Лабораторная работа № 3 исследование генераторов постоянного тока методом холостого хода и короткого замыкания

Цель работы: снятие и построение основных характеристик генераторов независимого и параллельного возбуждения без загрузки машины.

3.1. Содержание работы

Характеристики генераторов независимого и параллельного возбуждения можно построить с помощью характеристических треугольников. Для этого необходимо иметь характеристики холос­того хода Е = f(i_в) и короткого замыкания I_к = f(i_в).

Характеристика холостого хода строится обычным порядком без учета остаточного намагничивания (рис.3.1, E = f(i_в). Схема для снятия характеристики холостого хода представлена на рис. 3.2, а.

Для определения первой точки характеристики короткого замыкания зажимы якоря замыкаются через амперметр А (рис. 3.2, б) и при разомкнутой обмотке возбуждения якорь при­водится во вращение; измеряется ток I _ост.

Вторая точка характеристики короткого замыкания определяется при замкнутой обмотке возбуждения при малом токе возбуждения.

Так как при малых токах возбуждения магнитное насыще­ние невелико, то характеристика короткого замыкания представляет собой прямую линию.

Обе характеристики строятся в одном координатном поле, при этом характеристика I_к = f(i_в) переносится параллельно самой себе в начало координат.

Рис. 3.1 Построение характеристического треугольника по характеристикам холостого хода и короткого замыкания

Рис. 3.2. Схемы для снятия характеристик: а – холостого хода; б – короткого замыкания

Для построения характеристического треугольника необходимы величины сопротивлений обмоток якоря R_а и возбуждения r_в, измерение которых производится по схемам (рис. 3.3).

Рис. 3.3. Схемы для определения сопротивлений: а – обмотки якоря; б – обмотки возбуждения

Один катет ВС треугольника АВС пропорционален паде­нию напряжения в обмотке якоря и может быть подсчитан по формуле I_нR_a. По известной величине I_нR_a с помощью харак­теристики холостого хода определятся необходимый ток возбуждения i_в1.

Второй катет АВ треугольника АВС выражает реакцию якоря в масштабе тока возбуждения и равняется i_в2 – i_в1. Ток i_в2 опреде­ляется по характеристике короткого замыкания для номинального тока I_н.

Соединив точки А и С, получаем характеристический тре­угольник АВС.

1. Нагрузочные характеристики U = f(i_в) при I_a = const, n = const генераторов независимого и параллельного возбуждения.

Так как при постоянной нагрузке падение напряжения в обмотке якоря и реакция якоря неизменны, то для построения характеристики U = f(i_в) достаточно перемещать треугольник АВС, построенный для тока I_a = const, параллельно самому себе (рис. 3.4).

Рис. 3.4. Графическое построение нагрузочных характеристик

2. Для построения внешней характеристики генератора независимого возбуждения U = f(I_а) при i_в = const, n = const строится характеристический треугольник для тока I_н и разме­щается так, чтобы вершина А₁ лежала на характеристике холос­того хода, а вершина С₁ – на прямой i_в = const (рис. 3.5). Ордината ДС₁ будет соответствовать величине напряжения U_н. Приближенно можно считать, что стороны характеристического треугольника меняются пропорционально току нагрузки I и I_н2 = I_н (А₂С₂/А₁С₁).

Рис. 3.5. Построение внешней характеристики генератора независимого возбуждения

Построение треугольника А₂В₂С₂ осуществляется аналогично построению А₁В₁С₁. Напряжение (ордината ДС₂) соответствует току нагрузки I₂. И так далее.

3. Построение регулировочной характеристики i_в = f(I_a) при U = const, n = const производится аналогично построению внешней характеристики с той лишь разницей, что постоянным поддерживается напряжение U (рис. 3.6).

Рис. 3.6. Построение регулировочной характеристики

4. Внешняя характеристика генератора параллельного воз­буждения U = f(I_а) при i_в ≠ const, n = const в отличие от внешней характеристики генератора независимого возбуждения строится по прямой линии U= i_в·r_в (характеристика шунта). Характеристика шунта строится по двум точкам: по точке, со­ответствующей началу координат, и точке, соответствующей произвольному току возбуждения (см. рис. 3.3, б). Построение внешней характеристики производится с использованием харак­теристических треугольников для разных токов нагрузки. При этом вершина А каждого характеристического треугольника находится на характеристике холостого хода, а вершина С – на характеристике шунта (рис. 3.7).

Рис. 3.7. Внешняя характеристика генератора параллельного возбуждения