2.1. Цель работы.

     2.1.1. Рассчитать к.п.д. и определить потери напряжения энергетической установки. Построить практическую диаграмму ЭДС синхронного генератора при различных видах нагрузки.

     2.2.План  работы.

     2.2.1. Определяем к.п.д. энергетической  установки при различных коэффициентах нагрузки. К.п.д. рассчитываем по формуле -  .100,

     где .

     R_{ротора генератора} = 2 Ом. 

  Перед подключением стенда к  питающей сети убедиться, что все тумблеры находятся в положении выкл., ручки потенциометров в крайнем левом положении (против часовой стрелки), переключатель SA5 (COS φ) в положении – R 1.0, а переключатель SA6 (K_L) в положении – 0.3.

     Включите  стенд автоматическим выключателем POWER. Проконтролировать наличие напряжения по свечению светодиодов, расположенных  над автоматическим выключателем. После прохождения приветственной надписи и появления на всех цифровых приборах нулевых показаний измеряемых величин стенд готов к работе. Подключите МПСО к персональному компьютеру проводом USB. Запустите программу osc32 и загрузите профиль 1.

     Включите  инвертор 1 тумблером SА1. Затем, плавно вращая ручку PR1 по часовой стрелке, задайте скорость вращения генератора G1 равной 100 rad/s (скорость контролировать по индикатору BR1). Подключить обмотку ротора генератора G1 к PWM1 тумблером SA7 (перевести тумблер в верхнее положение). Включить PWM1 – перевести тумблер SA3 в положение ON. Ручкой RP3 установить номинальный ток возбуждения – 9А. Подключить нагрузку – перевести тумблеры SA9,SA10 и SA12 в верхнее положение. Выходное напряжение генератора G1 и ток нагрузки контролировать в соответствующих окнах программы OSC32. Снять необходимые данные для расчета к.п.д. генератора при разных коэффициентах нагрузки, устанавливая переключатель K_L в положения 0.3, 0.6 и 0.8, поддерживая постоянной скорость вращения генератора. Выключить стенд, следуя пункту 1.2.5. По полученным данным рассчитать к.п.д. генератора при различных коэффициентах нагрузки.

     2.2.2. Определить потери напряжения энергетической установки по изменению напряжения на выходе генератора при отключении нагрузки.   

     3. Лабораторная работа №3

     Изучение  способов синхронизации  энергетических установок  между собой и  с сетью.

3.1. Цель работы.

     3.1.1. Получение практических навыков  синхронизации энергетических установок  между собой и с сетью методами точной синхронизации и самосинхронизации.

     3.2. План работы.

     3.2.1. Синхронизация энергетической установки с сетью методом точной синхронизации.

     Для точной синхронизации энергетической установки использован ламповый синхроскоп, лампы которого соединены по схеме ”на погасание”.  При включении энергетической установки на параллельную работу с сетью необходимо соблюдение следующих условий: ЭДС генератора должна быть равна напряжению сети, частота генератора и частота напряжения сети должны быть равны, ЭДС генератора должна находиться в противофазе с напряжением сети, чередование фаз генератора должно соответствовать чередованию фаз сети.

     Приведение  генератора в состояние, удовлетворяющее  перечисленным условиям, называется синхронизацией. Соблюдение условий синхронизации проверяется с помощью синхроноскопа. При использовании синхроноскопа по схеме ”на погасание” каждая лампа включается в разрыв определенной фазы. В этом случае момент  синхронизации соответствует одновременному погасанию всех трех ламп. При несоблюдении условий синхронизации лампы часто вспыхивают и гаснут, однако по мере приближения генератора к условиям синхронизации вспыхивание ламп становится все реже. Перед подключением стенда к питающей сети убедиться, что все тумблеры находятся в положении выкл., ручки потенциометров в крайнем левом положении (против часовой стрелки), переключатель SA5 (COS φ) в положении – R 1.0, а переключатель SA6 (K_L) в положении – 0.3. Подключите лампы синхроноскопа к разрыв определенной фазы по схеме ”на погасание” (рис.1). Включите стенд автоматическим выключателем POWER. Подключите МПСО к персональному компьютеру проводом USB. Запустите программу osc32 и загрузите профиль 2. Включите инвертор1 тумблером SА1. Затем, плавно вращая ручку PR1 по часовой стрелке, задайте скорость вращения генератора равной 100 rad/s (скорость контролировать по индикатору BR1). Для питания обмотки возбуждения генератора используется PWM1. Подключить обмотку ротора генератора G1 к PWM1 тумблером SA7 (перевести тумблер в верхнее положение). Включить PWM1 – перевести тумблер SA3 в положение ON. Увеличиваем ток возбуждения ротора генератора ручкой PR3 и добиваемся равенства напряжения сети и напряжения на выходе генератора. Выходное напряжение генератора G1 и напряжение сети контролировать в соответствующих окнах программы OSC32. Тумблером SA10 включаем пускатель К2. Включаем автоматический выключатель QF2. Лампы синхроноскопа начинают вспыхивать. Плавным вращением ручки RP1, по синхроноскопу, добиваемся равенства частоты напряжения генератора и частоте напряжения сети. Когда вспыхивание ламп становится настолько редкими, что пауза между ними продолжается не менее 5 секунд, следует в момент погасания ламп кнопкой SB1 включить пускатель К1, подключающий генератор к сети на параллельную работу.

