8. Почему при перегрузках ад работает с малым значением

Список рекомендуемой литературы

М.М. Кацман, «Электрические машины»

А.А. Дайлидко «Электрические машины тягового подвижного

состава».

Лабораторная работа №6

Испытание синхронного генератора

Цель работы: Изучить устройство синхронного генератора и

приобрести практические навыки в сборке схем и снятии

характеристик. Получить элементарное подтверждение теоретическим

сведениям о свойствах синхронного генератора

Оборудование, принадлежности:

Наименование

Двигатель

тока

Тип

постоянного П-31

Технические данные

Трехфазный

генератор

Вольтметр

синхронный СГ

Vн=220В N=1500 об/мин

0-150В

М 340

Автотрансформатор

РНО-250-5 0-250В

Амперметр

тока

постоянного М 362

0-3А

Амперметр

тока

постоянного Э 30

0-2А

Вольтметр

Ваттметр

Частотомер

Э 30

Д 341

Д 340

0-250В

0-1кВт

45-55Гц

6*100Вт

Ламповый реостат

Теоретические сведения

Свойства

синхронного

генератора

определяются

характеристиками холостого хода, короткого замыкания, внешними и

регулировочными.

1

0

в.0

1

const. Если характеристики х.х. различных синхронных генераторов

изобразить в относительных единицах Е* = f (I ), то эти

в*

характеристики мало отличаются друг от друга и будут очень схожи с

нормальной характеристикой х.х. (риc. 1), которую используют при

расчетах синхронных машин:

E*

0,58 1,0 1,21 1,33 1,40 1,46 1,51

Iв*

0,5

1,0 1,5 2,0 2,5

3,0

3,5

Здесь E = Е / U1ном — относительная ЭДС фазы обмотки

*

0

статора;

Iв* = I /Iв0ном — относительный ток возбуждения; Iв0ном — ток

в0

возбуждения в режиме х.х., соответствующий ЭДС х.х. Е = U1ном

0

Характеристика

короткого

замыкания.

Характеристику

трехфазного к.з. получают следующим образом: выводы обмотки

статора замыкают накоротко и при вращении ротора с частотой

вращения n постепенно увеличивают ток возбуждения до значения,

1

при котором ток к.з. превышает номинальный рабочий ток статорной

обмотки не более чем на 25% (I = l,25 I1ном). Так как в этом случае

1к

ЭДС обмотки статора имеет значение, в несколько раз меньшее, чем в

рабочем режиме генератора, и, следовательно, основной магнитный

поток весьма мал, то магнитная цепь машины оказывается

ненасыщенной. По этой причине характеристика к.з. представляет

собой прямую линию (рис. 2). Активное сопротивление обмотки

статора невелико по сравнению с ее индуктивным сопротивлением,

поэтому, принимая r ≈ 0, можно считать, что при опыте к.з. нагрузка

1

синхронного генератора (его собственные обмотки) является чисто

индуктивной.

Характеристики к.з. и х.х. дают возможность определить

значения

токов

возбуждения,

соответствующие

указанным

составляющим МДС возбуждения. С этой целью характеристики х.х.

и к.з. строят в одних осях (рис. 3), при этом на оси ординат отмечают

относительные значения напряжения х.х. Е = E / U1ном и тока к.з.

*

0

Iк* = I / I1ном.

1к

Рис. 2. Характеристика короткого замыкания синхронного генератора

Один из важных параметров синхронной машины — отношение

короткого замыкания (ОКЗ), которое представляет собой отношение

тока

возбуждения

Iв0ном,

соответствующего

номинальному

напряжению при х.х., к току возбуждения Iв.к.ном

соответствующему

номинальному току статора при опыте к.з.:

OK3 = IB0HOM/ IB.K.HOM. (1)

Для турбогенераторов ОКЗ = 0,4 ÷ 0,7; для гидрогенераторов

ОКЗ = 1,0 ÷ 1,4.

ОКЗ имеет большое практическое значение при оценке свойств

синхронной машины: машины с малым ОКЗ менее устойчивы при

параллельной работе, имеют значительные колебания напряжения при

изменениях нагрузки, но такие машины имеют меньшие габариты и,

следовательно, дешевле, чем машины с большим ОКЗ.

Внешняя характеристика. Представляет собой зависимость

напряжения на выводах обмотки статора от тока нагрузки: U = f (I1)

1

при I = const; соs φ , = const; n = nном = const. На рис. 4, а

в

1

1

представлены внешние характеристики, соответствующие различным

по характеру нагрузкам синхронного генератора.

При активной нагрузке (соs φ = 1) уменьшение тока нагрузки I1

1

сопровождается

ростом

напряжения

U1,

что

объясняется

уменьшением падения напряжения в обмотке статора и ослаблением

размагничивающего действия реакции якоря по поперечной оси. При

индуктивной нагрузке (cos φ < 1; инд.) увеличение U при сбросе

1

1

нагрузки более интенсивно, так как с уменьшением тока I1

ослабляется размагничивающее действие продольной составляющей

реакции якоря. Однако в случае емкостной нагрузки генератора (cos

φ < 1; емк.) уменьшение I сопровождается уменьшением напряжения

1

1

U , что объясняется ослаблением подмагничивающего действия

1

продольной составляющей реакции якоря.

