Контрольные вопросы для домашней подготовки

1. Устройство, принцип действия и применение генераторов постоянного тока независимого возбуждения.

2. Порядок пуска в ход двигателя постоянного тока.

3. Как регулируется частота вращения якоря генератора постоянного тока?

4. Характеристики генератора постоянного тока независимого возбуждения. Как они снимаются экспериментально?

5. Реакция якоря генератора постоянного тока.

6. Коммуникация машин постоянного тока.

7. Способы улучшения коммутации.

8. Порядок построения характеристического треугольника.

9. Построение характеристик генератора независимого возбуждения с помощью характеристического треугольника.

10. Способы возбуждения генератора постоянного тока.

Библиографический список

1. Вольдек А.И. Электрические машины / А.И. Вольдек. Л.: Энергия, 1978. с. 198 - 220.

2. Брускин Д.Э., Зорохович А.Е., Хвостов В.С. Электрические машины / Д.Э. Брускин, А.Е. Зорохович, В.С. Хвостов. М.: Высшая школа, 1979. Ч. 2. С. 151 – 160; 217 – 230.

3. Иванов-Смоленский А.В. Электрические машины / А.В. Иванов-Смоленский. М.: Энергия, 1980. С. 753 – 760.

4. Копылов И.П. Электрические машины / И.П. Копылов М.: Энергоатомиздат, 1986. С. 306 – 318.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3

ИСПЫТАНИЕ ГЕНЕРАТОРА ПОСТОЯННОГО ТОКА ПАРАЛЛЕЛЬНО И СМЕШЕННОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

1.1. Изучить принцип действия и устройство генератора постоянного тока параллельного возбуждения.

1.2. Получить экспериментально и проанализировать основные характеристики.

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЯСНЕНИЯ

Генераторы с самовозбуждением в зависимости от способа включения обмоток делятся на генераторы параллельного возбуждения, генераторы последовательного возбуждения и генераторы смешанного возбуждения. Последние имеют две обмотки возбуждения, расположенные на основных полюсах: параллельную и последовательную. Если эти обмотки создают МДС одинакового направления, то их включение называется согласным, в противном случае соединение обмоток называется встречным. Обычно применяется согласное включение обмоток возбуждения, причем основная часть возбуждения (6580 %) создаётся параллельной обмоткой.

Самовозбуждение генератора параллельного возбуждения происходит при соблюдении следующих условий:

а) в генераторе должен быть остаточный магнитный поток Ф_ост;

б) поток, созданный обмоткой возбуждения, должен совпадать по направлению с Ф_ост;

в) сопротивление цепи возбуждения должно быть меньше критического значения.

Процесс самовозбуждения продолжается до тех пор, пока напряжение генератора не достигнет установившегося значения. Свойства генератора постоянного тока описываются следующими характеристиками: холостого хода, нагрузочной, внешней, регулировочной.

3. Порядок выполнения работы

3.1. Установление щёток на нейтрали.

В процессе работы генератора, у которого имеются добавочные полюса, щётки должны находиться на геометрической нейтрали. Чтобы проверить положение щёток, необходимо собрать схему, представленную на рис. 1.

Рис. 1

На обмотку возбуждения генератора подать переменное напряжение . К клеммам и подключить вольтметр , с помощью специального устройства производить перемещение щёток и найти такое положение, при котором напряжение на зажимах обмотки якоря будет равно нулю. Это соответствует расположению щеток на геометрической нейтрали. Зафиксировать это положение щёток.

3.2. Собрать схему генератора постоянного тока параллельного возбуждения. Клеммы С1 и С2 замкнуть накоротко (рис. 2.).

Рис. 2

В качестве первичного двигателя используется двигатель постоянного тока параллельного возбуждения. Для нагрузки генератора постоянного тока служит реостат со ступенчатым регулированием нагрузки.

3.3. Пуск двигателя.

Перед пуском двигателя необходимо убедиться в том, что сопротивление регулировочного реостата равно нулю.

Пусковой реостат установлен в положение «СТОП», т.е. дополнительное сопротивление в цепи якоря имеет максимальное значение. Пуск двигателя осуществляется линейным пускателем Л1 при нажатии на кнопку «ПУСК». После запуска двигателя медленно (за 3–5 с) поворачиваем ручку реостата из положения СТОП в положение «ХОД».

Частоту вращения двигателя отсчитывается по прибору «n» и регулируется плавным изменением сопротивления (или при необходимости ).

3.4. Снять характеристику холостого хода.

Характеристикой холостого хода называется зависимость напряжения на зажимах обмотки якоря генератора, работающего без нагрузки от тока в обмотке возбуждения при постоянной частоте вращения якоря:

при , .

