3 Содержание отчёта

3.1 Изобразить принципиальные электрические схемы синхронных машин нормального и обращенного исполнения.

3.2 Изобразить схематические разрезы роторов явнополюсного и неявнополюсного.

3.3 Вычертить развернутую электрическую схему двухслойной обмотки; фазы соединить «звездой» и расставить направление тока во всех катушках.

4 Вопросы для подготовки к зачёту

4.1 Из каких основных частей состоит синхронная машина?

4.2 Назовите разновидности роторов и области их применения.

4.3 Для чего служит возбудитель и что он собой представляет по конструкции?

4.4 Как устроена синхронная машина обращенного исполнения?

4.5 Каков принцип действия синхронного генератора?

4.6 За счет чего вращается ротор синхронного двигателя?

4.7 От чего зависит частота вращения синхронного двигателя?

4.8 Что такое шаг обмотки, полюсное деление, фазная зона, число пазов на полюс и фазу, катушечная группа?

4.9 Каковы преимущества двухслойных обмоток перед однослойными?

4.10 Как выбираются начала фаз обмотки?

4.11 Каковы особенности обмоток с дробным числом пазов на полюс и фазу? Когда применяют такие обмотки?

Трёхфазный синхронный генератор

Цель работы: экспериментальное определение и изучение основных характеристик синхронного генератора.

1 Программа работы

1.1 Ознакомиться с лабораторным стендом, с маркировкой выводов обмоток синхронного генератора и возбудителя. Записать паспортные данные генератора.

1.2 Снять характеристику холостого хода.

1.3 Снять характеристики одно-, двух- и трехфазного установившегося короткого замыкания генератора.

1.4 Снять внешние характеристики генератора при активной и активно-индуктивной нагрузках.

1.5 Снять регулировочные характеристики генератора при активной нагрузке.

2 Методика выполнения работы

2.1 Объектом исследования является синхронный генератор нормального исполнения. Начала фаз обмотки статора обозначены С1, С2, С3; концы фаз соединены в «звезду». Выводы обмотки ротора (индуктора) обозначены И1, И2. Возбудитель представляет собой генератор постоянного тока параллельного возбуждения с выводами обмоток якоря Я1, Я2 и возбуждения Ш1, Ш2. Генератор приводится во вращение синхронным двигателем обращенного исполнения.

2.2 Характеристика холостого хода представляет собой зависимость ЭДС генератора Е₀ от тока возбуждения I_В при токе якоря (нагрузки) и . Характеристику холостого хода снимают по схеме рис. 15. Снятие характеристики целесообразно начать с тока возбуждения, при котором . Плавно уменьшая ток возбуждения до нуля, записывают показания приборов с интервалом 20...30 В, при этом обязательны замеры при Е =U_н и Е₀=Е_ост при I_В =0. Результаты 5...7 измерений заносят в табл. 18.

Таблица 18

Рисунок 15 – Схема испытания синхронного генератора

По данным табл. 18 строят характеристику холостого хода, которая является нелинейной из-за насыщения магнитной цепи. Номинальное напряжение генератора соответствует середине перегиба.

2.3 Характеристика короткого замыкания представляет собой зависимость установившегося тока короткого замыкания I_К генератора от тока возбуждения I_B при и U=0. Характеристики короткого замыкания снимают по схеме рис.15 при замкнутых накоротко одной, двух или трех фазах якорной обмотки. После приведения генератора во вращение измеряют I_К при I_В = 0 плавно увеличивают ток возбуждения до тех пор, пока ток короткого замыкания не достигнет номинального значения I_К = I_В. Результаты двух измерений для каждого варианта короткого замыкания заносят в табл. 19.

Таблица 19

	Однофазное к.з.		Двухфазное к.з.		Трёхфазное к.з.
	0		0		0

По данным табл. 19 строят характеристики короткого замыкания. Характеристики имеют прямолинейный вид. Это объясняется тем, что ток короткого замыкания представляет собой практически индуктивный ток, если пренебречь малым активным сопротивлением якорной обмотки генератора. Созданная этим током продольная размагничивающая МДС реакции якоря значительно ослабляет действие МДС обмотки возбуждения, вследствие этого магнитная система генератора не насыщена. В ненасыщенной машине ЭДС якоря пропорциональна току возбуждения. Приняв, что индуктивное сопротивление машины постоянно, получим прямопропорциональную зависимость между током якоря I_К и током возбуждения I_В.

При одном и том же значении тока короткого замыкания ток возбуждения увеличивается с увеличением числа накоротко замкнутых фаз. Это происходит вследствие того, что с увеличением числа замкнутых фаз увеличивается действие продольно-размагничивающей МДС реакции якоря, для компенсации которой требуется большее значение МДС обмотки возбуждения и, следовательно, тока возбуждения.

Реакция якоря – это воздействие первой гармоники МДС якоря на первую гармонику МДС обмотки возбуждения (полюсов).

Внешняя характеристика генератора представляет зависимость напряжения генератора U от тока нагрузки I_Я при , , . Внешние характеристики снимают (по схеме рис. 15) при активной и активно-индуктивной нагрузках следующим образом.

После пуска в ход приводного двигателя без нагрузки возбуждают генератор, регулируя I_В, до номинального напряжения U_н. Это исходная точка характеристики. Затем, изменяя нагрузочное сопротивление R2, увеличивают ток до номинального значения, поддерживая I_В = const. В процессе опыта снимают 5...6 точек, результаты измерений заносят в табл. 20.

Для получения внешней характеристики при активно-индуктивной нагрузке дополнительно используется реактивная катушка.

Таблица 20

Условия опыта	Измеряемые величины	Данные опыта

По данным табл. 20 строят внешние характеристики синхронного генератора. При чисто активной нагрузке ( ) напряжение с увеличением тока нагрузки снижается из-за падения напряжения на активном сопротивлении, индуктивном сопротивлении рассеяния обмотки якоря и влияния поперечной реакции якоря. При активно-индуктивном характере нагрузки появляется дополнительный фактор – продольно-размагничивающая МДС реакции якоря, уменьшающая результирующую МДС машины и магнитный поток, что вызывает большее снижение напряжения при увеличении нагрузки.

Регулировочная характеристика генератора представляет собой зависимость тока возбуждения I_В от тока нагрузки I_Я при , , .

Для получения характеристики генератор приводят во вращение, возбуждают на холостом ходу до U_н, записывают показания приборов – это исходная точка. Затем постепенно нагружают генератор до номинального тока I_н, одновременно увеличивая I_В так, чтобы напряжение оставалось постоянным ( ). Результаты 5...6 замеров заносят в табл. 21.

Таблица 21

Условия опыта	Измеряемые величины	Данные опыта

По результатам табл.21 строят регулировочную характеристику. При чисто активной нагрузке для компенсации падения напряжения на активном сопротивлении, на индуктивном сопротивлении рассеяния обмотки якоря, а также размагничивающего действия поперечной реакции якоря необходимо увеличивать ток возбуждения I_В при увеличении тока нагрузки. При активно-индуктивной нагрузке продольно-размагничивающая реакция якоря стремится в большей мере снизить напряжение генератора, чем при . Поэтому необходим бóльший ток возбуждения, и регулировочная характеристика проходит выше, чем при .