стр.
Лабораторная работа эмш.Лр13 – Испытание трёхфазного синхронного генератора
1Назначение
Ознакомиться с конструкцией и принципом действия синхронного генератора, оценить влияние характера нагрузки на характеристики генератора, овладеть методикой графо-аналитического исследования характеристик синхронного генератора.
2Краткие теоретические положения
Синхронной называют машину переменного тока, в которой скорость вращения ротора равна скорости вращения магнитного поля в её рабочем зазоре. Чаще всего синхронная машина используется в качестве генератора и реже в качестве электродвигателя для привода крупных вентиляторов, компрессоров, центробежных насосов, генераторов постоянного тока.
Статор синхронной машины, называемый также якорем, ничем не отличается от статора асинхронного электродвигателя. Ротор же представляет собой явнополюсный или неявнополюсный электромагнит, обмотка которого питается от внешнего источника постоянного тока через два контактных кольца и щётки. Явнополюсный ротор обычно используется в машинах с четырьмя и более парами полюсов.
Рис. 1: Конструкция ротора (индуктора) явнополюсной (а) и неявнополюсной (б) синхронной машины.
При холостом ходе магнитный поток генератора создаётся только обмоткой возбуждения. Этот поток направлен по оси полюсов ротора и индуктирует в фазах обмотки якоря э.д.с.
Формула 1
При появлении тока в обмотках статора взаимодействие намагничивающих сил статора и ротора приводит к изменению картины магнитного поля в зазоре генератора. Это влияние называется реакцией якоря. При чисто активной нагрузке реакция якоря - поперечная, при чисто индуктивной - продольная размагничивающая, а при чисто ёмкостной – продольная намагничивающая. В генераторном режиме поперечная реакция якоря приводит к усилению магнитного поля на сбегающем крае полюса и ослаблению – на набегающем ( в двигательном – наоборот). Для всех режимов работы и видов нагрузки синхронного генератора характерно изменение результирующего магнитного поля при действии реакции якоря и изменение его э.д.с.
Дополнительная литература: Сукманов В. И. Электрические машины и аппараты.-М.:Колос, 2001. –с195…218
3Задание
Снять характеристики генератора:
Холостого хода Е0=F(IB);
Индукционную нагрузочную U=f(IB);
Внешние U=f(IН) при Cos=1 и Cos=0,7;
Регулировочные I=f(IB) при Cos=1 и Cos=0,7;
Трёхфазного короткого замыкания I(3)КЗ=f(IB);
3.1Порядок выполнения задания
3.1.1Знакомимся с основными техническими данными используемого в схеме оборудования и его размещением на стенде
Знакомство осуществить по перечню элементов универсального лабораторного стенда, составленному на вводном занятии
G1 |
Синхронный генератор: тип ЕС52-4М101 с самовозбуждением Iв.ном=4,3А, 1500 об/мин, 5 кВт, IФ.НОМ=9А; IЛ.НОМ=15,7А; UФ.НОМ=133 В; UЛ.НОМ=230 В; 106 кг (При UВ=17,6В и IВ=9А; UФ=162 В) |
1 |
|
3.1.2Собираем схему экспериментальной установки
Собрать электрическую схему. Сидоров собирает узел А1; Козлов – узел А2 и так далее. Во время сборки перечертить схему в тетради.
3.1.3Собираем схему экспериментальной установки
Собрать электрическую схему по плакату. Сидоров собирает узел А1; Козлов – узел А2 и так далее. Во время сборки перечертить схему с плаката в тетради.
Рис.2: Принципиальная схема испытания синхронного генератора.
