Методическое пособие 687
.pdf
Порядок выполнения работы
1. Собрать схему генератора постоянного тока независимого возбуждения и источника механической мощности (рис. 2.1).
В качестве источника механической мощности используется двигатель постоянного тока параллельного возбуждения. Для нагрузки генератора постоянного тока служит реостат Rн со ступенчатым регулированием сопротивления.
|
|
|
|
S1 |
|
|
Rн |
|
|
Л1 |
|
Л1 |
|
|
|
V1 |
A3 |
|
|
|
|
|
|
|
Rп |
n |
|
V3 |
|
|
G |
|
M2 |
|
A2 |
|
Я1 |
Я2 |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
Ш1 |
|
Я2 |
M1 |
Я1 |
ОВГ |
A4 |
|
||||
A1 |
Ш1 |
|
Ш2 |
|
|
|
Rв |
||
|
ОВД |
|
|
|
|
|
|
|
|
Rр |
Ш2 |
|
|
|
|
Л2 |
|
Л2 |
|
|
|
|
Рис. 2.1. Схема генератора постоянного тока независимого возбуждения и источника механической
мощности
21
2. Снять характеристику холостого хода.
Характеристикой холостого хода называется зависимость напряжения U0 на зажимах обмотки якоря генератора, работающего без нагрузки (в холостую), от тока в обмотке возбуждения iв при постоянной частоте вращения якоря.
U0 iB при Ia 0; n nН const .
При опыте холостого хода внешняя цепь генератора постоянного тока разомкнута. Якорь генератора постоянного тока приводится во вращение при помощи двигателя. Пуск двигателя осуществляется линейным пускателем Л1. При пуске сопротивление регулировочного реостата Rр равно нулю. Пусковой реостат установлен в положение «СТОП»
(сопротивление пускового реостата Rп максимальное). Медленно (за 3-5 с) поворачивая ручку пускового
реостата Rп, устанавливаем ее в положение «ХОД». Частота вращения двигателя увеличивается до n = n0. Частота вращения отсчитывается по прибору «n» и регулируется плавным изменением сопротивления регулировочного реостата Rр. (Регулирование частоты вращения n возможно и при помощи реостата Rп).
С помощью линейного пускателя Л2 подаём напряжение на обмотку возбуждения генератора.
При опыте холостого хода ЭДС, индуктируемая в обмотке якоря, Е0 равна напряжению U0 и измеряется вольтметром V3.
Величина U0 зависит от тока в обмотке возбуждения iв, который регулируется реостатом Rв (рис. 2.1).
Устанавливаем максимальное напряжение генератора (U0 = Umax) и производим первичный отсчёт, затем плавно
22
уменьшаем ток возбуждения iв до нуля, снимаем 5 6 точек нисходящей ветви характеристики холостого хода.
При iв = 0 на зажимах обмотки якоря генератора имеется некоторое напряжение, равное 2 5 % от Uн вследствие остаточной намагниченности полюсов и ярма индуктора. При iв = 0 выключить пускатель Л2, изменить полярность обмотки возбуждения генератора и снова включить Л2. При увеличении iв в обратном направлении напряжение сначала уменьшается до нуля, а затем изменяет знак и возрастает. Увеличение напряжения производится до значения U0 = Umax, Rв = 0.
Снять 5 6 точек кривой холостого хода. Повторить операцию изменения тока возбуждения от iв = iв.max до iв = 0.
Вновь изменить полярность возбуждения и снять 5 6 точек кривой холостого хода при увеличении тока возбуждения до iв = +iв.max.
Последний точкой отсчёта будет точка, с которой начинается эксперимент. Результаты измерений заносятся в табл. 2.1.
Таблица 2.1
Нисходящая ветвь
+Uн, В
+iв, А
U0, В
iв, А
Восходящая ветвь
U0, В
iв, А
+U0, В
+iв, А
23
По данным табл. 2.1 построить характеристику, общий вид которой приведен на рис. 2.2. За расчетную характеристику холостого хода принимается средняя линия, проведенная между нисходящей и восходящей ветвями.
Объяснить вид полученной кривой U0 iB .
3. Снять нагрузочную характеристику.
Нагрузочной характеристикой называется зависимость напряжения на зажимах обмотки якоря от тока в обмотке возбуждения при постоянной величине тока нагрузки.
U iв при I const , n nн const .
Опыт проводится по схеме рис. 2.1 при выключенной нагрузке (Rн).
Возбудить генератор до напряжения U = (1,15–1,25)Uн, нагрузить его до выбранного значения нагрузочного тока
I 0,5Iн при помощи реостата Rн и снять показания приборов. Получим первую точку нагрузочной характеристики.
Для получения последующих 4–5 точек нагрузочной характеристики постепенно уменьшить ток возбуждения iв, поддерживая выбранное значение нагрузочного тока. Результаты измерений занести в табл. 2.2.
Таблица 2.2
U, В
iв, А
24
Рис. 2.2. Характеристик х.х. |
Рис. 2.3. Нагрузочная |
|
характеристика и расчетная |
|
х.х.х. |
По данным опыта построить нагрузочную характеристику, примерный вид которой приведен на рис. 2.3. Здесь же построена расчетная характеристика холостого хода.
