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

3.3. Снять индукционную нагрузочную характеристику.

Эта нагрузочная характеристика снимается при отстающем токе якоря при . Опыт производится по схеме рис.1 при включенном выключателе S1. В качестве индуктивной нагрузки применяется индукционный регулятор ИР.

При снятии характеристики ток обмотки якоря устанавливается номинальным и поддерживается постоянным, частота вращения равна номинальной.

Опыт по снятию индукционной нагрузочной характеристики выполняется так. Возбуждение генератора снизить до нуля и включить выключатель S1. Затем понемногу увеличить возбуждение и, одновременно изменяя положение ротора ИР в пространстве, регулировать его индуктивное сопротивление x так, чтобы , а напряжение на зажимах обмотки якоря . Записать результат первого отсчета. Отметить положение рукоятки индукционного регулятора, соответствующее наибольшему значению x. Затем, немного уменьшая возбуждение генератора, одновременно уменьшить величину x, так, чтобы . Произвести 6 замеров. Последний отсчет произвести при .

Результаты записать в табл.2.

Таблица 2

Примечание: U_н = , В; n_н = , об/мин

I = , А;

По данным табл. 2 построить индукционную нагрузочную характеристику. Здесь же построить характеристику холостого хода. Объяснить вид нагрузочной характеристики и причину, в силу которой она идет ниже характеристики холостого хода.

3.4. Снять внешние характеристики при

и

Сначала снять характеристику при . Опыт начинается с холостого хода при . Затем включить выключатели S4 и постепенно нагрузить генератор при помощи нагрузочного реостата R_н до наибольшего значения тока (не более I_н), при этом записать показания приборов V1 и A1.

При снятии характеристики произвести 5-6 замеров. В течение каждого опыта частота вращения ротора генератора, ток в обмотке возбуждения и cos должны поддерживаться постоянными.

Данные записать в табл.3.

Таблица 3

Примечание: , U_1,0 = , %; n_н = , об/мин

i_в = const = , А.

Аналогично снять характеристику при . В этом случае опыт начинается также с режима холостого, хода и . Затем включить выключатели S1 и S4. При этом положение рукоятки индукционного регулятора должно соответствовать наибольшему значению x. Генератор плавно нагружается регулированием R_н и x. При этом токи в активном и индуктивном сопротивлениях должны быть равны , тогда . При увеличении тока нагрузки (I) произвести 5-6 замеров.

Данные записать в табл. 4.

Таблица 4

Примечание: , U_1,0 = , %; n_н = , об/мин

i_в = const = , А.

По данным табл. 3 и табл. 4 построить внешние характеристики и для каждой из них определить процентное изменение напряжения генератора по выражению

% (1)

где U₀  напряжение при холостом ходе, В;

U  напряжение при наибольшем токе, В.

Объяснить вид нагрузочных характеристик и разницу в U при и .

3.5. Снять регулировочные характеристики.

Они снимаются, как и внешние характеристики для двух значений коэффициента мощности: при работе генератора на активную нагрузку и активно-индуктивную нагрузку .

Для каждой характеристики произвести 5-6 замеров. Первый отсчет записать при работе генератора вхолостую: и . Затем плавно увеличить нагрузку так, чтобы

, а . Данные по каждой характеристике записать в табл.5 и табл. 6.

Таблица 5

Примечание: U =U_н = , В; ₁i_в = , %;

, n₁ = , об/мин.

Таблица 6

Примечание: U =U_н = , В; ₂i_в = , %;

, n₁ = , об/мин.

Для каждой характеристики определить процентное увеличение тока возбуждения i_в, необходимое для поддерживания номинального напряжения при переходе от холостого хода к номинальному току нагрузки

% (2)

где i_в.н  ток в обмотке возбуждения при наибольшем токе нагрузки и ;

i_в.0  ток в обмотке возбуждения при холостом ходе: и .

Объяснить вид регулировочных характеристик и отличие ₂i_в от ₁i_в.

3.6. Снять характеристики короткого замыкания.

Снять три характеристики: при замыкании накоротко трёх фаз; двух фаз; одной фазы. Опыт проводить в следующем порядке.

При неподвижном роторе генератора замкнуть накоротко зажимы 1, 2 , 3. При разомкнутой обмотке возбуждения пустить генератор в ход, установить . Записать показания тока якоря от остаточного потока . Затем подать напряжение на обмотку возбуждения (включаем S2) и, постепенно увеличивая i_в, сделать 3-4 замера. Последняя точка определяется при .

Показания приборов записать в табл.7.

Внимание! Перед пуском двигателя убедиться, что .

Таблица 7

Примечание: I_н = , А; n₁ = n_н = , об/мин.

Остановить генератор. Разомкнуть одну фазу (3), оставляя две другие замкнутыми накоротко, опыт повторить. Закончив опыт двухфазного короткого замыкания, остановить генератор. Разомкнуть фазу 1 и, замкнув фазу 2 на нуль (0), снять характеристику однофазного короткого замыкания, как и предыдущие.

По данным табл. 7 построить характеристики короткого замыкания. Объяснить вид этих характеристик. Почему они представляют собой прямые линии и имеют разный наклон?

В заключение отчета необходимо сформулировать выводы в виде ответов на следующие вопросы:

1. Чем объясняется вид характеристики холостого хода? Как выбрать точку, соответствующую номинальному режиму?

2. Почему индукционная нагрузочная характеристика расположена ниже характеристики холостого хода?

3. Почему с увеличением нагрузки при и напряжение на зажимах обмотки якоря синхронного генератора уменьшается? Чем объяснить разницу в при и (индуктивном)? Что будет, если нагрузка будет емкостной?

4. Что и как нужно изменять (регулировать) в синхронном генераторе, чтобы напряжение на зажимах обмотки якоря при изменении нагрузки оставалось постоянным? Объяснить разницу ₁i_в и ₂i_в.

5. Чем объяснить линейность характеристик короткого замыкания? Почему ?