сбросом номинальной нагрузки при I = const и n = const, называется

в

1

номинальным изменением (повышением) напряжения (%):

E0



U 1ном

100

(2)



U ном



U 1ном

При емкостной нагрузке генератора сброс нагрузки вызывает

уменьшение напряжения, а поэтому ΔU1ном

В процессе эксплуатации синхронного генератора напряжение

отрицательно.

U1

при

колебаниях

нагрузки

поддерживается

неизменным

посредством быстродействующих автоматических регуляторов.

Однако во избежание повреждения изоляций обмотки ΔU , не

ном

должно превышать 50%.

Рис. 4. Внешние (а) и регулировочные

(б) характеристики синхронного генератора

Регулировочная характеристика. Она показывает, как следует

изменять ток возбуждения генератора при изменениях нагрузки, что-

бы напряжение на зажимах генератора оставалось неизменно равным

номинальному: I = f (I ) при U = U1ном = const; n = nном = const и cos

в

1

1

1

φ = const. На рис. 4, б представлены регулировочные характеристики

1

синхронного генератора. При активной нагрузке (соs φ = 1)

1

увеличение тока

нагрузки

I1 сопровождается уменьшением

напряжения U , поэтому для поддержания этого напряжения неиз-

1

менным по мере увеличения тока нагрузки I следует повышать ток

1

возбуждения. Индуктивный характер нагрузки (cos φ < 1;инд.)

1

вызывает более резкое понижение напряжения U (рис. 4, а), поэтому

1

ток возбуждения I , необходимый для поддержания U = U1ном

следует

в

1

повышать в большей степени. При емкостном же характере нагрузки

1

напряжения U , поэтому для поддержания U = U1ном ток возбуждения

1

1

следует уменьшать.

Схема испытания

Rн

~220В

S

=220В

QF1

QA2

Н1 Н2 Н3

PA1

R1

TV1

QA1

M1

PF

PV3

PA3

*

PW

*

PV1

c1'

c2'

c3'

VD1

VD2

QF2

с2

R2

PA2

с1

и1

с3

и2

+

-

Uв

Номинальные данные генератора

Рн=1,5 кВт

I н =4 А

n=0,9

Uн=220 В

Iво =1 А

n=1500 об/мин

Iв к = 1,2 А

Порядок проведения работы:

1. Ознакомиться с правилами техники безопасности .

2.Собрать электрическую схему, и после проверки ее

преподавателем произвести пробный пуск генератора, проверить

возможность регулирования параметров генератора.

3.Снять данные построения характеристики х.х. генератора

.Характеристика холостого хода представляет зависимость Э.Д.С.

генератора в режиме Е от тока возбуждения Iв при номинальной

частоте вращения n=n2

Размагничивание

№ изм Iв (А)

Е0

Iв'

Е0'

№ изм Iв (А)

Е0

Iв'

Е0'

(В)

(В)

1

2

3

4

5

6

7

1

2

3

4

5

6

7

4.Снять

генератора при активной

(cos>1)нагрузках.

данные

для построения внешних

(cos =1) и активно

номинальное

характеристик

индуктивной

изменение тока

Определить

возбуждения. Внешняя характеристика – это зависимость напряжения

на выходе генератора U1 от тока нагрузки I1 при неизменённых

частоте вращения (n2=n), токе возбуждения Iв=cos φ1=const.

При cos φ1=1 и cos φ1<1 номинальное изменение напряжения

ном

генератора (%) при сборке нагрузки

ном

ном

Где U0=E0- напряжение генератора в режиме х.х. В

№ изм

Cos φ1=1

I1(A) U1 (B)

№ изм

Cos φ1<1

I1 (A) U1 (B)

1

2

3

4

5

1

2

3

4

5

Регулировочная

характеристика

это

зависимость

тока

возбуждения генератора I1 при неизмененных частоте вращения n2=n

и напряжении

U1=U1ном

Номинальное изменение тока возбуждения (%)

№ изм

Cos φ1=1

I1 (A) Iв (А)

№ изм

Cos φ1<1

I1 (A) Iв (А)

1

2

3

4

5

6

1

2

3

4

5

6

6. Собрать электросхему трехфазного к.з. и после проверки ее

преподавателем снять данные и построить характеристику к.з.

генератора; определить величину отношения короткого замыкания –

это зависимость тока статора при опыте к.з. Ik от тока возбуждения

Iвк при неизменной частоте вращения n1=n

Характеристику к.з. состоят в относительных единицах.

Отношение короткого замыкания

Где Iвк ном – ток возбуждения генератора при опыте к.з.

соответствующий номинальному току статора I1к=I1 ном, А

I1к (А)

Iв (А)

I1к'

Iвк'

Содержание отчета

1.Наименование и цель занятия.

2.Электреицеская схема.

3.4-таблицы и 4-графика.

4.Вывод.

5.Письменый ответ на контрольные вопросы.

Контрольные вопросы

1.Какие способы возбуждения применяются в синхронных

генераторах?