Материал: Методические указания к выполнению лабораторных работ по разделу «Синхронные машины» дисциплины «Электрические машины» для бакалавров. Кононенко К.Е., Волчихин В.И

ФГБОУ ВПО

«Воронежский государственный технический университет»

Кафедра электромеханических систем и электроснабжения

Методические указания

к выполнению лабораторных работ

по разделу «Синхронные машины» дисциплины

«Электрические машины» для бакалавров направления

13.03.02 «Электроэнергетика и электротехника»,

профиля «Электромеханика» очной и заочной

форм обучения

Воронеж 2015

Составители: д-р техн. наук К.Е. Кононенко,

канд. техн. наук В.И. Волчихин,

канд. техн. наук Ю.В. Писаревский,

канд. техн. наук А.Ю. Писаревский

УДК 621.313.32(07)

Методические указания к выполнению лабораторных работ по разделу «Синхронные машины» дисциплины «Электрические машины» для бакалавров направления 13.03.02 «Электроэнергетика и электротехника» профиля «Электромеханика» / ФГБОУВПО «Воронежский государственный технический университет»; сост. К.Е. Кононенко, В.И. Волчихин, Ю.В. Писаревский, А.Ю. Писаревский. Воронеж, 2015. 49 с.

Методические указания включают 4 лабораторные работы: одну по синхронным двигателям и три по синхронным генераторам. Содержат краткие теоретические пояснения, контрольные вопросы для письменного и устного ответов, список литературы, рекомендованной для изучения.

Методические указания подготовлены в электронном виде в текстовом редакторе MS Word и содержатся в файле Синхронные машины (бакалавриат).doc.

Табл. 15. Ил. 8. Библиогр.: 3 назв.

Рецензент канд. техн. наук, проф. Г.А. Пархоменко

Ответственный за выпуск зав. кафедрой канд. техн. наук, доц. В.П. Шелякин

Издаётся по решению редакционно-издательского совета Воронежского государственного технического университета

© ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет», 2015

Общие положения

Лабораторные занятия являются одним из важнейших элементов учебного процесса.

Выполнение лабораторных работ по курсу «Электрические машины» для студентов направления 13.03.02 «Электроэнергетика и электротехника» имеет своей целью закрепление и углубление теоретических сведений, излагаемых в лекционных курсах и учебных пособиях.

При выполнении лабораторных работ студенты знакомятся с конструкциями, принципом действия и характеристиками электрических маши, с их условными обозначениями в электрических схемах, с некоторыми правилами электрических соединений.

Объем каждого лабораторного занятия рассчитан на 2-4 академических часа работы в лаборатории и на 1,5-2 часа домашней работы.

Для выполнения каждой лабораторной работы необходима предварительная подготовка.

Предварительная подготовка включает в себя следующее:

• изучение соответствующих разделов по литературным источникам и конспекту лекций;

• тщательное ознакомление с содержанием лабораторной работы по методическим указаниям, усвоение ее целевого назначения и программы;

• подготовку таблиц для занесения результатов испытаний;

• ознакомление с правилами оформления экспериментальных данных, с правилами построения графических зависимостей.

Студент допускается к выполнению лабораторной работы после представления преподавателю отчета за предыдущую работу и при удовлетворительных ответах на контрольные вопросы для домашней подготовки.

На первом лабораторном занятии студент должен изучить инструкцию по технике безопасности и расписаться в журнале инструктажа по технике безопасности.

Перед началом выполнения лабораторной работы студент должен на рабочем месте подробно ознакомиться с необходимой схемой соединения, записать паспортные данные электрических машин, аппаратов, измерительных элементов и т.д. и только после этого приступать к сборке схемы. Сборку электрической схемы необходимо производить при отключенных выключателях со стороны, питающей сети. Рекомендуется сначала собирать силовую цепь, а затем цепи управления и сигнализации. Собранная схема проверяется преподавателем, после чего дается разрешение на ее включение.

Лабораторная работа выполняется в том порядке, какой указам в методических указаниях на выполнение лабораторной работы. Результаты измерений заносятся в соответствующие таблицы каждым членом бригады. По полученным данным выполняются необходимые предварительные расчеты и строятся графики.

Черновые материалы представляются преподавателю, и после подписи работа считается законченной.

После выполнения полного объема лабораторной работы с разрешения преподавателя схема разбирается, соединенные провода укладываются в отведенное место.

Окончательный отчет по выполненной лабораторной работе составляется дома во внеурочное время. Вычерчивание графических зависимостей и схем в отчете от руки, без применения чертежных принадлежностей не допускается.

Отчет должен снабжаться титульным листом, на котором указывается: наименование института, кафедры, лаборатории, номер и название работы, шифр группы, фамилия и инициалы студента.

Отчет должен содержать: цель работы, паспортные данные электрических машин, аппаратов, схему установки, экспериментальные и расчетные величины, графические зависимости, заключение.

Расчеты должны производиться в системе «СИ» с необходимыми пояснениями. Схемы и графики должны выполняться в соответствии с ЕСКД. Если в одних координатных осях строится несколько графиков в функции одной независимой переменной, то нужно строить дополнительные оси параллельно основной и каждую со своей масштабной шкалой.

В заключении студент в письменном виде дает ответы на вопросы, поставленные в описании к данной лабораторной работе.

Отчет подписывается исполнителем, укалывается дата оформления отчета.

После выполнения лабораторной работа и представления по ней правильно оформленного отчета студент отчитывается за проделанную работу.

Студенты, у которых все отчеты приняты, получают зачет по лабораторному курсу.

