1268

Контрольные вопросы

1.Какие сведения необходимо иметь для построения характеристического треугольника?

2.Как построить нагрузочную характеристику генератора независимого возбуждения с помощью характеристического треугольника?

3.Как построить внешнюю характеристику генератора независимого возбуждения с помощью характеристического треугольника?

4.Как построить регулировочную характеристику генератора независимого возбуждения с помощью характеристического треугольника?

5.В чем состоит отличие внешних характеристик генераторов независи-

мого и параллельного возбуждения?

6.Как построить внешнюю характеристику генератора параллельного возбуждения с помощью характеристического треугольника?

Лабораторная работа №4

Параллельная работа генераторов постоянного тока

Цели работы: параллельная работа генераторов позволяет обеспечить наивыгоднейший режим работы отдельных агрегатов, осуществить перевод нагрузки с одного генератора на другой без перерыва питания и обеспечивать большую надежность и бесперебойность снабжения потребителей электроэнергией. Задача работы познакомиться с порядком включения и переводом нагрузки при параллельной работе.

Содержание работы

Включение генератора на параллельную работу с другими генераторами требует соблюдения двух непременных условий:

1.ЭДС подключаемого генератора должна быть равна напряжению на шинах работающего (лучше на 1,0 1,5 В больше).

2.Полярность зажимов генератора должна соответствовать полярности шин, к которым присоединяется данный генератор. На рис. 18 приведена схема параллельной работы двух генераторов парал-

лельного возбуждения, из которых генератор Г1 работает, а Г2 подключается.

Порядок подключения генератора Г2 следующий:

а) генератор Г2 приводят во вращение с номинальной скоростью и возбуждают до нужного напряжения. Его напряжение измеряют с помощью вольтметра Vi и переключателя П, для чего послед-

21

ний ставят в положение 2-2. Напряжение сети измеряют тем же вольтметром;

б) проверяется полярность. Для этого можно воспользоваться тем же вольтметром Vi с переключателем П, но вольтметр должен быть магнитоэлектрической системы. Тогда при включении вольтметра по схеме рис. 18 правильной полярности соответствует отклонение стрелки его в одинаковую сторону. Если полярность неправильная, то необходимо переключить два конца от его якоря;

Рис. 18. Схема включения генераторов параллельного возбуждения на параллельную работу

в) нужная величина ЭДС генератора Г2 по отношению к Uс достигается путем регулирования его тока возбуждения;

г) генератор Г2 подключается к шинам нагрузки. Так как при включении генератора на параллельную работу его ЭДС равна напряжению сети E2 = Uс, то ток нагрузки вводимого генератора вначале равен нулю:

I E2 Uc 0. ra

Чтобы нагрузить генератор Г2, надо увеличить его ЭДС E2>UC , для чего постепенно увеличивают ток возбуждения. С повышением тока возбуждения возрастают ЭДС, ток и мощность генератора. Скорость генератора должна поддерживаться постоянной величиной.

После включения Г2 на параллельную работу следует снять

22

часть нагрузки с работающего генератора Г1, для этого несколько уменьшают ток возбуждения последнего и снижают его ЭДС. При этом, однако, необходимо следить за тем, чтобы генератор не перешел в двигательный режим, что вполне возможно, если величина ЭДС генератора станет меньше напряжения сети (E1<Uс).

При отключении любого генератора его нужно предварительно разгрузить, т. е., уменьшая ток возбуждения, уравнять ЭДС с напряжением на шинах. Тогда ток нагрузки станет равным нулю и генератор можно отключить.

Распределение нагрузки между параллельно работающими генераторами зависит от формы их внешних характеристик. Предположим, что в параллельную работу включаются генераторы Г1 и Г2 характеристиками 1 и 2 (рис. 19). При параллельной работе кривая 3 является суммарной внешней характеристикой системы Uс =f (I1+I2). Если генераторы Г1 и Г2 работают при напряжении Uс и развивают ток I = I1+I2 (точка А), то для определения токов I1 и I2 из точки А параллельно оси абсцисс проводят прямую АО'. Ток I1 определяется отрезком Ос, а ток I2 отрезком Ob, т. е. I2>I1.

