Трехфазного синхронного генератора

Цель работы

 

Исследование рабочих свойств трехфазного синхронного генератора путем снятия и построения опытных характеристик.

Программа работы

 

1. Изучить схему для снятия характеристик синхронного генератора.

2. Снять характеристику холостого хода генератора;

3. Снять характеристику трехфазного короткого замыкания генератора;

4. Снять внешнюю характеристику генератора;

5. Снять регулировочную характеристику генератора;

6. Определить синхронное индуктивное сопротивление СГ.

 

Пояснения к работе

 

В данной лабораторной работе используются следующие модули:

– модуль питания стенда (МПС);

– модуль питания (МП);

– модуль автотрансформатора (ЛАТР);

– модуль добавочных сопротивлений №1 (МДС №1);

– модуль добавочных сопротивлений №2 (МДС №2);

– модуль измерительный (МИ);

– силовой модуль (СМ).

Исследуемый синхронный генератор (М1) входит в состав электромашинного агрегата, состоящего также из машины постоянного тока независимого возбуждения (М2) и импульсного датчика частоты вращения (М3), закрепленных на едином основании.

 

Перед проведением работы установить модули в исходное состояние:

– ручку модуля ЛАТР установить на минимум снимаемого напряжения (крайнее положение против часовой стрелки);

– переключатель SA1 модуля ЛАТР перевести в нижнее положение;

– установить переключатели SA1 МДС №1 и МДС №2 в положение «∞»;

– установить переключатель SA2 МДС №2 в положение «1100».

 

1. Характеристика холостого хода синхронного генератора

 

Характеристика холостого хода СГ представляет собой зависимость ЭДС обмотки статора от тока возбуждения при постоянной частоте вращения ротора и отсутствии нагрузки:

Е = f (I_ов), I_с = 0, w₀ = const.

Схема для проведения опыта приведена на рис. 1.

Рис. 1. Схема для проведения опыта холостого хода

 

Якорная цепь машины постоянного тока, выступающей в качестве приводного двигателя, подключается к модулю ЛАТР, а обмотка возбуждения – к нерегулируемому источнику постоянного напряжения =220В.

Для регулирования тока возбуждения синхронного генератора в цепь обмотки возбуждения включаются регулируемые сопротивления МДС №1.

В качестве измерителей тока возбуждения и напряжения генератора выступают амперметр PA1 и цифровой мультиметр модуля измерительного.

Опыт проводится в следующей последовательности:

– установить начальное положение переключателей всех модулей;

– включением автоматических выключателей QF1 и QF2 модулей питания стенда и питания подать напряжение на ЛАТР;

– перевести SA1 модуля ЛАТР в верхнее положение и вращением рукоятки этого модуля выставить такое напряжение, при котором частота вращения электродвигателя будет равна ~1500 об/мин;

– изменяя положение переключателя SA1 МДС №1, увеличивать ток возбуждения синхронного генератора, контролируя выходное напряжение генератора U_лг. Увеличивать ток возбуждения до тех пор, пока напряжение статора не станет равным 380 В. Результаты опытов заносить в табл. 1.

 

Таблица 1

Iов, А
Uлг, В

 

После проведения опыта перевести SA1 МДС №1 в положение «∞», остановить двигатель постоянного тока, выключить автоматы QF2, QF1.

 

2. Опыт трехфазного короткого замыкания

 

Этот опыт проводится для получения характеристики установившегося трехфазного короткого замыкания, которая представляет зависимость тока I_к в обмотке статора от тока возбуждения СГ при постоянной частоте вращения

 

I_к = f (I_ов), U = 0, w = w₀ = const.

 

Схема для проведения опыта представлена на рис. 2.

Рис. 2. Схема для проведения опыта

трехфазного короткого замыкания

 

Порядок проведения опыта:

– установить начальное положение переключателей всех модулей, затем установить переключателем SA1 МДС №1 сопротивление 0 Ом;

– включением автоматических выключателей QF1 и QF2 модулей питания стенда и питания подать напряжение на ЛАТР;

– перевести SA1 модуля ЛАТР в верхнее положение и вращением рукоятки этого модуля выставить такое напряжение, при котором частота вращения электродвигателя будет равна ~1500 об/мин;

­– изменяя ток возбуждения генератора с помощью резисторов RP1 и RP2 МДС №2 контролировать ток статорной обмотки генератора, занося результаты в табл. 2. Ток статора не должен превышать номинального тока генератора. Для более плавной регулировки тока возбуждения рекомендуется при определенном положении RP2 МДС №2 изменять сопротивление RP1.

– после проведения опыта остановить электродвигатель постоянного тока, выключить автоматы QF2, QF1.