Правила поведения и техника безопасности в лаборатории электрических машин

1. При подведенном к стенду напряжении запрещается прикасаться к проводникам схемы и к металлическим частям стенда, находящимся под напряжением.

2. Приступал к работе, внимательно ознакомьтесь с заданием, правилами безопасности работ, оборудованием, проверьте исправность ограждений в предохранительных устройств.

3. Не загромождайте свое рабочее место оборудованием и аппаратурой, не относящейся к выполняемой работе, так как это может явиться причиной несчастного случая.

4. При работе в лаборатории выполняйте только то задание, которое Вам поручено.

5. Запрещается находиться в лаборатории в пальто, а также раздеваться и вешать пальто, кепи и платки на лабораторное оборудование.

6. По окончании работы приведите в порядок свое рабочее место. После уборки заявите ответственному по лаборатории об окончании работы и только после его разрешения можете оставить лабораторию.

СТРОГО ВОСПРЕЩАЕТСЯ!

1. Включать и выключать силовые и осветительные рубильники без разрешения руководителя.

2. Включать схему под напряжение без предварительной проверки и разрешения руководителя.

3. Работать с неубранными или неснятыми шарфами, косынками, кашне и галстуками, которые могут попасть во вращающиеся части машины.

4. Оставлять без наблюдения схему, находящуюся под напряжением.

При возникновении аварийных режимов (перегрузка током, электрический пробой изоляции, короткое замыкание, чрезмерное увеличение скорости и т.д.), лабораторная установка должна быть немедленно отключена.

Если произойдет несчастный случай, то лабораторную установку следует немедленно отключить, а пострадавшему оказать помощь, помня о том, что прикосновение к человеку находящемуся под напряжением, опасно. Освобождать пострадавшего можно только с помощью сухих деревянных или других изоляционных предметов. Если после освобождения от токоведущих частей пострадавший не дышит или дышит судорожно, нужно привести его в сознание, сделав искусственное дыхание, и вызвать срочно врача.

ВНИМАНИЕ!

Категорически запрещается прикасаться к элементам схемы при включенном напряжении.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №11

ИСПЫТАНИЕ ТРЕХФАЗНОГО СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА ПРИ РАБОТЕ НА АВТОНОМНУЮ НАГРУЗКУ

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

1.1. Изучить принцип работы и устройство синхронного генератора.

1.2. Получить экспериментально и проанализировать основные характеристики.

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЯСНЕНИЯ

Свойства синхронного генератора описываются его характеристиками, к которым относятся: характеристика холостого хода, нагрузочные характеристики, внешние характеристики, регулировочные характеристики, характеристики короткого замыкания.

Характеристикой холостого хода называется зависимость напряжения U₀ на зажимах обмотки якоря генератора, работающего без нагрузки (вхолостую), от тока в обмотке возбуждения i_в при постоянной частоте вращения ротора:

при ,

Нагрузочными характеристиками называются зависимости напряжения U на зажимах обмотки якоря от тока в обмотке возбуждения i_в при постоянной величине тока и характера нагрузки:

при , ,

Внешними характеристиками называются зависимости, показывающие, как изменяется напряжение на зажимах обмотки якоря генератора при изменении нагрузки, если частота вращения, характер нагрузки и ток в обмотке возбуждения остаются постоянными:

при , ,

Регулировочными характеристиками называются зависимости, показывающие, как следует изменять ток в обмотке возбуждения при изменении нагрузки, чтобы при постоянной частоте вращения и характере нагрузки напряжение на зажимах обмотки якоря оставалось постоянным:

при ,

Характеристиками короткого замыкания называются зависимости тока в обмотке якоря от тока в обмотке возбуждения при замкнутой накоротко обмотке якоря:

при ,

Различают характеристики трех-, двух- и однофазного короткого замыкания.

3. Порядок выполнения работы

3.1. Собрать схему синхронного генератора (рисунок).

Части схемы, обведенные штриховой линией, на стенде собраны. Синхронный генератор механически соединен с возбудителем М2. Возбудителем является генератор постоянного тока независимого возбуждения. В качестве первичного двигателя используется двигатель постоянного тока параллельного

возбуждения.

Для активной нагрузки синхронного генератора служит реостат со ступенчатым регулированием сопротивления. В качестве индуктивной нагрузки используется индуктивный регулятор ИР, соединенный, как показано на схеме.

3.2. Снять характеристику холостого хода.

При опыте холостого хода внешняя цепь синхронного генератора разомкнута. Синхронный генератор приводится во вращение с номинальной частотой при помощи двигателя постоянного тока M1. Пуск двигателя осуществляется выключателем S3.

Перед включением S3 необходимо убедиться, что сопротивление регулировочного реостата R_р равно нулю. Пусковой реостат R_п установлен в положение «СТОП». Включить выключатель S3 и медленно (за 2-4 с) повернуть ручку из положения «СТОП» в положение «ХОД». Частота вращения двигателя отсчитывается по прибору «n» и регулируется плавным изменением сопротивления регулировочного реостата R_р.

Выключателем S2 подать напряжение на обмотку возбуждения синхронного генератора.

При опыте холостого хода ЭДС, индуктируемая в обмотке якоря E₀ равна линейному напряжению U₀ и измеряется вольтметром V1. Величина U₀ зависит от тока в обмотке возбуждения. Установить и произвести первый отсчет. Затем, плавно уменьшая ток возбуждения i_в только в одном направлении, снять 6-7 показаний амперметра и вольтметра. Последний отсчет произвести при .

Результаты измерений занести в табл.1.

Таблица 1

Примечание: U_н = , В; n_н = , об/мин

По данным табл.1 построить характеристику холостого хода. Объяснить вид полученной кривой .