Как видно из рис. 19, генератор с более жесткой внешней характеристикой 2 принимает на себя большую нагрузку, по сравнению с генератором Г1 с характеристикой 1. Очевидно, при выборе генераторов для параллельной работы надо стремиться к тому, чтобы их внешние характеристики были близкими.

23

Параллельная работа генераторов параллельного возбуждения не всегда достаточно устойчива. Если по какой-либо причине увеличится скорость вращения одного из генераторов, то его ЭДС возрастет и он принимает на себя дополнительную нагрузку, в то время как другой генератор сбросит с себя часть нагрузки.

Этим недостатком не обладают генераторы смешанного возбуждения, если при параллельной работе их обмотки последовательного возбуждения соединить между собой уравнительным проводом УП

(рис. 20).

Рис.20. Схема включения на параллельную работу генераторов смешанного возбуждения, обмотки последовательного возбуждения которых соединены уравнительным проводом

Порядок выполнения работы

1. Отключить обмотки последовательного возбуждения генераторов и снять внешние характеристики обоих генераторов Г1 и Г2. Если эти характеристики идеально совпадают, то в якорную цепь одного из генераторов ввести добавочное сопротивление величиной 0,1 0,2 Ом и, считая его сопротивлением якорной цепи, снова снять внешнюю характеристику этого генератора. Данные для построения характеристик занести в табл.8.

Таблица 8

24

2.Собрать схему для параллельной работы генераторов, отключив обмотки последовательного возбуждения (рис.18).

3.Снять совместную внешнюю характеристику двух параллельно работающих генераторов без последовательных обмоток возбуждения. Данные для построения совместной характеристики занести в табл.9.

Таблица 9

U, В

I, А

4. Включить в якорные цепи обоих генераторов обмотки последовательного возбуждения и снова снять совместную внешнюю характеристику. Данные для построения этой характеристики внести в табл.10.

Таблица 10

U, В

I, А

5.Построить в одних и тех же осях две внешние характеристики и одну совместную генераторов без обмоток последовательного возбуждения. Сравнить токи якорей генераторов (Iа1-Ia2=ΔI1) при номинальном напряжении.

6.Построить в одних и тех же осях две внешние и одну совместную характеристики генераторов с обмотками последовательного возбуждения. Сравнить токи якорей генераторов (Iа1-Iа2=ΔI2) при номинальном напряжении.

7. Сравнить распределение нагрузки в первом и втором случаях

ΔI1-ΔI2.

Контрольные вопросы

1.Почему при параллельной работе генераторов независимого возбуждения нагрузка между ними может распределяться неравномерно?

2.Какие средства выравнивания нагрузки параллельно работающих генераторов вы знаете?

3.Перечислите условия включения генераторов на параллельную работу.

4.При каких условиях один из параллельно работающих генераторов может перейти в двигательный режим?

25

Лабораторная работа №5

Испытание двигателя параллельного возбуждения

Цели работы: ознакомиться с устройством, схемой включения и пуском двигателя. Изучить свойства двигателя путем снятия характеристик последнего при испытаниях.

Содержание работы

У двигателя параллельного возбуждения (шунтового) обмотки возбуждения и якоря соединяются параллельно и подключаются к источнику питания. Напряжение U, подведенное к двигателю, уравновешивается падением напряжения на якоре Ira и ЭДС якоря Еа,, наводимой в его обмотке при вращении.

В начальный момент пуска двигателя, когда его якорь неподвижен, величина ЭДС, наводимой в обмотке якоря, равна нулю, и ток якоря определяется:

U

где ra – сопротивление якорной цепи; U – напряжение питания.

Сопротивление ra невелико, поэтому пусковой ток превышает номинальную величину тока в 10 25 раз. Резкий бросок пускового тока опасен, так как создает на валу чрезмерный пусковой момент. При этом резко падает напряжение в питающей сети, на коллекторе появляется сильное искрение, а в итоге срабатывает защита и двига-

26

тель оказывается отключенным от сети. Для снижения пускового тока на время пуска двигателя последовательно с обмоткой якоря включается добавочное сопротивление пусковой реостат Rп. Величина сопротивления Rn выбирается по допустимому пусковому току данного двигателя:

Пусковой реостат делается многоступенчатым. Количество ступеней определяется условиями плавности пуска. Схема с пусковым реостатом для испытаний двигателя постоянного тока независи-

мого возбуждения приведена на рис. 21.

