ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Тюменский государственный нефтегазовый университет»

Институт нефти и газа

Кафедра «Электроэнергетика»

Методические указания

к лабораторной работе

«Испытание машин постоянного тока»

по дисциплине «Электрические машины»

для студентов электротехнических специальностей»

очной и заочной форм обучения

Тюмень 2006 г

Утверждено редакционно-издательским советом

Тюменского государственного нефтегазового университета

Составители:

д.т.н. В.А.Ведерников Ст. преподаватель Шаталова Н.В.

государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Тюменский государственный нефтегазовый университет» 2006г

I. Основы теории

1.1. Принцип действия генераторов постоянного тока

Машина постоянного тока работает в режиме генератора, ког­да её якорь приводится во вращение приводным двигателем, а об­мотка возбуждения подключена к источнику энергии.

Если обмотка возбуждения подключена к внешнему источнику электрической энергии, то такой генератор имеет независимое во­збуждение.

Если обмотка возбуждения потребляет энергию, вырабатыва­емую в самом генераторе, то последний относится к генераторам с самовозбуждением.

В зависимости от способа подключения обмотки возбуждения к якорю генераторы с самовозбуждением подразделяются на следующие виды:

- генераторы параллельного возбуждения;

- генераторы смешанного возбуждения;

ЭДС якоря генератора можно определить из уравнения

, (1.1)

где Ф- магнитный поток в генераторе;

n – скорость вращения якоря генератора;

р - число пар полюсов;

N- число активных стержней и число параллельных вет­вей в обмотке якоря;

Электромагнитный момент, препятствующий вращению якоря, зависит от тока в обмотке якоря генератора

Приводной двигатель, вращающий якорь генератора, должен развивать вращающий момент, для преодоления тормозного электромагнитного момента и момента холостого хода генератора

1.2. Генератор постоянного тока независимого возбуждения.

Электрическая принципиальная схема генератора приведена на рис.1.1.Ток возбуждения генератора, создающий магнитный по­ток, зависит от напряжения источника питания цепи обмотки возбуждения и её сопротивления

,где

U_с - напряжение источника питания, В;

Rв- сопротивление обмотки возбуждения, Ом;

- регулировочное сопротивление, Ом;

Рис. 1.1. Принципиальная электрическая схема генератора постоянного тока независимого возбуждения

Ток возбуждения генератора мал и не превышает (2-5)% от но­минального тока якоря. Изменение тока возбуждения может осуществ­ляться с помощью регулировочного реостата , или путем измене­ния напряжения, подаваемого на обмотку возбуждения.

Напряжение на зажимах якоря будет определяться по следующей формуле

, где

Ф - в данном случае является результирующим магнитным потоком главных полюсов и реакции якоря;

- падение напряжения в цепи якоря;

- сопротивление цепи якоря;

Об эксплуатационных свойствах генераторов постоянного тока судят по характеристикам, которые показывают изменение напряже­ния в зависимости от изменения или тока возбуждения или тока на­грузки. При этом скорость вращения якоря остается постоянной, рав­ной номинальной.

Основными характеристиками являются:

-характеристика холостого хода;

- нагрузочная характеристика;

- внешняя характеристика;

- регулировочная характеристика;

- характеристика короткого замыкания;

Рассмотрим эти характеристики.

Характеристика холостого хода генератора постоянного тока представляет собой зависимость ЭДС генератора от тока возбуждения при постоянной скорости вращения якоря генератора и отсутствии тока в обмотке якоря

Характеристика холостого хода представляет собой в измененном масштабе кривую намагничивания машины постоянного тока.

Нагрузочная характеристика представляет собой графичес­кую зависимость напряжения на зажимах якоря от тока возбуждения при постоянной скорости вращения и постоянном значении тока нагрузки

Величину тока якоря обычно берут 50% и 100% от номинального значения.

Внешняя характеристика генератора постоянного тока представляет собой зависимость напряжения на зажимах якоря от то­ка якоря при постоянной скорости вращения якоря и неизменном сопротивлении цепи возбуждения, т. е.

Внешняя характеристика генератора снимается при нагруженном генераторе, когда по обмотке якоря протекает ток и в машине, кроме поля основных полюсов, появляется поле якоря.

C увеличением тока нагрузки напряжение генератора умень­шается. Этому способствуют следующие причины: увеличение падения напряжения на сопротивлении якоря и уменьшение ЭДС.

Изменение напряжения при переходе от режима холостого хода к номинальному оценивается

, %

Для генератора с независимым возбуждением эта величина составляет (5-15)%.

Регулировочной характеристикой_ генератора постоянного тока называется зависимость

Данная характеристика позволяет установить насколько надо уменьшить ток возбуждения генератора, чтобы сохранить постоянным напряжение генератора при изменении тока нагрузки.

Регулировочная характеристика приведена на рис.1.2., кривая 2.

Рис.1.2. Внешняя (I) и регулировочная (2) характеристики генератора