Паспортные данные генератора

Наименование	Тип	Заводской номер	UH, В	IЯН, А	PН, Вт	hН

2. Собрать схему (рис.1) для снятия характеристик генератора постоянного тока.

3. Снять характеристику холостого хода R = f(I_B) для генерато­ра с параллельным возбуждением при I_Я = 0; n = const. Для этого отключить нагрузку (разомкнуть рубильник QS2), полностью ввести реостат в цепи возбуждения R_B, замкнуть ключ (зашунтировать последовательную обмотку возбуждения С₁ С₂), запус­тить приводной двигатель Д, замкнув рубильник QF1. При по­мощи реостата R_B плавно увеличивая ток возбуждения I_Я от нуля до максимального значения (восходящая ветвь характеристи­ки х.х.), а затем плавно уменьшая ток возбуждения до нуля (нисхо­дящая ветвь характеристики хх), записать значения эдс якоря (показания вольтметра pV). Максимальным считать I_В, соот­ветствующий Е = 120В. Рекомендуется замеры проводить для обеих ветвей характеристики при одних и тех же значениях I_B с интервалом в 0,1 А. Результаты измерений занести в табл. З.

Таблица 3.

Данные для построения характеристики холостого хода.

Измерения	Измерено				Вычислено
	IB (A)	EЯ (В)			EСР (В)
		при IB (↑)	при IB (↓)
1.	0
2.	0,1
3.	0,2
4.	0,3
5.	0,5
6.	0,7

Снять внешнюю характеристику U = f (I_Я ) генератора с парал­лельным возбуждением при n = соnst; R_B = const; ключ К – замкнут.

Установить реостатом R_B при разомкнутом рубильнике QS2 напряжение на зажимах якоря, равное номинальному (U_H =115 В). Включить рубильник QS2. Изменяя при помощи реостата R_H ток якоря от нуля (в режиме хх) до I_{Я НОМ.} = 8,7 А, записать по­казания приборов в табл. 4. Аналогично снять внешнюю характе­ристику генератора со смешанным возбуждением (согласное вклю­чение) при разомкнутом ключе К. Для снятия внешней характе­ристики генератора со смешанным возбуждением (встречное включение) при разомкнутом ключе К поменять местами зажимы С₁ и С₂ последовательной обмотки.

Снятие внешних характеристик для генератора со смешан­ным возбуждением также начать с установки напряжения на за­жимах якоря, равного номинальному при разомкнутом рубильни­ке QS2. Результаты измерений занести в табл.4.

Таблица 4.

Данные для построения внешней характеристики.

Измерения	Параллельное возбуждение		Смешанное возбуждение
			согласное включение			встречное включение
	IЯ (А)	U (B)		IЯ (А)	U (B)		IЯ (А)	U (B)
1 2 …

5. Снять регулировочную характеристику генератора постоянного тока I_B = f (I_Я) при n = const; U = U_H = const.

Установив при холостом ходе (рубильник QS2 разомкнут) реостатом R_B напряжение на зажимах якоря U = U_НОМ = 115 В, включить рубильник QS2. Изменяя реостатом R_Н ток якоря от ну­ля (в режиме хх) до I_Я ном. = 8,7А добиваться регулировкой тока возбуждения реостатом R_B каждый раз равенства U = U_НОМ.

Регулировочную характеристику снять для генератора с па­раллельным возбуждением (ключ К замкнут); со смешанным воз­буждением (согласное включение) – ключ К разомкнут, конец после­довательной обмотки С₂ соединен с началом параллельной обмотки Ш₁; со смешанным возбуждением (встречное включе­ние) – ключ К разомкнут, поменять полярность последова­тельной обмотки С₁ С₂. Результаты измерений занести в таблицу 5.

Таблица 5.

Данные для построения регулировочной характеристики.

Измерения	Параллельное возбуждение		Смешанное возбуждение
	IЯ (А)	IB (А)	согласное включение		встречное включение
			IЯ (А)	IB (A)	IЯ (А)	IB (A)
1 2 …

Содержание отчета.

1. Цель работы.

2. Данные о приборах и паспортные данные генератора.

