2 Методика выполнения работы

2.1 Измерительные приборы и реостаты выбирают, исходя из паспортных данных генераторов с учетом, что на его возбуждение требуется 2...3% от номинальной мощности. Записать паспортные данные генератора.

В работе используется генератор смешанного возбуждения, который приводится во вращение синхронным двигателем с постоянной частотой вращения n = n_н = const.

2.2 Собрать схему по рис. 1а.

Привести генератор во вращение и осуществить его возбуждение. Генератор параллельного возбуждения относится к генераторам с самовозбуждением.

Для самовозбуждения генератора параллельного возбуждения необходимо выполнить ряд условий. Прежде всего необходимо, чтобы в стали полюсов имелся небольшой (2...3% от номинального) магнитный поток остаточного намагничивания . Этот поток в якорной обмотке вращающегося генератора наводит ЭДС .

Рисунок 1 – Схема испытания генератора параллельного а),

смешанного б) возбуждения

Под действием в цепи возбуждения протекает небольшой ток возбуждения, который создает добавочный поток намагничивания .

Генератор возбудится, если результирующий магнитный поток увеличится: это приводит к росту индуктируемой в якоре ЭДС и соответственно вызывает дальнейшее увеличение тока возбуждения и потока намагничивания и т.д.

Если направление тока в обмотке возбуждения такое, что добавочный магнитный поток уменьшает результирующий магнитный поток, то генератор не возбудится. Следовательно, второе условие самовозбуждения является увеличение результирующего магнитного потока добавочным потоком .

В противном случае необходимо изменить направление тока в обмотке возбуждения.

Процесс самовозбуждения происходит, пока падение напряжения в цепи возбуждения меньше напряжения на зажимах якоря и заканчивается при

,

где сопротивление цепи возбуждения (обмотки возбуждения и регулировочного реостата ).

При этом сопротивление цепи возбуждения меньше критического – третье условие самовозбуждения.

Значение определяется через тангенс угла наклона касательной к начальной части характеристики холостого хода.

Генератор может не возбудиться, если отсутствует магнитный поток остаточного намагничивания. В этом случае генератор необходимо намагнитить, пропустив по обмотке возбуждения постоянный ток от постороннего источника.

2.3 Характеристику холостого хода генератора параллельного возбуждения снимают по схеме рис.1,а при отключенном сопротивлении нагрузки .

Характеристика холостого хода генератора, представляющая собой зависимость ЭДС генератора от тока возбуждения при и , по своему виду повторяет кривую намагничивания машины и является нелинейной вследствие насыщения магнитной цепи.

Результаты измерений занести в табл.1.

Таблица 1

2.4 Внешние характеристики снимают при и .

При снятии характеристики при возрастающей нагрузке генератор приводят во вращение с номинальной частотой вращения и возбуждают на холостом ходу до номинального значения напряжения . Затем увеличивают ток якоря до номинального значения, результаты 5...6 замеров заносят в табл.2.

Таблица 2

Режим

Возрастающая нагрузка

Убывающая нагрузка

Внешнюю характеристику при убывающей нагрузке снимают, приняв в качестве исходной точку с номинальным током и номинальным напряжением. Соответствующее этому режиму сопротивление в процессе испытания оставляют постоянным. Затем постепенно уменьшают ток нагрузки до нуля, результаты 5...6 замеров заносят в табл.2.

При увеличении нагрузки напряжение генератора параллельного возбуждения уменьшается под влиянием трех факторов: реакции якоря, падения напряжения в якорной цепи, а также вследствие уменьшения тока возбуждения пропорционально напряжению .

При значительном уменьшении сопротивления нагрузочного реостата напряжение снижается так быстро, что вместе с ним уменьшается и ток нагрузки, проходя через критическое значение. Это объясняется следующим образом. При уменьшении сопротивления нагрузочного реостата ток стремится расти, но указанные выше три причины вызывают снижение напряжения. Пока магнитная система генератора насыщена, ЭДС якоря уменьшается незначительно, и ток нагрузки растет. При переходе магнитной системы генератора в ненасыщенное состояние преобладающее значение получают факторы, вызывающие снижение напряжения. Ток начинает уменьшаться и при коротком замыкании достигает значения , определяемого потоком остаточного намагничивания, так как в этом режиме и .

При убывающей нагрузке снижаются размагничивающее действие реакции якоря, падение напряжения в цепи якоря и увеличивается ток возбуждения. Поэтому напряжение генератора возрастает.

Реакцией якоря называется воздействие МДС якоря на МДС основных полюсов. При расположении щеток на геометрической нейтрали в генераторе действует поперечная МДС (реакции) якоря. При сдвиге щеток с нейтрали по ходу вращения генератора появляется продольно-размагничивающая МДС якоря. Такой сдвиг щеток применяют для улучшения коммутации (безыскровой работы щеток).

2.5 Регулировочную характеристику при и получают по схеме рис.1а. При холостом ходе генератора устанавливают номинальное напряжение и показания приборов заносят в табл. 3. Затем увеличивают ток нагрузки до номинального значения тока якоря и увеличением тока возбуждения поддерживают номинальное напряжение. Результаты 5...6 замеров заносят в табл.3.

Таблица 3

При увеличении тока нагрузки ток возбуждения увеличивают, чтобы компенсировать влияние реакции якоря и падение напряжения в цепи якоря.

2.6 Испытание генератора смешанного возбуждения проводят по схеме рис. 1,б при согласном включении обмоток возбуждения: шунтовой Ш1-Ш2 (параллельной) и сериесной С1-С2 (последовательной).

Согласованность включения обмоток возбуждения генератора проверяют опытным путём следующим образом. Генератор приводят во вращение с номинальной частотой вращения и на холостом ходу возбуждают до номинального напряжения. С помощью реостата нагружают генератор до тока и замеряют напряжение на его зажимах. Затем меняют местами провода, подходящие к выводам С1 и С2 последовательной обмотки возбуждения; генератор приводят во вращение с , возбуждают на холостом ходу до , устанавливают тот же ток нагрузки и снова замеряют напряжение. Бóльшее значение напряжения генератора соответствует согласному включению обмоток возбуждения.

Внешние характеристики генератора смешанного возбуждения снимают при согласованном включении обмоток возбуждения при возрастающей и убывающей нагрузках. Методика получения характеристик аналогична методике испытания генератора параллельного возбуждения. Результаты измерений занести в таблицу, аналогичную табл. 2.

У генератора смешанного возбуждения последовательная обмотка возбуждения имеет положительное свойство – ее МДС компенсирует размагничивающее действие МДС реакции якоря и падение напряжения в цепи якоря. Поэтому последовательная обмотка возбуждения служит для уменьшения изменения напряжения генератора при колебаниях тока нагрузки. При этом ее МДС складывается с МДС параллельной обмотки возбуждения, и магнитный поток в генераторе увеличивается, растет ЭДС, что способствует стабилизации напряжения генератора. Такое включение обмоток возбуждения называют согласным.