Объяснить вид нагрузочной характеристики.
4. Снять внешнюю характеристику.
Внешней характеристикой называется зависимость, показывающая, как изменяется напряжение на зажимах якоря генератора от нагрузки, если частота вращения и ток в обмотке возбуждения остаются постоянными:
U I при iB const , n nH const .
Необходимо снять две характеристики:
при увеличение нагрузки (от I = 0 при U = Uн до I Iп); при уменьшении нагрузки (от I = Iн до I = 0).
25
Первая часть опыта проводится следующим образом. Возбудить генератор до U = Uн при разомкнутых выключателях S1. Сделать первый отсчет. Затем, замыкая поочередно выключатели S1, постепенно нагружаем генератор до тока I = Iн. Записать 5–6 отсчетов. Для снятия внешней характеристики при уменьшении нагрузки увеличить максимально ток возбуждения, поддерживая n = const и I Iн. Ток двигателя не должен превышать номинальное значение. Сделать первый отсчет. Постепенно уменьшать нагрузку до режима холостого хода и записать 5 6 отсчетов. Данные отсчетов занести в табл. 2.3.
По данным табл. 2.3 построить внешние характеристики и определить изменение напряжения генератора при увеличении ( U1) и уменьшении ( U2) тока нагрузки:
|
|
U1 UH U1 ; U2 |
U0 U2 |
(2.1) |
||||
|
|
|
|
|
|
Таблица 2.3 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
№ |
Увеличение |
Уменьшение |
Примечание |
|
||||
п.п. |
|
|
|
|
|
|
||
U, В |
I, А |
U, В |
|
I, А |
||||
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1. |
|
|
|
|
|
iв1 = |
, А |
|
2. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3. |
|
|
|
|
|
iв2 = |
, А |
|
4. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5. |
|
|
|
|
|
n = |
,об/мин |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Общий вид характеристик приведен на рис. 2.4. |
|
|
|||||
|
Объяснить вид внешних характеристик. |
|
|
|||||
26
5. 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 якоря генератора оставалось постоянным:
iв I при U const , n const .
Рис. 2.4. Внешняя |
Рис. 2.5. Регулировочная |
характеристика |
характеристика |
Возбудить генератор до U Uн при разомкнутом выключателях S1. Сделать первый отсчет по приборам, затем плавно увеличивать нагрузку от I 0 до I Iн , поддерживая
U const , и снять 5–6 показаний приборов. Данные занести в табл. 2.4.
Таблица 2.4
iв, А
I, А
По данным табл. 2.4. построить регулировочную характеристику, примерный вид которой дан на рис. 2.5.
Определить процентное увеличение тока возбуждения iв ,
необходимое для поддержания номинального напряжения
27
при переходе от холостого хода к номинальной нагрузке:
i |
|
iвн iво |
100% . |
(2.2) |
|
||||
в |
|
iвн |
|
|
|
|
|
||
Объяснить вид регулировочной характеристики. 6. Снять характеристику короткого замыкания.
Привести генератор во вращение при отключенной нагрузке и при помощи реостата Rв установить минимальное значение напряжения генератора. Линейные пускатели Л1 и Л2 отключить и остановить двигатель. Замкнуть накоротко зажимы А, В (рис. 2.1). При разомкнутой обмотке возбуждения генератора (Л2 отключен) запустить двигатель,
установить n nн const и записать значение Iн I0 . Подать напряжение на обмотку возбуждения и, постепенно увеличивая iв , снять ещё 2–3 точки. Последнюю снять при
Iк Iн . Показания приборов записать в табл. 2.5.
Таблица 2.5
iв, А
I, А
По данным табл. 2.5 построить характеристику короткого замыкания и объяснить её вид. Примерный вид характеристики короткого замыкания представлен на рис. 2.6.
28
Рис. 2.6. Характеристика к.з. Рис. 2.7. Характеристический треугольник
По полученным характеристикам холостого хода и короткого замыкания построить характеристический треугольник (рис. 2.7), используя который, построить внешнюю и регулировочную характеристики генератора. Построенные характеристики совместить с характеристиками, полученными экспериментально.
Построение характеристического треугольника производится следующим образом: строим начальную прямолинейную часть х.х.х. и х.к.з., снесенную в начало координат. По оси ординат откладываем I Iн и находим точку а на оси абсцисс. По оси ординат откладываем отрезок
IнR и находим точку b на х.х.х., точки a и b являются вершинами характеристического треугольника abc.
В заключении отчета необходимо сформулировать выводы в виде ответов на вопросы:
1.Как выбрать на характеристике холостого хода точку, соответствующую номинальному режиму?
2.Почему с увеличением нагрузки напряжение на зажимах обмотки якоря генератора уменьшается?
29
3.Почему нагрузочная характеристика проходит ниже характеристики холостого хода?
4.Чем объяснить разницу в рис. 2.4 при увеличении и уменьшении нагрузки?
5.Чем объяснить линейность характеристики короткого замыкания?
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.
30