3. Схемы всех опытов. Таблицы с результатами опытов и расче­тами.

4. Характеристика холостого хода Е = f (I_B) , внешние характе­ристики U = f (I_Я) и регулировочные характеристики

I_B = f (I_Я) для генератора с параллельным и смешанным возбуждением (согласное и встречное включение).

Краткие сведения из теории.

Основными характеристиками генераторов постоянного тока являются характеристика холостого хода, внешняя и регулиро­вочные характеристики.

Характеристика холостого хода Е = f (I_B) дает зависи­мость эдс генератора от тока возбуждения при неизменном чис­ле оборотов n = n_B = const и при отсутствии нагрузки I_Я = 0. На рис.3 показана характеристика холостого хода генератора с независимым возбуждением.

Рис. 3. Характеристика холостого хода генератора постоянного тока

Опытная характеристика холостого хода, снятая при плав­ном изменении тока возбуждения от нуля до максимума и снова до нуля представляет собой петлю гистерезиса. Во всех расче­тах ее представляют одной средней кривой.

При холостом ходе и постоянной скорости вращения генера­тора имеем E º Ф (т.к. Е = С_Е× n× Ф при n = const, Е = КФ или E º Ф). Следовательно, характеристика холостого хода гене­ратора, представляющая собой зависимость Е = f (I_B), дает нам в то же время зависимость (в соответствующем масштабе) Ф = f (I_B), т.е, кривую намагничивания машины.

В самом деле, точка С характеристики холостого хода при I_В = 0 характеризует величину потока остаточного магнетизма Ф_ОСТ. Обычно Ф_ОСТ. = 2 ¸ 5% от номинального потока машины. Восходящая и нисходящая ветви характеристики холостого хода ограничивают некоторую площадь. Это, как известно, объясняет­ся явлением гистерезиса и говорит о свойствах стали полюсов. Наконец, по положению на характеристике холостого хода точки N, соответствующей номинальной эдс, можно судить о степени насы­щения магнитной цепи машины. Обычно эта точка лежит на переги­бе или так называемом колене кривой. Это объясняется тем, что работа на прямолинейной части кривой вызвала бы неустойчивое напряжение, а работа за перегибом, т.е. в насыщенной части кривой, ограничивала бы возможность регулирования напряжения.

Внешняя характеристика U = f (I_Я) представляет собой зависимость напряжения на зажимах генератора от тока якоря I_я при постоянном токе возбуждения I_B и при постоянном числе оборотов.

Рис. 4. Внешняя характеристика генератора постоянного тока

В зависимости от способа возбуждения внешняя характерис­тика будет иметь тот или иной вид. На рис. 4. приведена внеш­няя характеристика, соответствующая генератору с независимым возбуждением. Внешняя характеристика рис.4 показывает, что напряжение на зажимах нерегулируемого генератора при увеличении тока нагрузки понижается. Понижение напряжения происходит из-за увеличения падения напряжения во внутреннем сопротивле­ниии цепи якоря I_Я R_Я и от уменьшения эдс вследствие реакции якоря при нагрузке

U = E – I_Я × R_Я .

Сопротивление цепи якоря R_Я включает в себя последовательно соединенные: сопротивление ветвей обмоток, сопротивление сколь­зящих контактов между коллектором и щетками и сопротивление включенных последовательно с якорем специальных обмоток (например, обмотки дополнительных полюсов). Внешняя характеристика имела бы вид прямой (а), если бы эдс при нагрузке не изменя­лась. Вследствие же реакции якоря регулирующий поток возбуж­дения и, следовательно, эдс якоря уменьшается. Заметное умень­шение потока и эдс якоря происходит при нагрузках, больших но­минальной.

При нормальной нагрузке напряжение генератора на 5–10% меньше напряжения при холостом ходе (эдс якоря).

При уменьшении сопротивления нагрузки до нуля машина пере­ходит в режим короткого замыкания, при этом ток в якоре дости­гает наибольшего значения I_К =Е/R_Я, опасного для целости обмотки, коллектора и щеток.