Таблица 2

Iов, А
Iк, А

 

3. Внешняя характеристика СГ

 

Внешняя характеристика генератора представляет собой зависимость напряжения на зажимах генератора от тока нагрузки при постоянном токе возбуждения СГ, коэффициенте мощности и частоте вращения:

U_г = f (I_с), I_ов = const, сosφ = const, w = w₀ = const.

Внешняя характеристика снимается для чисто активной нагрузки на понижение напряжения, то есть на холостом ходу устанавливается напряжение и ток возбуждения СГ, который при этом будет поддерживаться неизменным.

Схема для проведения опыта приведена на рис. 2.

 

Порядок проведения опыта:

– установить начальное положение переключателей всех модулей, затем перевести RP1 МДС №2 в положение 160 Ом;

– включением автоматических выключателей QF1 и QF2 модулей питания стенда и питания подать напряжение на ЛАТР;

– перевести SA1 модуля ЛАТР в верхнее положение и вращением рукоятки этого модуля выставить такое напряжение, при котором частота вращения электродвигателя будет равна ~1500 об/мин;

– переключением SA1 и SA2 МДС №2 установить ток возбуждения генератора, при котором выходное напряжение генератора будет равно 380В. Если ток возбуждения I_ов>0,3 А, необходимо вывести сопротивление RP2 МДС №2 в положение «0» и регулировать ток возбуждения сопротивлением RP1 МДС №2. Ток возбуждения не должен превышать 1А;

– изменяя сопротивление RP1 МДС №1, задавать нагрузку генератору, контролируя ток I_с и напряжение U_г. Ток статора не должен превышать 1А. Результаты заносить в табл. 3;

– после проведения опыта установить SA1 МДС №1 в положение «∞», остановить двигатель постоянного тока, выключить автоматы QF2, QF1.

 

Таблица 3

Iв, А
Iс, А
Uг, А

 

4. Регулировочная характеристика СГ

 

Эта характеристика генератора представляет собой зависимость тока возбуждения СГ от тока нагрузки при постоянных напряжении на зажимах обмотки статора, коэффициенте мощности и частоте вращения

I_ов = f (I_с) при U = const, сosφ = const, w = w₀ = const.

Схема проведения опыта представлена на рис. 2.

Опыт проводится в следующей последовательности:

– установить начальное положение переключателей всех модулей, затем перевести RP1 МДС №2 в положение 160 Ом;

– включением автоматических выключателей QF1 и QF2 модулей питания стенда и питания подать напряжение на ЛАТР;

– перевести SA1 модуля ЛАТР в верхнее положение и вращением рукоятки этого модуля выставить такое напряжение, при котором частота вращения электродвигателя будет равна ~1500 об/мин;

– изменением RP1 и RP2 МДС №2 установить такой ток возбуждения генератора, при котором напряжение на выходе генератора будет равно 200…220В;

– переключением SA1 МДС №1 задавать ток нагрузки генератора, а изменением тока возбуждения генератора добиться постоянства напряжения на выходе генератора. Результаты занести в табл. 4. Внимание! Ток статора не должен превышать 1А. Переключатель SA1 МДС №1 не переводить в положение «0».

– после проведения опыта установить SA1 МДС №1 в положение «∞», остановить двигатель постоянного тока, выключить автоматы QF2, QF1.

 

Таблица 4

Iв, А
Iс, А
Uг, А

 

5. Определение синхронного индуктивного сопротивления СГ

 

По опытным характеристикам холостого хода и трехфазного короткого замыкания определить ненасыщенное значение синхронных индуктивных сопротивления х_d¥» х_q¥, т.к. ротор неявнополюсный. Определение х_d¥ показано на рис. 3.

По опытным характеристикам холостого хода и трехфазного короткого замыкания определить ненасыщенное значение синхронных индуктивных сопротивления х_d¥» х_q¥, т.к. ротор неявнополюсный. Определение х_d¥ показано на рис. 3.

 

Рис. 3. Определение синхронного индуктивного сопротивления

 

Прямая 0А – спрямленная ненасыщенная характеристика холостого хода. Для одного и того же тока возбуждения определяем ток I_к по характеристике трехфазного короткого замыкания и значение Е^’ по спрямленной ненасыщенной характеристике холостого хода

х_d¥» х_q¥ = .

Выразить это сопротивление в относительных единицах

х_d¥* = .

 

Контрольные вопросы

 

1. Чем объясняется нелинейность характеристики холостого хода СГ?

2. Чем объяснить падение напряжения СГ при нагрузке?

3. Почему синхронные индуктивные сопротивления х_d¥» х_q¥, в данном СГ?