     3.2.1.1. После выполнения опыта выключить  стенд в следующей последовательности:

       Отключить пускатель К1 кнопкой  SB2.

       Отключить пускатель К2 – перевести  тумблер SA10 в нижнее положение.

       Уменьшить ток возбуждения генератора  G1 до нуля -  перевести ручку RP3 в крайнее левое положение (против часовой стрелки).

       Выключить PWM1 - тумблер SA3 в положение  выкл.

       Отключить обмотку возбуждения  генератора G1 от PWM1 - тумблер SA7 в положение выкл.

       Остановить приводной двигатель  M1 - ручку RP1 в крайнее левое положение (против часовой стрелки).

       Выключить инвертор 1 - тумблер SA1 в положение выкл.

       Обесточить стенд - тумблер POWER в положение выкл.

     3.2.2. Синхронизация энергетической установки с сетью методом самосинхронизации.

     Процесс самосинхронизации генератора производится следующим образом. Ротор генератора разворачивается приводным двигателем до частоты вращения, близкой к синхронной и без возбуждения включается в сеть, после чего в ротор подается возбуждение. Возникающие в генераторе электрические моменты обеспечивают подтягивание ротора к синхронной частоте вращения и его втягивание в синхронизм.

     Перед подключением стенда к питающей сети убедиться, что все тумблеры находятся в положении выкл., ручки потенциометров в крайнем левом положении (против часовой стрелки), переключатель SA5 (COS φ) в положении – R 1.0, а переключатель SA6 (K_L) в положении – 0.3. Подключите лампы синхроноскопа к разрыв определенной фазы по схеме ”на погасание” (рис.1). Включите стенд автоматическим выключателем POWER. Подключите МПСО к персональному компьютеру проводом USB. Запустите программу osc32 и загрузите профиль 2. Включите инвертор1 тумблером SА1. Затем, плавно вращая ручку PR1 по часовой стрелке, задайте скорость вращения генератораG1 равной 100 rad/s (скорость контролировать по индикатору BR1). Включаем автоматический выключатель QF2. Тумблером SA10 включаем пускатель К2, кнопкой SB1 включить пускатель К1, подключающий генератор к сети. Подключить обмотку ротора генератора G1 к PWM1 тумблером SA7 (перевести тумблер в верхнее положение). Включить PWM1 – перевести тумблер SA3 в положение ON. Увеличиваем ток возбуждения ротора генератора ручкой PR3 и добиваемся втягивания генератора в синхронизм.

     3.2.2.1. После проведения опыта выключаем  стенд, следуя указаниям пункта 3.2.1.1.

     3.2.3. Синхронизация энергетических установок между собой методом точной синхронизации.

