Практическая работа № 3. Тема: Снятие характеристик намагничивания.

1.Цель работы. Изучить характеристики намагничивания.

2.Выполнение работы.

Магнитопровод наряду с обмотками является основным элементом трансформаторов, электрических машин и иных электромагнитных устройств. Его техническое состояние существенным образом определяет состояние всего устройства. Для оценки технического состояния магнитопровода снимается характеристика намагничивания, т.е. зависимость потока в магнитопроводе от тока намагничивания в обмотке Ф = f(I).

Непосредственное измерение магнитного потока в техническом отношении весьма затруднительно. Однако поток и ЭДС обмотки связаны прямой пропорциональной зависимостью Е=4,4∙Ф∙f∙w, где f – частота тока намагничивания, w – число витков вторичной обмотки. Поэтому удобнее снимать характеристику Е= f(I), которая является характеристикой холостого хода. U=f(I) – внешняя характеристика.

Рисунок 2. Схема для снятия характеристики намагничивания трансформатора.

При изменении напряжения ЛАТРом в пределах от нуля до ≈ 1,2U_Н производится измерение тока в обмотке. Обычно производится около десяти измерений через равные интервалы изменения напряжения, в том

числе и при номинальном значении подводимого к вторичной обмотке напряжения.

Рисунок 3. Графики характеристик намагничивания трансформаторов

При исправных обмотках и магнитопроводе характеристика имеет вид 1, точка с номинальным значением U_2Н и I_Н.ХХ лежит в конце прямолинейного участка кривой намагничивания. При неисправном магнитопроводе и наличии короткозамкнутых витков обмотки ток намагничивания возрастает, и график кривой намагничивания располагается ниже графика 1. При наличии 1-2 короткозамкнутых витков кривая намагничивания имеет форму графика 2; 3-4 – графика 3; 6-8 – график 4.

Увеличение тока холостого хода приводит к увеличению потерь мощности в трансформаторе, повышенному его нагреву, снижению его нагрузочной способности и сокращению срока его службы.

Кроме того, искривление прямолинейного участка кривой намагничивания приводит к искажению синусоидальности тока намагничивания, что вызывает появление высших гармоник.

Ток холостого хода имеет реактивный характер, т.е. отстает на 90° от напряжения. Поэтому его увеличение приводит к уменьшению коэффициента мощности системы.

Результаты измерения сравниваются с паспортными данными, на

основании чего делается заключение о состоянии магнитопровода и обмоток.

При снятии кривой намагничивания, как правило, проверяют коэффициент трансформации, для чего в схему включен вольтметр V2.

К= U2/ U1

Практическая работа № 4. Тема: Измерение частоты вращения.

1.Цель работы :Изучить тему: “измерение частоты вращения”.

2.Выполнение работы:

При производстве ПНР возникает необходимость измерять частоту вращения электрической машины или связанных с ними механизмов. Частоту вращения необходимо знать также для построения механических и скоростных характеристик электроприводов. На практике наибольшее распространение имеют способы измерения частоты вращения при помощи тахометров, тахогенераторов и стробоскопических приборов.

Тахометры бывают двух видов – центробежные и часовые.

Рисунок 4. Кинематическая схема центробежного тахометра

1.Вал механизма. 2.Наконечник. 3.Центробежный регулятор. 4.Муфта. 5.Ось. 6.Зубчатая передача. 7.Указательная стрелка. 8.Шкала. 9.Пружина. 10 Шарнирные соединения.

При пользовании тахометром не следует сильно прижимать наконечник 2 к валу 1, т.к. это будет создавать нагрузку на машину, уменьшать частоту вращения и вносить погрешность в результат измерения. Это замечание особенно существенно для машин небольшой мощности (1кВт и менее). Кроме того, длительная работа тахометра приводит к быстрому износу его вращающихся частей.