Напряжение на зажимах обмотки якоря измеряется вольтметром V3. Увеличивая ток в обмотке возбуждения, установить напряжение и произвести первый отсчёт. Плавно уменьшая ток возбуждения только в одном направлении, снять 5–6 точек нисходящей ветви характеристики. Последний отсчёт снять при . Он характеризует поток остаточного намагничивания. Результаты измерений занесены в табл. 1.

Таблица 1

U0­, В
iв, А

По данным табл. 1 построить характеристику холостого хода, общий ход которой приведен на рис. 3. Объяснить вид полученной кривой.

Рис. 3

Примечание. Если в лабораторной установке в качестве генератора используется двигатель, то при снятии всех характеристик за номинальное напряжение генератора необходимо принять , где  номинальное напряжение исследуемой машины, указанное в паспорте.

3.5. Снять нагрузочную характеристику.

Нагрузочная характеристика представляет собой зависимость напряжения U на зажимах якоря генератора от тока в обмотке возбуждения при постоянной величине тока I:

при ,

Опыт проводить по схеме рис. 2. Возбудить генератор до напряжения , нагрузить его до выбранного значения нагрузочного тока (например, ) при помощи реостата и снять показания приборов. Получить первую точку нагрузочной характеристики. Для получения последующих 4–5 точек нагрузочной характеристики постепенно уменьшать ток возбуждения , поддерживая выбранное значение нагрузочного тока. Результаты измерений занести в табл. 2. По данным опыта построить нагрузочную характеристику, примерный вид которой приведен на рис. 4. Здесь же построена характеристика холостого хода. Объясните вид нагрузочной характеристики и почему она идёт ниже х.х.х.

Таблица 2

U, В						Uн = , В
iв, А						I = , В

Рис. 4

3.6. Снять внешнюю характеристику.

Внешней характеристикой называется зависимость, которая показывает, как изменяется напряжение на зажимах обмотки якоря генератора при изменении нагрузки, если частота вращения якоря и сопротивление цепи возбуждения остаются постоянными:

при ,

Для снятия внешней характеристики необходимо максимально возбудить генератор, т.е. чтобы дополнительное сопротивление в цепи возбуждения было равно нулю . При этом убедиться, что . Это будет первая точка отсчёта. Затем, постепенно нагружая генератор реостатом до номинального тока или близкого к нему, записать 5–6 точек. Данные отсчетов поместить в табл. 3. По данным табл. 3 построить внешнюю характеристику и определить изменение напряжения генератора:

, (1)

где - напряжение при максимальном для данного опыта токе нагрузки.

Таблица 3

U, В						iв = , В
I, А						nн = , об/мин

Общий вид характеристики показан на рис. 5. Объяснить вид полученной зависимости.

Рис. 5

3.7. Снять регулировочную характеристику.

Регулировочной характеристикой называется зависимость, показывающая, как следует изменить ток в обмотке возбуждения при изменении нагрузки, чтобы при постоянной частоте вращения напряжение на зажимах обмотки якоря оставалось постоянным:

при ,

Чтобы снять регулировочную характеристику, необходимо возбудить генератор до , при разомкнутом выключателе S1 сделать первый отсчет по приборам. Затем увеличивать нагрузку до , поддерживая изменением тока возбуждения, и снять 5–6 показаний. Данные занести в табл. 4.

Таблица 4

iв, А						U = , В
I, А						nн = , об/мин

По данным табл. 4 построить регулировочную характеристику, примерный вид которой представлен на рис. 6.

Рис. 6

Определить увеличение тока возбуждения, необходимое для поддержания номинального напряжения при переходе от холостого хода к номинальному току нагрузки

, (2)

Объяснить вид регулировочной характеристики.

3.8. Снять внешнюю характеристику генератора смешанного возбуждения.

В цепь якоря включить последовательно обмотку С1С2 (рис. 2).

Снять внешнюю характеристику генератора смешанного возбуждения. В цепь якоря включить последовательно обмотку С1С2 (рис. 2.).

Снять внешние характеристики при согласном и встречном включении обмоток возбуждения генератора Ш1Ш2 и С1С2. Порядок проведения опыта см. в п. 3.6. Проанализировать полученные характеристики и сравнить их с внешней характеристикой генератора параллельного возбуждения.

В заключении отчета необходимо сделать выводы в виде ответов на следующие вопросы:

1. Почему в генераторе постоянного тока щетки должны быть установлены на геометрической нейтрали?

2. Почему с увеличением нагрузки напряжение на зажимах обмотки якоря генератора параллельного возбуждения уменьшается?

3. Почему нагрузочная характеристика расположена ниже х.х.х.?

4. Особенности генератора с самовозбуждением.

5. Сравнение характеристики генератора параллельного и смешанного возбуждения.