.

В процессе работы генератора, у которого имеются добавочные полюса, щётки должны находиться на геометрической нейтрали. Чтобы проверить положение щёток, необходимо собрать схему, представленную на рис. 1.