Лабы 2-й семестр / Лабы 2-й семестр / № 6

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра ТОЭ

ОТЧЕТ

по лабораторной работе № 6 «СИНХРОННЫЙ ГЕНЕРАТОР»

Выполнил: студент гр. 4В11

Романов Н.

Макаров А.

Цымбалов С.

Проверил преподаватель:

Аристова Л. И.

Томск 2004

Цель работы

1. Изучить принцип работы синхронного генератора.

2. Ознакомиться с конструкцией синхронной машины.

3. Снять и проанализировать основные характеристики синхронного генератора при работе в автономном режиме.

Теоретические пояснения

Синхронная машина состоит из двух основных частей: статора (неподвижная часть) и ротора (вращающаяся часть). На роторе расположена обмотка возбуждения, к которой через контактные кольца и щётки подводится постоянное напряжение от постороннего источника или возбудителя. Обмотка возбуждения служит для создания основного магнитного поля в машине. В пазах сердечника статора расположена трёхфазная обмотка переменного тока, которая часто называется обмоткой якоря.

Синхронная машина используется главным образом как генератор для производства электрической энергии. Кроме того, она применяется как двигатель и синхронный компенсатор. Если к обмотке возбуждения синхронной машины подвести постоянный ток и ротор вращать первичным двигателем с частотой n, то магнитный поток, создаваемый обмоткой возбуждения , будет индуктировать в обмотке статора (якоря) ЭДС, изменяющуюся с частотой Гц, где n-частота вращения ротора в об/мин, p-число пар полюсов ротора. При подключении к обмотке статора потребителя электрической энергии под действием ЭДС в фазах обмотки статора и потребителя появятся токи. Синхронная машина начнёт отдавать потребителю электрическую энергию, т.е. будет работать генератором. Синхронный генератор преобразует механическую энергию, подводимую со стороны первичного двигателя, в электрическую.

Свойства синхронного генератора отражаются его характеристиками. Важнейшими из них являются: характеристика холостого хода, внешняя и регулировочная характеристики.

Характеристикой холостого хода называется зависимость ЭДС генератора , работающего без нагрузки от тока в обмотке возбуждения при постоянной частоте вращения ротора:

при .

Внешней характеристикой называется зависимость, показывающая как изменяется напряжение на зажимах обмотки статора генератора при изменении тока нагрузки, если частота вращения ротора, характер нагрузки и ток в обмотке возбуждения остаются неизменными:

при , , .

Регулировочной характеристикой называется зависимость, показывающая как следует изменять ток в обмотке возбуждения при изменении нагрузки, чтобы при постоянных скорости вращения ротора и характера нагрузки, напряжение на зажимах обмотки статора генератора было постоянным:

при , , .

Порядок выполнения работы

1. Собрать электрическую цепь синхронного генератора и первичного двигателя по схеме, изображенной на рис. 1.

Рис. 1

В качестве первичного двигателя используется двигатель постоянного тока параллельного возбуждения. Частота вращения якоря двигателя измеряется с помощью тахогенератора (ТГ), к зажимам которого присоединён вольтметр. Шкала вольтметра отградуирована в единицах частоты вращения якоря.

2. Снять характеристику холостого хода:

при , .

При снятии этой характеристики внешняя цепь синхронного генератора разомкнута. Синхронный генератор приводится во вращение с номинальной скоростью при помощи двигателя постоянного тока.

Нажатием кнопки “ПУСК” магнитного пускателя подаётся напряжение на обмотку возбуждения генератора и на двигатель постоянного тока. Перед подачей напряжения на двигатель необходимо полностью вывести дополнительные сопротивления в цепи параллельной обмотки возбуждения, для чего выключатели, шунтирующие резисторы, перевести в положение “ВКЛ”. Переключатель, изменяющий пусковое сопротивление в цепи обмотки якоря установить в положение “ПУСК” при этом цепь обмотки якоря разомкнута. Осуществить разгон двигателя путём поворота ручки переключателя из положения “ПУСК” в положение “РАБОТА”, что сопровождается уменьшением пускового сопротивления в цепи якоря до нуля. Введением дополнительного сопротивления в цепь обмотки возбуждения установить номинальную скорость вращения якоря и поддерживать её постоянной.

Изменяя ток возбуждения генератора от до переключением тумблеров сопротивления , измерить вольтметром , т.к. при отключенной нагрузке .

Результаты измерения записать в таблицу 1.

Таблица 1

, В								Примечание: В; об/мин
, А

По данным таблицы 1 построить характеристику холостого хода, общий вид которой приведён на рис. 2.

2. Снять внешнюю характеристику: при , , . Первый отсчёт произвести при работе генератора вхолостую и . Ток обмотки возбуждения , соответствующий этому режиму, в дальнейшем поддерживать постоянным. Изменяя сопротивления R нагрузки трёхфазного симметричного приёмника, подключенного к зажимам обмотки статора синхронного генератора измерить фазные напряжение и ток , результаты измерения записать в таблицу 2.

Таблица 2

, В								Примечание: В; = А; n = об/мин;
, А

По данным таблицы 2 построить внешнюю характеристику, общий вид которой показан на рис. 3.

3. Снять регулировочную характеристику:

при , .

Первый отсчёт произвести при работе генератора вхолостую I=0 и

. Увеличивая ток в фазе обмотки статора поддерживать изменением тока в обмотке возбуждения генератора.

Результаты измерений записать в таблицу 3.

Таблица 3

, А								Примечание: U= В; ; об/мин
, А

По данным таблицы 3 построить регулировочную характеристику, общий вид которой приведён на рис. 4.

Рис. 2 Рис. 3 Рис. 4

Выводы: