Независимого и параллельного возбуждения

 

Цель работы

 

Исследовать рабочие свойства генераторов постоянного тока.

 

Программа работы

 

1. Изучить схему для экспериментального исследования генератора постоянного тока (ГПТ), состав и назначение модулей, используемых в работе.

2. В лаборатории собрать схему для проведения каждого опыта и провести пробное включение.

3. Снять внешнюю характеристику ГПТ параллельного возбуждения (с самовозбуждением) U_Я = f(I_Я) при регулировочном сопротивлении в цепи возбуждения r_РГ =0.

4. Снять характеристику холостого хода ГПТ независимого возбуждения U_Я = f(i_В) при I_Я = 0 и n=const.

5. Снять характеристику короткого замыкания ГПТ независимого возбуждения I_Я = f(i_Я) при U_Я = 0 и n = const.

6. Снять внешнюю характеристику ГПТ независимого возбуждения U_Я=f(I_Я)при i_Я = const.

7. Снять регулировочную характеристику ГПТ независимого возбуждения i_В=f(I_Я) при U_Я=const.

8. Обработать результаты экспериментов и составить отчет по работе.

 

Пояснения к работе

 

В лабораторной работе используются следующие модули:

– модуль питания стенда (МПС);

– модуль питания (МП);

– модуль измерителя мощности (МИМ);

– модуль ввода/вывода (МВВ);

– модуль добавочных сопротивлений №2 (МДС2);

– силовой модуль (СМ);

– модуль автотрансформатора (ЛАТР).

Генератор постоянного тока (М2) входит в состав электромашинного агрегата, включающего в себя асинхронную машину переменного тока (М1), а также импульсный датчик частоты вращения (М3).

Загрузите программное обеспечение Labdrive и выберите соответствующую работу.

Описание программного обеспечения Labdrive и LabShow приведено в приложениях Е, Ж.

 

 

2.1 Внешняя характеристика ГПТ параллельного возбуждения

 

Внешняя характеристика представляет собой зависимость U_Я=f(I_Я) при r_РГ=0иn=constи снимается на понижение напряжения. Схема для снятия характеристики приведена на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1 – Схема для снятия внешней характеристики ГПТ параллельного возбуждения

 

В качестве приводного двигателя выступает асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором М1, запитываемый трехфазным напряжением 3x380 В.

Якорная цепь генератора постоянного тока подключается к регулируемому сопротивлению RP1 МДС2. Обмотка возбуждения LM включается параллельно якорной цепи.

Выходы ДТ, ДН и ПЧН модуля СМ подключаются к входам А1, А2 и А3 соответственно модуля МВВ.

Для контроля тока статора I_С, напряжения статора U_С и мощности приводного двигателя используется модуль МИМ.

 

Опыт проводится в следующей последовательности:

– установить переключатель SA1 МДС2 в положение «¥»;

– включить автоматы QF1 и QF2 модулей питания. Генератор приводится во вращение при отключенной нагрузке. Контролируется напряжение на зажимах генератора. Если напряжение U_Я отсутствует, то это означает, что магнитный поток, создаваемый током обмотки возбуждения, направлен навстречу потоку остаточной индукции и следует поменять полярность обмотки возбуждения машины постоянного тока при отключенных автоматах QF1 и QF2.

Напряжение генератора при токе нагрузки I_НАГР=I_Я =0заносят в таблицу 2.1.

– после снятия точки холостого хода переключателем SА1 модуля МДС2 изменять сопротивление в сторону уменьшения, увеличивать ток нагрузки. Изменять ток нагрузки до 1,5А, данные опыта занести в таблицу 2.1.

Внимание! Не переводить SA1 в положение «0».

 

Таблица 2.1

UЯ, В
IЯ, А

 

После проведения опыта установить все переключатели модулей в исходное положение.

 

2.2 Характеристика холостого хода ГПТ независимого возбуждения

 

Эта характеристика представляет собой зависимостьЕ_Я=f(i_В) I_Я=0, n=constи снимается для ГПТ независимого возбуждения согласно схеме, представленной на рисунке 2.2.

