1.5 Контрольні питання

1. Що таке зовнішня характеристика трансформатора?

2. Як визначаються параметри схеми заміщення?

3. Що таке напруга короткого замикання?

4. Як проводиться дослід короткого замикання?

5. Що дозволяють визначити виміри, зроблені в досліді короткого замикання?

6. Намалюйте схему досліду холостого ходу.

7. Що таке струм холостого ходу?

8. Що дозволяють визначити виміри, зроблені в досліді холостого ходу?

9. Як визначається потужність втрат в обмотках трансформатора?

10. Як залежать від коефіцієнта навантаження трансформатора втрати в обмотках?

11. Як залежать від коефіцієнта навантаження трансформатора втрати в осерді?

12. Чому величина вихідної напруги трансформатора залежить від характеру навантаження?

13. Як розрахувати коефіцієнт корисної дії трансформатора?

14. Що таке магнітний потік розсіяння в трансформаторі?

15. Пояснити принцип дії трансформатора.

лабораторна рОбота № 2

ДОСЛІДЖЕННЯ ХАРАКТЕРИСТИК МАШИНИ ПОСТІЙНОГО СТРУМУ В ГЕНЕРАТОРНОМУ РЕЖИМІ

Мета роботи – експериментальне дослідження характеристик генератора постійного струму з незалежним збудженням, а також освоєння методів випробування електричних машин.

2.1 ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ

Основні частини машини: нерухомий статор, якір, що обертається, і щітково-колекторний вузол. Статор (рис. 2.1, а) складається із станини, головних і додаткових полюсів з обмотками. Станина 1 є порожнистим сталевим циліндром, на внутрішній поверхні якого закріпляються головні 2 і додаткові полюси 3. На головних полюсах 2 розміщується обмотка збудження 4, яка живеться постійним струмом і служить для створення основного магнітного поля, постійного в часі і нерухомого в просторі. Додаткові полюси 3 зі своєю обмоткою 5 призначені для зменшення іскріння на колекторі.

Рисунок 2.1 – Конструкція машини постійного струму

Якорем (рис.2.1. б) барабанного типа є циліндр, набраний з ізольованих один від одного листів електротехнічної сталі, з пазами на зовнішній поверхні. У пазах укладена обмотка 6 якоря, виготовлена з мідного ізольованого дроту. Ланцюг якоря – це головний ланцюг машини. Колектор 7, розташований на одному валу з якорем, є циліндр, що складається з мідних клиноподібних пластин, ізольованих один від одного і від валу. До пластин колектора припаяні початки і кінці секцій обмотки якоря. До колектора за допомогою пружини притискаються графітні, мідно-графітні щітки 8. Вони розташовані в спеціальних щіткотримачах (рис.2.1. в). Призначення щітково-колекторного вузла полягає в створенні ковзаючого контакту обмотки якоря, що обертається, із зовнішнім ланцюгом. У режимі двигуна перетворювати постійну напругу джерела живлення в змінний струм якоря для забезпечення постійного напряму крутячого моменту, а в режимі генератора перетворювати змінну ЕРС якоря в постійну напругу на щітках.

Генератор, в якому обмотка збудження отримує живлення від стороннього джерела струму (акумулятора, батареї або іншої машини постійного струму), називають генератором з незалежним збудженням. Якщо напруга на обмотку збудження подається з затискачів якоря того ж генератора, то його називають генератором з самозбудженням.

Про властивості генератора судять по характеристиках, що показують залежність між основними величинами, що визначають роботу машини. До основних характеристик генератора постійного струму відносяться:

а) характеристика холостого ходу;

б) зовнішня характеристика;

в) регулювальна характеристика;

г) характеристика короткого замикання

Характеристика холостого ходу відображує залежність напруги якоря від струму збудження при постійній частоті обертання і струмі навантаження рівному нулю.

При холостому ході машини, коли ланцюг навантаження розімкнений, напруга на затискачах якоря дорівнює ЕРС:

, В, (2.1)

де – постійна машини по ЕРС;

– частота обертання вала машини , рад/с.

– потік збудження.

Завдяки залишковому магнітному полю при напруга якоря рівна і характеристика не проходить через початок координат.

Характеристика холостого ходу дає уявлення про міру насичення сталі машини. По цій характеристиці можна також визначити, на яку номінальну напругу виготовлена машина.

Зовнішня характеристика виражає залежність напруги на затискачах генератора від струму навантаження при постійних значеннях частоти обертання і струму збудження.

У режимі навантаження напруга генератора:

, В, (2.2)

де – внутрішній опір ланцюга якоря, що складається з опору обмотки якоря, обмотки додаткових полюсів, опору щіток и колектора, Ом; – для генератора незалежного збудження, А.

Як видно з рівняння (2.2), напруга на затискачах генератора незалежного збудження при збільшенні струму навантаження зменшується по двох причинах:

1) із-за падіння напруги у внутрішньому опорі машини в ланцюзі якоря;

2) із-за зменшення ЕРС в результаті розмагнічуючої дії реакції якоря.

Зміна напруги генератора при переході від режиму номінального навантаження до режиму холостого ходу:

, В. (2.3)

Для генераторів з незалежним збудженням воно складає 5-15%.

Дуже важливою характеристикою генератора є його ККД:

, в.о., (2.4)

де – корисна потужність, що віддається генератором, Вт;

– потужність втрат в ланцюзі збудження, Вт;

– потужність втрат в ланцюзі якоря, Вт.

Формула (2.4) для розрахунку ККД генератора є наближеною, оскільки не враховує магнітні і механічні втрати. Зазвичай магнітні і механічні втрати в генераторах малі.

Регулювальна характеристика відображає залежність струму збудження від струму навантаження при постійних значеннях частоти обертання і напруги на затискачах генератора, тобто при і . Вона показує, яким чином слід регулювати струм збудження, щоб підтримувати постійною напругу генератора при зміні навантаження. З (2.2) видно, що із збільшенням струму якоря зростає падіння напруги , то для того, щоб напруга залишалася незмінною, потрібно одночасно із збільшенням струму якоря підвищувати ЕРС, збільшуючи струм збудження .

Характеристикою короткого замикання виражають залежність струму короткого замикання від струму збудження при постійному значенні частоти обертання і напрузі, рівній нулю, тобто при і .

При знятті характеристики короткого замикання величина струму короткого замикання не повинна перевищувати номінального значення. Оскільки струм збудження і відповідно магнітний потік при знятті характеристики дуже малі, то сталь машини не насичена, внаслідок чого характеристика короткого замикання є прямою лінією.