По мере разгона двигателя в якоре появляется ЭДС двигателя Еа, которая постепенно увеличивается, а поэтому сопротивление пускового реостата может быть выведено частично или полностью. Перед пуском двигателя необходимо убрать сопротивление регулировочного реостата из цепи возбуждения Rв, а пусковой реостат в якорной цепи РП полностью ввести. Для реверсирования двигателя его нужно остановить и поменять направление тока либо в обмотке возбуждения, либо в цепи якоря.

Скорость вращения якоря двигателя постоянного тока определяется из выражения

Это аналитическое выражение электромеханической или скорост-

ной характеристики двигателя. Характеристика, снятая при номинальных напряжениях питания и токе возбуждения без регулировочных сопротивлений в цепи якоря, называется естественной характеристикой. При изменении любого из этих параметров характеристика называется искусствен-

ной.

Из формулы видно, что электромеханическая характеристика имеет линейный вид. Поскольку момент, развиваемый двигателем М=СмIаФ, про-

порционален току якоря, то и механическая характеристика n=ƒ(М) то-

же линейна. В этой формуле См – конструктивная постоянная машины. На холостом ходу, когда ток якоря равен нулю Iа=0, скорость равна

Это скорость идеального холостого хода. При реальном холостом ходу ток в якоре обязательно будет. Иначе двигатель не разовьет вращающего момента для преодоления момента сопротивления, создаваемого силами трения и расходами энергии на вентиляцию. Условия идеального холостого хода можно создать, если к валу приложить механический момент для преодоления потерь холостого хода.

27

С ростом нагрузки, т.е. увеличением Ia, числитель в выражении (7) уменьшается. При этом уменьшается и скорость.

Рис. 21. Схема с пусковым реостатом для испытания двигателя постоянного тока независимого возбуждения

Электромеханическая характеристика имеет вид прямой, наклоненной к оси абсцисс (рис.22). При пересечении характеристики с осью тока скорость вращения равна нулю. Величина тока, соответствующая нулевой скорости, называется током короткого замыкания

вышения скорости выше допустимой. При малых токах возбуждения скорость вращения двигателя может возрасти до величины, недопустимой по механической прочности. Следует иметь в виду, что обрыв цепи возбуждения приводит к аварии «разносу» двигателя. Слишком большая величина пускового тока, слабое трогание с места и за-

28

возбуждения

Задание к работе

1.Снять и построить регулировочную характеристику холостого хода двигателя параллельного (шунтового) возбуждения n=f(iв) при

U=const; Ia=const=0.

2.Снять и построить скоростные (электромеханические) характери-

29

стики двигателя шунтового возбуждения n=f(Ia) при:

а) номинальном напряжении питания и номинальном токе возбу-

ждения iв=iвн=const (естественную);

б) пониженном напряжении питания и номинальном токе возбу-

ждения (искусственную);

в) номинальном напряжении питания и пониженном токе возбу-

ждения iв=0,8iн=const (искусственную);

3.Снять и построить регулировочную характеристику iв=f(Ia) при изменении нагрузки от Ia=0 до Ia=Iн при n=const.

4.Снять данные и построить рабочие характеристики двигателя.

Порядок выполнения работы

1. Собрать схему для испытания двигателя (рис.21). Подать на обмотку возбуждения номинальное напряжение 110 В. Вывести из цепи возбуждения реостат. В обмотке возбуждения установить номинальный ток. В цепь якоря ввести полностью пусковой реостат РП. Магнитным пускателем подключить якорную цепь к сети постоянного напряжения 110 В. По мере разгона двигателя вывести пусковое сопротивление из якорной цепи. На холостом ходу для нескольких значений тока возбуждения снять значения скорости вращения двигателя. Ток возбуждения следует уменьшать до того значения, которому соответствует скорость 3000 об/мин.

Показания занести в табл. 11 и построить регулировочную характеристику холостого хода (см. рис.23).

2. Для снятия двух скоростных характеристик следует подготовить табл. 12.

Таблица 12

дыдущем случае. Установить в цепи возбуждения двигателя номинальный ток iв.н. Возбудить нагрузочный генератор Г. В якорной цепи генератора возникает ток. Генератор создает тормозной момент на валу двигателя. В якорной цепи двигателя увеличивается ток и

30