3.1.4Снимаем характеристику холостого хода
3.1.4.1Заготавливаем и заполняем таблицу записи наблюдений для снятия характеристики холостого хода
Распределяются исполнители
Таблица 1
Исп-ли |
Положение выключа-телей QF1…QF4 |
Активный ток IА=IPA2, A |
Реактивный ток IР=IPA3, A |
Ток возб-я IB=IРА1, A |
Фазное напряжение UФ=UPV1, В |
Полный ток нагрузки IН=1.41IA, A
|
UФ*=UФ/UФ.НОМ |
I*B= IB/IBО |
I*Н= IН/ IНОМ |
Характеристика холостого хода при увеличении тока возбуждения |
|||||||||
Козлов |
0/0/0/0 |
0 |
0 |
1,5 |
62 |
0 |
|
|
0 |
Сидоров |
0/0/0/0 |
0 |
0 |
2,5 |
98 |
0 |
|
|
0 |
И т. д. |
0/0/0/0 |
0 |
0 |
3,5 |
120 |
0 |
|
|
0 |
|
0/0/0/0 |
0 |
0 |
4,5 |
138 |
0 |
|
|
0 |
|
0/0/0/0 |
0 |
0 |
5,5 |
148 |
0 |
|
|
0 |
|
0/0/0/0 |
0 |
0 |
6,5 |
155 |
0 |
|
|
0 |
|
0/0/0/0 |
0 |
0 |
7,5 |
160 |
0 |
|
|
0 |
|
0/0/0/0 |
0 |
0 |
8,5 |
165 |
0 |
|
|
0 |
Характеристика холостого хода при снижении тока возбуждения |
|||||||||
|
0/0/0/0 |
0 |
0 |
8,5 |
168 |
0 |
|
|
0 |
|
0/0/0/0 |
0 |
0 |
7,5 |
162 |
0 |
|
|
0 |
|
0/0/0/0 |
0 |
0 |
6,5 |
155 |
0 |
|
|
0 |
|
0/0/0/0 |
0 |
0 |
5,5 |
149 |
0 |
|
|
0 |
|
0/0/0/0 |
|
|
4,5 |
148 |
0 |
|
|
0 |
|
0/0/0/0 |
0 |
|
3,5 |
122 |
0 |
|
|
0 |
|
0/0/0/0 |
0 |
|
2,5 |
95 |
0 |
|
|
0 |
|
0/0/0/0 |
0 |
|
1,5 |
62 |
0 |
|
|
0 |
3.1.4.2Запускаем установку в следующем порядке:
Работу выполняет назначенный исполнитель
Устанавливаем автотрансформатор в нулевое положение;
Отключаем QF1 по QF4;
Подаём напряжение;
Передаём установку для снятия характеристики.
3.1.4.3Записываем и выполняем действия по снятию параметров каждой из точек характеристики
Работу выполняют ответственные за каждую точку характеристики
Устанавливаем заданные в таблице независимые параметры (величину тока возбуждения подводим к требуемой обязательно снизу для восходящей ветви и сверху - для нисходящей)
Снимаем и заносим в таблицу зависимые параметры
Определяем расчётные данные
3.1.4.4Строим восходящую и нисходящую ветви характеристики холостого хода в относительных единицах
Старший заготавливает координатную плоскость на доске, а каждый из исполнителей наносит точки графиков на плоскость. Старший по работе проводит искомые кривые. И делает заключение по проделанному заданию.