Рисунок 2.2 – Схема для снятия характеристик ГПТ независимого возбуждения

 

В качестве приводного двигателя выступает асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором М1, запитываемый трехфазным напряжением 3x380 В.

Регулируемое напряжение постоянного тока подается в обмотку возбуждения LМ машины постоянного тока от модуля автотрансформатора. В якорную цепь двигателя постоянного тока вводится сопротивление модуля МДС2. Ток возбуждения рассчитывается по показаниям вольтметра модуля автотрансформатора.

Выходы ДТ, ДН и ПЧН модуля СМ подключаются к входам А1, А2 и А3 соответственно модуля МВВ.

Установить все модули в начальное состояние, для чего при выключенных автоматах QF1, QF2:

– рукоятку регулировки выходного напряжения автотрансформатора установить в крайнее положение против часовой стрелки;

– переключатель SA1 модуля автотрансформатора установить в нижнее положение;

– переключатель SA1 модуля МДС2 установить в положение «∞».

 

Опыт проводится в следующей последовательности:

– включить автоматы QF1 и QF2 модулей МПС и МП. Генератор постоянного тока приводится во вращение и при i_В=0 измеряют напряжение от потока остаточной индукции. Данные занести в таблицу 2.2;

– включить переключатель SA1 модуля автотрансформатора, ручкой автотрансформатора установить номинальное напряжение возбуждения 220В, при этом необходимо учитывать, что напряжение после диодного выпрямителя отличается от входного напряжения на K_Ф=1,11:

;

– изменять ток возбуждения поворотом ручки автотрансформатора (изменение напряжения возбуждения).

Данные опыта занести в таблицу 2.2.

 

Таблица 2.2

UВХ, В
UОВ, В
IОВ, А
UЯ, В

 

После проведения опыта установить все переключатели модулей в исходное положение. Ручку автотрансформатора вывести против часовой стрелки, переключатель SA1 модуля ЛАТР перевести в нижнее положение, отключить автоматы QF2, QF1.

 

Ток возбуждения рассчитывается по известным напряжению обмотки возбуждения и сопротивлению обмотки возбуждения (Приложение Б).

По данным опыта построить характеристику холостого хода и определить степень насыщения магнитной цепи ГПТ при номинальной ЭДС:

Е_ЯН = U_Н + I_ЯН∙R_Я,

где U_Н – номинальное напряжение;

R_Я – сопротивление цепи якоря (Приложение Б).

Коэффициент насыщения К_μ определяется отношением отрезков АС к АВ (рисунок 2.3):

К_μ = ,

где АС – МДС всей магнитной цепи,

АВ – МДС воздушного зазора.

Рисунок 2.3 – Характеристика холостого хода ГПТНВ

При К_μ < 1,2 магнитная цепь слабо насыщена, при К_μ = 1,2…1,35 – умеренно насыщена и при К_μ > 1,35 – сильно насыщена.

 

2.3 Характеристика короткого замыкания ГПТ независимого возбуждения

 

Эта характеристика представляет собой зависимость I_Я=f(i_В) при U_Я=0 и n=const и снимается при замыкании выходных зажимов цепи якоря генератора накоротко.

 

Установить модули в исходное состояние:

– переключатель SA1 модуля автотрансформатора установить в нижнее положение;

– ручку автотрансформатора установить в крайнее положение против часовой стрелки;

– переключатель SA1 модуля МДС2 установить в положение «0».

 

Опыт проводится в следующей последовательности:

– включить автоматы QF1 и QF2 модулей МПС и МП соответственно, запустится приводной двигатель;

– при i_В = 0 снять значение I_Я (из-за наличия остаточного магнитного потока ток якоря может быть отличен от нуля), данную точку занести в таблицу 2.3;

– переключатель SA1 модуля автотрансформатора перевести в верхнее положение;

– ручкой автотрансформатора увеличивать ток возбуждения до тех пор, пока I_Я = 1,5А.

Данные занести в таблицу 2.3.