Часовой тахометр состоит из счетного и часового механизмов. Его нагрузка на вал механизма незначительна, поэтому их применяют для измерения частоты вращения маломощных двигателей (≤50 Вт)

Тахогенераторы представляют собой электрические генераторы небольшой мощности, величина выходного напряжения которых является линейной функцией частоты вращения вала U=k∙n. По принципу действия они могут быть синхронными, асинхронными или генераторами постоянного тока с независимым возбуждением. При этом частота вращения измеряется при помощи подключенного к клеммам тахогенератора вольтметра, шкала которого проградуирована в оборотах в минуту. Промышленностью выпускаются тахогенераторы с частотой вращения до 10000 оборотов в минуту, мощностью от 36Вт до 4кВт. При проведении измерений необходимо стремится применять тахометры по возможности меньшей мощности в целях уменьшения вносимой при измерении ошибки.

Тахогенераторы применяют также при необходимости постоянного контроля во времени частоты вращения приводов, например, в системах автоматического управления и регулирования по скорости.

К недостаткам тахогенераторов следует отнести значительное увеличение ошибки при низких скоростях, т.к. при этом доля ЭДС от остаточного намагничивания в ЭДС на клеммах тахогенераторы значительно возрастает.

Строботахометр (СТ) представляют собой прибор, состоящий из неоновой лампы с рефлектором и лампового генератора с регулируемой частотой напряжения на выходе. Генератор имеет рукоятки грубой и точной регулировки частоты и измерительный прибор, шкала которого отградуирована в об/мин. Свет лампы направляется на вращающуюся деталь машины и вращением ручек настройки добиваются получения самого яркого освещенного неподвижного изображения этой детали. Это произойдет при частоте вращения равной частоте мигания лампы. Частоту вращения считывают по шкале прибора.

Сущность способа состоит в том, что наблюдатель видит изображение вращающегося предмета в момент свечения лампы. При погашении лампы изображение исчезает и появляется вновь при следующем загорании лампы. Если, например, за время безсветовой паузы вращающаяся деталь сделала один оборот, то наблюдателю она видится неподвижной. Если частота вспышек лампы больше частоты вращения детали (период мигания меньше), то она видится вращающейся в направлении, обратном направлению действительного вращения. Если частота вспышек меньше частоты вращения (период мигания больше), то деталь видится вращающейся в направлении действительного вращения. Частота видимого вращения тем меньше, чем меньше разница частот вращения детали и мигания лампы. При равенстве частоты вращения и частоты мигания деталь видится неподвижной. Это явление называется стробоскопическим эффектом.

Применение СТ не вносит никакой ошибки в результат измерения, т.к. СТ не нагружает исследуемый механизм. Однако при помощи СТ невозможно измерить частоту вращения детали, не имеющих видимых признаков ее положения, например, гладкого вращающегося диска. Кроме того, вращающаяся деталь будет видеться неподвижной при частоте мигания лампы, кратной частоте вращения детали. При этом освещенность детали будет снижаться. Поэтому при измерении частоты вращения с помощью СТ истинную частоту вращения прибор покажет при получении неподвижного изображения детали с максимальной освещенностью.

Для измерения частоты вращения применяются и фотодатчики. Фотодатчики при малых размерах и нечувствительности к магнитным полям могут устанавливаться близко друг к другу по всей окружности, что позволяет измерять не только частоту, но и скорость вращения в конкретный промежуток времени. Датчик состоит из источника света (светодиода) и приемника света (фотодиода), сопротивление R которого метается в зависимости от освещенности. Освещенность фотодиода меняется при перекрытии вращающимся объектом (в данном случае закрепленным на валу флажком) светового луча. К недостаткам фотодатчиков относится зависимость сопротивления фотодиода не только от степени освещенности, но и от температуры окружающей среды. Поэтому повышение температуры окружающей среды при проведении испытаний часто приводит к сбою в работе приборов измерения, в которых в качестве преобразователей сигнала используется фотодатчик.