Оставить место для графика
Рис.3: Характеристика холостого хода синхронного генератора
3.1.5Снимаем индукционную нагрузочную характеристику
3.1.5.1Заготавливаем и заполняем таблицу записи наблюдений
Распределяются исполнители
Таблица 2
Исп-ли |
Положение выключа-телей QF1…QF4 |
Активный ток IА=IPA2, A |
Реактивный ток IР=IPA3, A |
Ток возб-я IB=IРА1, A |
Фазное напряжение UФ=UPV1, В |
Полый ток нагрузки IН=IР, A
|
UФ*=UФ/UФ.НОМ |
I*B= IB/IBО |
I*Н= IН/ IНОМ |
Козлов |
0/0/0/1 |
0 |
9 |
8,0 |
130 |
9 |
|
|
1 |
Сидоров |
0/0/0/1 |
0 |
9 |
8,5 |
134 |
9 |
|
|
1 |
И т. д. |
0/0/0/1 |
0 |
9 |
9,0 |
138 |
9 |
|
|
1 |
|
0/0/0/1 |
0 |
9 |
9,4 |
149 |
9 |
|
|
1 |
3.1.5.2Запускаем установку в порядке, указанном выше
Работу выполняет назначенный исполнитель
3.1.5.3Записываем и выполняем действия по снятию параметров каждой из точек характеристики
Работу выполняют ответственные за каждую точку характеристики
Устанавливаем заданные в таблице независимые параметры
Снимаем и заносим в таблицу зависимые параметры
Определяем расчётные данные
3.1.5.4Строим характеристику в относительных единицах
Характеристика строится на том же графике, что и характеристика холостого хода
3.1.6Снимаем внешние характеристики при активной и активно-индуктивной нагрузках
3.1.6.1Заготавливаем и заполняем таблицу записи наблюдений для снятия характеристик
Распределяются исполнители
Таблица 3
Исп-ли |
Положение выключа-телей QF1…QF4 |
Активный ток IА=IPA2, A |
Реактивный ток IР=IPA3, A |
Ток возб-я IB=IРА1, A |
Фазное напряжение UФ=UPV1, В |
Полный ток нагрузки IH, A
|
UФ*=UФ/UФ.НОМ |
I*B= IB/IBО |
I*Н= IН/ IНОМ |
Внешняя характеристика при чисто активной нагрузке с понижением напряжения |
|||||||||
Козлов |
0/0/0/0 |
0 |
0 |
4,3 |
135 |
0 |
1,015 |
0,977 |
0 |
Сидоров |
0/1/0/0 |
2,5 |
0 |
4,3 |
130 |
2,5 |
0,977 |
0,977 |
0,159 |
|
1/0/0/0 |
4,1 |
0 |
4,3 |
125 |
4,1 |
0,939 |
0,977 |
0,261 |
|
0/0/1/0 |
4,8 |
0 |
4,3 |
120 |
4,8 |
0,902 |
0,977 |
0,305 |
|
1/1/0/0 |
6,2 |
0 |
4,3 |
119 |
6,2 |
0,894 |
0,977 |
0,394 |
|
0/1/1/0 |
6,7 |
0 |
4,3 |
115 |
6,7 |
0,864 |
0,977 |
0,426 |
|
1/0/1/0 |
7,7 |
0 |
4,3 |
105 |
7,7 |
0,789 |
0,977 |
0,490 |
|
1/1/1/0 |
9 |
0 |
4,3 |
95 |
9 |
0,714 |
0,977 |
0,573 |
Внешняя характеристика при чисто активной нагрузке с повышением напряжения |
|||||||||
|
1/0/1/0 |
9 |
0 |
5,4 |
121 |
9 |
0,909 |
1,227 |
0,573 |
|
0/1/1/0 |
7,6 |
0 |
5,4 |
129 |
7,6 |
0,969 |
1,227 |
0,484 |
|
1/1/0/0 |
7 |
0 |
5,4 |
130 |
7 |
0,977 |
1,227 |
0,445 |
|
0/0/1/0 |
5,3 |
0 |
5,4 |
135 |
5,3 |
1,015 |
1,227 |
0,337 |
|
0/1/0/0 |
4,5 |
0 |
5,4 |
139 |
4,5 |
1,045 |
1,227 |
0,286 |
|
1/0/0/0 |
2,7 |
0 |
5,4 |
141 |
2,7 |
1,060 |
1,227 |
0,171 |
