Методы / МУ к выполнению лабораторных работ

5.Способы пуска асинхронных двигателей.

6.Схема замещения асинхронного двигателя, параметры, входящие в схему замещения, и определение их опытным путем.

7.Опыты холостого хода и короткого замыкания, условия их проведения и их назначение.

8.Круговая диаграмма асинхронного двигателя. Еѐ построение по данным опыта холостого хода и короткого замыкания. Получение рабочих характеристик опытным путем и по круговой диаграмме.

Лабораторная работа №6

Исследование трехфазного синхронного генератора Цель работы – изучение основных свойств синхронного генератора и

приобретение практических навыков в управлении его работой.

Программа работы

1.Снять характеристику холостого хода.

2.Снять нагрузочную характеристику при cos1 0.

3.Снять внешние характеристики при активной ( cos1 1) и активно индуктивной нагрузках ( cos1 0,707 ).

4.Снять регулировочные характеристики при активной и активно индуктивной нагрузках.

5.Снять характеристики трехфазного, двухфазного и однофазного короткого замыкания.

Выполнение работы

Схема для испытаний синхронного генератора представлена на рис. 16. Приводным двигателем синхронного генератора ÑÃ является двигатель

постоянного тока с параллельным возбуждением ÄÏÒ . Регулирование частоты вращения осуществляется резистором Rp , который перед пуском двигателя

должен быть полностью выведен.

Возбуждение синхронного генератора питается от сети постоянного тока, ток возбуждения регулируется с помощью делителя напряжения R1 R2 .

Нагрузкой генератора является регулируемое активное сопротивление RH и индуктивное сопротивление xH .

Рис.16 – Схема для исследования синхронного генератора

Х а р а к т е р и с т и к а х о л о с т о г о х о д а

Характеристика холостого хода представляет собой зависимость напряжения (ЭДС) обмотки статора от тока возбуждения при токе статора, равном нулю, и номинальной частоте вращения.

Характеристику снимают при убывающем токе возбуждения Iâ , плавно

изменяя его величину в одном направлении.

При построении опытную характеристику холостого хода смещают параллельно самой себе по оси абсцисс так, чтобы она проходила через начало координат (рис. 17).

Результаты измерений записывают в табл. 17.

Рис.17 – Характеристика холостого хода, индукционная нагрузочная характеристика и реактивный треугольник

Н а г р у з о ч н а я х а р а к т е р и с т и к а

Нагрузочная характеристика (индукционная нагрузочная характеристика) представляет собой зависимость напряжения на зажимах генератора U1 от тока

возбуждения Iâ при постоянных значениях тока статора I1 , частоте вращения n и коэффициенте мощности cos 1 0 (чисто реактивная нагрузка).

Эта характеристика используется для определения расчетного индуктивного сопротивления x p , близкого по своему значению к индуктивному сопро-

тивлению рассеяния xS .

Для проведения опыта к статору подключают индуктивную катушку. Изменяя сопротивление xH перемещением сердечника и регулируя ток Iâ , уста-

дения, поддерживают неизменным ток статора I1 путем регулирования xÍ . В табл.18 записывают значения напряжения U1 и ток возбуждения для 4-5 точек

характеристики, которую строят в одних и тех же координатах с характеристикой холостого хода.

В н е ш н и е х а р а к т е р и с т и к и

Внешняя характеристика представляет зависимость напряжения U1 от тока статора I1 при постоянных значениях тока возбуждения Iâ , коэффициента

Характеристики снимают при активной нагрузке (ños 1 1) и смешанной активно – индуктивной нагрузке ( cos 1 0,707 ).

При активной нагрузке генератор включают на активное сопротивление RH . При смешанной нагрузке – параллельно соединенные активное RH и ин-

дуктивное xH сопротивления.

Регулируя величины RH и xH , поддерживают во время опыта равенство токов в них ( I1à I1 p ) так, чтобы угол 1 оставался постоянным ( cos 1 0,707 ).

Для снятия первой точки внешней характеристики при изменении нагрузки регулируют ток возбуждения Iâ и сопротивление нагрузки так, чтобы

при номинальном токе статора (I1 I1H ) и заданном cos 1 напряжение генератора было равно номинальному (U1 U1H ) . Затем при том же токе возбуждения снимают 4 – 5 точек характеристики, уменьшая ток статора до нуля (выключатель Â выключен, движок резистора RH в положении « »). В табл.19 записывают значения токов статора I1 , I1a , I1 p и напряжение U1 .

Р е г у л и р о в о ч н а я х а р а к т е р и с т и к а

Регулировочная характеристика представляет зависимость тока возбуждения Iâ от тока статора I1 : Iâ f (I1 ) при U1 const ,cos 1 const , n nH .

Эта характеристика показывает, как надо регулировать ток возбуждения генератора при изменении нагрузки, чтобы напряжение оставалось постоянным. В работе требуется снять регулировочные характеристики при U1 U1H

для режима работы генератора на активную и активно – индуктивную нагрузки ( cos 1 1 и cos 1 0,707 ). Записать 4 – 5 точек, обязательно записать точку

при I1 0 (выключатель Â выключен) и когда I1 (1,2 1,3) I1H . Данные опыта заносят в табл. 20.

1)всех трех фаз между собой (трехфазное к.з.), I1K (3) f (Iâ );

2)двух фаз между собой (двухфазное к.з.), I1K (2) f (Iâ );

3)одной фазы замкнутой на нейтральную точку, I1K (1) f (Iâ ).

Последний опыт проводится в том случае, если нейтральная точка выведена на щиток генератора.

Для каждой характеристики достаточно снять 2 – 3 точки, включая точку I1 0. Данные опыта записывают в табл. 21.