     Перед подключением стенда к питающей сети убедиться, что все тумблеры находятся в положении выкл., ручки потенциометров в крайнем левом положении (против часовой стрелки), переключатель SA5 (COS φ) в положении – R 1.0, а переключатель SA6 (K_L) в положении – 0.3. Подключите лампы синхроноскопа в разрыв определенной фазы по схеме ”на погасание” (рис.2). Включите стенд автоматическим выключателем POWER. Подключите МПСО к персональному компьютеру проводом USB. Запустите программу osc32 и загрузите профиль 3. Включите инвертор 1 тумблером SА1. Затем, плавно вращая ручку PR1 по часовой стрелке, задайте скорость вращения генератора G1 равной 100 rad/s (скорость контролировать по индикатору BR1). Подключить обмотку ротора генератора G1 к PWM1 тумблером SA7 (перевести тумблер в верхнее положение). Включить PWM1 – перевести тумблер SA3 в положение ON. Увеличиваем ток возбуждения ротора генератора ручкой PR3 до 5А. Включите инвертор 2 тумблером SА2. Затем, плавно вращая ручку PR2 по часовой стрелке, задайте скорость вращения генератора равной 100 rad/s (скорость контролировать по индикатору BR2). Подключить обмотку ротора генератора G2 к PWM2 тумблером SA8 (перевести тумблер в верхнее положение). Включить PWM2 – перевести тумблер SA4 в положение ON. Увеличиваем ток возбуждения ротора генератора G2 ручкой PR4 до 5А. Тумблером SA10 включаем пускатель К2. Лампы синхроноскопа начинают вспыхивать. Выходное напряжение генераторов контролировать в соответствующих окнах программы OSC32. Плавным вращением ручки RP2, по синхроноскопу, добиваемся равенства частот напряжения генератора  G1 и генератора G2. Когда вспыхивание ламп становится настолько редкими, что пауза между ними продолжается не менее 5 секунд, следует в момент погасания ламп тумблером SA11 включить пускатель К3.

     3.2.3.1. После выполнения опыта выключить стенд в следующей последовательности:

       Отключить пускатель К3 – перевести  тумблер SА11 в нижнее положение.

       Отключить пускатель К2 – перевести тумблер SA10 в нижнее положение.

       Уменьшить ток возбуждения генератора  G1 до нуля -  перевести ручку RP3 в крайнее левое положение (против часовой стрелки).

       Выключить PWM1 - тумблер SA3 в положение  выкл.

       Отключить обмотку возбуждения генератора G1 от PWM1 - тумблер SA7 в положение выкл.

       Остановить приводной двигатель  M1 - ручку RP1 в крайнее левое положение (против часовой стрелки).

       Выключить инвертор 1 - тумблер SA1 в положение выкл.

       Уменьшить ток возбуждения генератора G2 до нуля -  перевести ручку RP4 в крайнее левое положение (против часовой стрелки).

       Выключить PWM2 - тумблер SA4 в положение  выкл.

       Отключить обмотку возбуждения  генератора G2 от PWM2 - тумблер SA8 в положение выкл.

       Остановить приводной двигатель M2 - ручку RP2 в крайнее левое положение (против часовой стрелки).

       Выключить инвертор 2 - тумблер SA2 в положение выкл.

       Обесточить стенд - тумблер POWER в положение выкл.

     3.2.4. Синхронизация энергетических установок между собой методом самосинхронизации.

     Перед подключением стенда к питающей сети убедиться, что все тумблеры находятся в положении выкл., ручки потенциометров в крайнем левом положении (против часовой стрелки), переключатель SA5 (COS φ) в положении – R 1.0, а переключатель SA6 (K_L) в положении – 0.3. Подключите лампы синхроноскопа в разрыв определенной фазы по схеме ”на погасание” (рис.2). Включите стенд автоматическим выключателем POWER. Подключите МПСО к персональному компьютеру проводом USB. Запустите программу osc32 и загрузите профиль 3. Включите инвертор 1 тумблером SА1. Затем, плавно вращая ручку PR1 по часовой стрелке, задайте скорость вращения генератора G1 равной 100 rad/s (скорость контролировать по индикатору BR1). Подключить обмотку ротора генератора G1 к PWM1 тумблером SA7 (перевести тумблер в верхнее положение). Включить PWM1 – перевести тумблер SA3 в положение ON. Увеличиваем ток возбуждения ротора генератора ручкой PR3 до 5А. Включите инвертор 2 тумблером SА2. Затем, плавно вращая ручку PR2 по часовой стрелке, задайте скорость вращения генератора равной 100 rad/s (скорость контролировать по индикатору BR2). Включаем пускатель К2 тумблером SA10. Включаем пускатель К3 тумблером SA11. Подключить обмотку ротора генератора G2 к PWM2 тумблером SA8 (перевести тумблер в верхнее положение). Включить PWM2 – перевести тумблер SA4 в положение ON. Увеличиваем ток возбуждения ротора генератора ручкой PR4 и добиваемся втягивания генераторов в синхронизм.

     3.2.4.1. После проведения опыта выключить  стенд следуя указаниям пункта  3.2.3.1. 

     4. Лабораторная работа №4

     Исследование  трехфазной энергетической установки включенной на параллельную работу с сетью.