 

Таблица 2.3

iВ, А
IЯ, А

 

После проведения опыта установить все переключатели модулей в исходное положение. Ручку автотрансформатора вывести против часовой стрелки, переключатель SA1 модуля ЛАТР перевести в нижнее положение, отключить автоматы QF2, QF1.

 

2.4 Внешняя характеристика ГПТ независимого возбуждения

 

Эта характеристика U_Я=f(I_Я) снимается на понижение напряжения при постоянном токе возбуждения i_В=const. Характеристика снимается по схеме, изображенной на рисунке 2.2.

Чтобы сравнить внешние характеристики ГПТ параллельного и независимого возбуждения нужно, чтобы они выходили из одной точки, т.е. при I_Я=0U_Я были одинаковыми.

 

Опыт проводится в следующей последовательности:

– переключатель SA1 модуля МДС2 перевести в положение «¥»;

– включить автоматические выключатели QF1 и QF2 модулей МПС и МП соответственно;

– переключатель SA1 модуля ЛАТР перевести в верхнее положение;

– ручкой модуля автотрансформатора изменять выходное напряжение автотрансформатора и установить такой ток возбуждения, при котором U_Я было бы равно напряжению генератора параллельного возбуждения при I_Я = 0(таблица 2.1) и этот ток возбуждения поддерживать постоянным.

– изменяя переключателем SA1 модуля МДС2 сопротивление в сторону уменьшения, увеличивают ток нагрузки или ток генератора от I_Я = 0до I_Я = 1,5А.

Внимание! SA1 не выводить в положение «0».

Данные опыта занести в таблицу 2.4.

 

Таблица 2.4

IЯ, А								iВ =
UЯ, В

 

После проведения опыта установить все переключатели модулей в исходное состояние. Ручку автотрансформатора вывести против часовой стрелки, переключатель SA1 модуля ЛАТР перевести в нижнее положение, отключить автоматы QF2, QF1.

 

2.5 Регулировочная характеристика ГПТ независимого возбуждения

 

Эта характеристика представляет зависимость i_В=f(I_Я) при U_Я=constи n=const.

 

Опыт проводится по схеме рисунка 2.2.

Привести модули в исходное состояние:

– переключатель SA1 модуля автотрансформатора установить в нижнее положение;

– ручку автотрансформатора установить в крайнее положение против часовой стрелки;

– переключатель SA1 модуля МДС2 установить в положение «¥», что обеспечивает холостой ход генератора.

 

Опыт проводится в следующей последовательности:

– включить автоматические выключатели QF1 и QF2 модулей МПС и МП соответственно;

– переключатель SA1 модуля ЛАТР перевести в верхнее положение;

– плавно вращая ручку автотрансформатора, установить U_Я, которое было при номинальном токе I_ЯН при снятии внешней характеристики (таблица 2.4). Эту точку заносят в таблицу 2.5;

– изменяя положение переключателя SA1 модуля МДС2 от положения «¥» в сторону уменьшения, увеличивают ток якоря, сохраняя при этом напряжение генератора. Это достигается увеличением тока возбуждения вращением ручки автотрансформатора по часовой стрелке.

Внимание! SA1 модуля добавочных сопротивлений №2 не выводить в положение «0». Напряжение обмотки возбуждения не устанавливать выше 220В!

Данные опыта заносятся в таблицу 2.5.

 

Таблица 2.5

IЯ, А								UЯ =
UВХ, В
UОВ, В
IВ, А

 

После проведения опыта установить все переключатели модулей в исходное положение. Ручку автотрансформатора вывести против часовой стрелки, переключатель SA1 модуля ЛАТР перевести в нижнее положение, отключить автоматы QF2, QF1.

 

Контрольные вопросы

 

1. При каких условиях происходит самовозбуждение ГПТ параллельного возбуждения?

2. Почему внешняя характеристика генератора параллельного возбуждения более мягкая, т.е. напряжение на зажимах генератора значительно уменьшается с нагрузкой по сравнению с генератором независимого возбуждения?

3. Определить коэффициент насыщения магнитной системы ГПТ при напряжении, которое соответствует номинальному току генератора независимого возбуждения.