По опытным данным на основе характеристик холостого хода и нагрузочной определяют реактивное сопротивление рассеяния и н.с. продольной реакции якоря. Для этого на нагрузочной характеристике (рис.17) берут точку А, соответствующую номинальному напряжению, и проводят прямую АВ параллельно оси абсцисс.

Рис.18 – Схема соединения обмоток статора при трехфазном, двухфазном и однофазном коротком замыкании

На этой прямой откладывают отрезок АС=ОК, равный току (или н.с.) возбуждения при трехфазном короткого замыкании. Из точки С проводят прямую СД параллельно линейной части характеристики холостого хода. Далее из точки Д опускают перпендикуляр на отрезок АС. Треугольник АДЕ называют реактивным, причем его сторона ДЕ пропорциональна ЭДС рассеяния

чете принимаются фазные значения ЭДС и токов.

Определение процентного изменения напряжения производится с помощью диаграммы электродвижущих и намагничивающих сил (э.н.с.). Эта диаграмма (рис.) строится для тока I1 I1H и cos 1 0,707. В осях координат

U1 ; I â в первом квадранте строят характеристику холостого хода. По оси ординат строят номинальный ток нагрузки I1H и под углом 1 вектор напряжения U H , от конца которого откладывают вектор активного падения напряжения I1H r1. К концу последнего вектора под углом 90 в сторону опережения относи-

тельно вектора тока, откладывается вектор реактивного падения напряжения (см. рис.,отрезок ДЕ). Замыкающая этих векторов определяет вектор ЭДС E ,

которая наводится магнитным потоком обмотки возбуждения и реакции якоря. Суммарная н.с. определяется комплексным уравнением

.

ляется из реактивного треугольника (отрезок ЕА); по направлению вектор F a

. .

совпадает с вектором тока I 1H . По вектору F 0 и характеристике холостого хо-

.

да, определяют вектор ЭДС, действующий в режиме холостого хода ( Å 0 ).

.

Зная Å 0 и U1H вычисляют процентное повышение напряжения генератора при сбросе нагрузки

Рис.19 – Диаграмма электродвижущих и намагничивающих сил

U E0 U1H 100%

U1H

и сравнивают с процентным повышением напряжения, найденным из опыта определения внешней характеристики.

Содержание отчета

1.Программа работы.

2.Паспортные данные электрических машин и электроизмерительных приборов.

3.Электрические схемы, таблицы наблюдений и вычислений.

4.Характеристики, полученные в результате обработки опытных данных.

5.Построение реактивного треугольника и определение индуктивного сопротивления рассеяния.

6.Построение диаграммы э.н.с.

Вопросы для самоконтроля

1.Принцип действия синхронного генератора.

2.Варианты исполнения полюсов на роторе синхронного генератора.

3.Чем объясняется изменение напряжения на обмотках статора синхронного генератора при нагрузке, и как на него влияет характер нагрузки (активная, активно – реактивная).

4.Реакция статора (якоря) и ее влияние на магнитное поле синхронного генератора.

5.Как обеспечивается регулирование напряжения на обмотках статора синхронного генератора при постоянных значениях тока статора, включая частный случай равенства этого тока нулю.

6.Возможные варианты короткого замыкания обмоток синхронного генератора и сравнение токов опытного короткого замыкания при одинаковых токах в обмотках возбуждения.

Лабораторная работа №7

Исследование трехфазного синхронного двигателя Цель работы – изучение свойств синхронного двигателя, ознакомление

со способами синхронизации и особенностями параллельной работы синхронного генератора с сетью большой мощности.

Программа работы

1. Осуществить пуск синхронного двигателя при помощи вспомогательного разгонного двигателя постоянного тока.

2. Снять и построить характеристики постоянной мощности (U - образ-

U1 const.

Выполнение работы

П у с к с и н х р о н н о г о д в и г а т е л я

Электрическая схема установки показана на рис В лабораторной работе применен пуск синхронного двигателя с помощью

ник P2 . Подключение синхронного двигателя к сети производится так же, как

трехфазного синхронного генератора на параллельную работу с сетью, для чего необходимо выполнить его синхронизацию с сетью.

При синхронизации используется ламповый синхроноскоп и вольтметр с переключателем П2 для измерения напряжения синхронного генератора и сети. Лампы синхроноскопа включены на «потухание».

Последовательность операций при синхронизации следующая:

1.Проверяется порядок следования фаз напряжения сети и э.д.с. синхронной машины. При одинаковом порядке следования фаз лампы синхроноскопа зажигаются и гаснут одновременно, при неодинаковой – поочередно. Для получения одинакового порядка следования фаз в последнем случае необходимо поменять местами две фазы на щитке синхронной машины.

2.Выравнивается частота ЭДС с частотой сети путем изменения частоты вращения синхронной машины, соединенной с двигателем постоянного тока. Лампы синхроноскопа зажигаются и гаснут с частотой, равной разности частот сети и синхронной машины. Следует добиваться того, чтобы лампы зажигались

игасли медленно.

3.Выравниваются действующие значения ЭДС и напряжения сети путем изменения тока возбуждения синхронной машины.

4.При сдвиге по фазе напряжение и ЭДС сети, близком к 180 , лампы

синхроноскопа гаснут. Более точно этот момент установить по вольтметру U 0 . Рубильник P3 включают, когда стрелка вольтметра U 0 находится в нуле-

вом положении.

Рис.20 – Схема для исследования синхронного двигателя

При точном выполнении всех условий синхронизации после включения рубильника P3 ток в обмотке статора не возникает.

После подключения синхронного генератора к сети следует установить и проверить опытным путем как отражается на его работе изменение тока возбу-