|
0/0/0/0 |
0 |
0 |
5,4 |
146 |
0 |
1,097 |
1,227 |
0 |
Внешняя характеристика при активно-индуктивной нагрузке с понижением напряжения |
|||||||||
Регулируя индуктивность реактивной катушки, устанавливаются равные токи |
|||||||||
|
IA=IP |
|
|||||||
|
0/0/0/0 |
0 |
0 |
4,3 |
135 |
0 |
1,015 |
0,977 |
0 |
|
0/1/0/1 |
2,1 |
2,1 |
4,3 |
102 |
2,961 |
0,776 |
0,977 |
0,188 |
|
1/0/0/1 |
3,4 |
3,4 |
4,3 |
98 |
4,808 |
0,736 |
0,977 |
0,306 |
|
0/0/1/1 |
3,6 |
3,6 |
4,3 |
90 |
5,091 |
0,676 |
0,977 |
0,324 |
|
1/1/0/1 |
4,3 |
4,3 |
4,3 |
80 |
6,081 |
0,601 |
0,977 |
0,387 |
|
0/1/1/1 |
4,6 |
4,6 |
4,3 |
75 |
6,505 |
0,563 |
0,977 |
0,414 |
Примечание:
3.1.6.2Запускаем установку в порядке, указанном выше
Работу выполняет назначенный исполнитель
3.1.6.3Записываем и выполняем действия по снятию параметров каждой из точек характеристики
Работу выполняют ответственные за каждую точку характеристики
Устанавливаем заданные в таблице независимые параметры
Снимаем и заносим в таблицу зависимые параметры
Определяем расчётные данные
3.1.6.4Строим внешние характеристики в относительных единицах
Старший заготавливает координатную плоскость на доске, а каждый из исполнителей наносит точки графиков на плоскость. Старший по работе проводит искомые кривые. И делает заключение по проделанному заданию.
Оставить место для графика
Рис. 4: Внешние характеристики СГ
3.1.7Снимаем регулировочную характеристику
3.1.7.1Заготавливаем и заполняем таблицу записи наблюдений для снятия характеристики
Распределяются исполнители
Таблица 4
Исп-ли |
Положение выключа-телей QF1…QF4 |
Активный ток IА=IPA2, A |
Реактивный ток IР=IPA3, A |
Ток возб-я IB=IРА1, A |
Фазное напряжение UФ=UPV1, В |
Полный ток нагрузки IH, A |
UФ*=UФ/UФ.НОМ |
I*B= IB/IBО |
I*Н= IН/ IНОМ |
Регулировочная характеристика при чисто активной нагрузке |
|||||||||
Козлов |
0/0/0/0 |
0 |
0 |
4 |
133 |
|
|
|
|
Сидоров |
0/1/0/0 |
2,5 |
0 |
4,5 |
133 |
|
|
|
|
И т. д. |
1/0/0/0 |
4,3 |
0 |
4,75 |
133 |
|
|
|
|
|
0/0/1/0 |
5,2 |
0 |
5 |
133 |
|
|
|
|
|
1/1/0/0 |
7 |
0 |
5,5 |
133 |
|
|
|
|
|
0/1/1/0 |
7,9 |
0 |
5,75 |
133 |
|
|
|
|
|
1/0/1/0 |
9,9 |
0 |
6,5 |
133 |
|
|
|
|
Регулировочная характеристика при активно-индуктивной нагрузке (Cos=0.7) |
|||||||||
Регулируя индуктивность реактивной катушки, устанавливаются равные токи |
|||||||||
|
|
IA=IP |
|
|
|
|
|
|
|
|
0/0/0/0 |
0 |
0 |
4 |
133 |
|
|
|
|
|
0/1/0/1 |
2,6 |
2,6 |
6 |
133 |
|
|
|
|
|
1/0/0/1 |
4,3 |
4,3 |
6,5 |
133 |
|
|
|
|
|
0/0/1/1 |
5,2 |
5,2 |
7,5 |
133 |
|
|
|
|
|
1/1/0/1 |
7 |
7 |
8,5 |
133 |
|
|
|
|
|
0/1/1/1 |
8 |
8 |
9,4 |
133 |
|
|
|
|
|
1/0/1/1 |
9,6 |
9,6 |
10 |
133 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|