Для поддержания постоянства напряжения генератора необхо­димо регулировать ток возбуждения. Зависимость тока возбужде­ния от тока якоря I_B = f (I_Я) при постоянном напряжении называется регулировочной характеристикой (рис.5).

Рис. 5. Регулировочная характеристика генератора постоянного тока.

Генераторы с независимым возбуждением применяются в тех случаях, когда необходимо регулировать напряжение от значений близких к нулю, до номинальной величины. Это имеет место при регулировании скорости вращения двигателя, с помощью изменения подводимого к ним напряжения, осуществляемого по схеме генера­тор-двигатель. Необходимость отдельного источника питания обмот­ки возбуждения является недостатком генераторов с независимым возбуждением. Поэтому чаще применяются само возбуждающие генерато­ры.

При самовозбуждении ток для питания обмотки возбуждения ге­нератора поступает от якоря генератора. Самовозбуждение возможно как при параллельном, так и при последовательном соединении обмо­ток возбуждения с якорем. Процесс самовозбуждения протекает сле­дующим образом. В массивной части магнитной цепи машины, по обмотке возбуждения которой хотя бы раз протекал ток, всегда имеется не­большой поток остаточного намагничивания, составляющий – 2–5% от номинального потока. При вращении якоря, витки обмотки якоря бу­дут пересекать магнитные линии остаточного потока, в результате чего в якоре будет наводиться эдс. Под действием этой эдс в це­пи обмотки возбуждения возникает ток, который при правильном сое­динении обмотки возбуждения к зажимам якоря увеличивает остаточ­ный магнитный поток полюсов. Наводимая эдс в якоре увеличивается, что ведет к дальнейшему увеличению тока в обмотке возбуждения и новому увеличению потока и эдс. Рост эдс от тока возбуждения ма­шины с насыщением магнитной цепи замедляется. Так как падение напряжения по обмотке возбуждения пропорционально току, то когда это падение напряжения становится равным эдс якоря, процесс са­мовозбуждения заканчивается. Самовозбуждение генератора становит­ся невозможным, если магнитная цепь генератора размагнитилась.

Для получения остаточного потока намагничивания нужно про­пустить ток через обмотку возбуждения от постоянного источника, Самовозбуждение генератора также невозможно, если обмотка возбуж­дения присоединена к якорю так, что возникающий в первый момент ток от остаточной эдс создает поток, направленный навстречу остаточному потоку полюсов.

Кроме этих двух условий, т.е. наличия поля остаточного на­магничивания и правильного присоединения обмотки возбуждения к якорю, необходимо выполнение третьего условия, связанного с величиной сопротивления цепи возбуждения (R_B < R_КР).

ТЕСТ К ЗАЧЕТУ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ № 10

УКАЖИТЕ НОМЕР ПРАВИЛЬНОГО ОТВЕТА:

1. В обмотке якоря генератора постоянного тока индуцируется ЭДС

1. постоянная 2) переменная

2. Коллектор в режиме генератора служит для

1. смены направления тока 2) создания магнитного потока

3) преобразования переменной ЭДС в постоянную

4) изменения величины напряжения

3. При постоянных оборотах и напряжении снимается характеристика

1. холостого хода 3) внешняя

2. регулировочная

4. Внешняя характеристика генератора с параллельным возбуждением представлена кривой

1. а

2. б

3. в

4. г

5. Характеристика генератора со смешанным возбуждением (встречное включение) представлена кривой

1. а

2. б

3. в

4. не показана

6. При токе возбуждения I_В > I_{В ном} характеристика Ф (I_В) представлена участком

1. а

2. б

3. в

7. Генератор с параллельным возбуждением имеет параметры: Е_Я = 100 В; I_Я = 10 А; R_Я = 2 Ом; R_В = 100 Ом. Показания амперметров А_В и А_Н соответственно

1. 1,0 А; 11 А

2. 1,0 А; 9 А

3. 0,8 А; 10 А

4. 0,8 А; 9,2 А

8. При разомкнутом ключе К вольтметр показывает 110 В. При смене местами зажимов С₁ и С₂ его показание

1. 0 В

2. 20 В

3. 80 В

4. 110 В