ЛАБЫ ВСЕ ПРИНЯТЫ / 7 лб

Цель работы: изучить конструкцию и принцип действия генератора постоянного тока. Приобрести практические навыки получения характеристик генератора независимого возбуждения; экспериментально подтвердить сведения о генераторе постоянного тока.

Программа работы: ознакомиться с лабораторной установкой. Получить характеристики: холостого хода, нагрузочную, внешнюю, регулировочную,

короткого замыкания. Проанализировать полученные характеристики и сделать основные выводы.

Рис. 1 Исследуемая электрическая схема.

ХАРАКТЕРИСТИКА ХОЛОСТОГО ХОДА

Зависимость ЭДС генератора от тока возбуждения в при отсутствии тока якоря ( 0) и неизменной частоте вращения ( ) называют характеристикой холостого хода = (в).

Характеристика холостого хода (ХХХ) снимается при разомкнутой цепи якоря (переключатель SA3 в поз. 1). Запускают приводной двигатель М.

Резистором R1 изменяют ток возбуждения и устанавливают ЭДС генератора

= (1,2 ÷ 1,3) . Это первая точка характеристики холостого хода. Плавно уменьшая ток возбуждения до нуля, записывают в табл. 1 5 6 значений и в

. Затем изменяют направление тока в обмотке возбуждения (переключатель

2

SA1 в поз. 2). Увеличивают ток возбуждения до тех пор, пока ЭДС генератора другой полярности снова достигнет = (1,2 ÷ 1,3) и 5 6 значений и в

заносят в табл. 1 При этом получают «нисходящую» ветвь ХХХ.

Затем опыт повторяют в обратном направлении, т.е. уменьшают ток в

до нуля (5 6 значений), меняют направление тока в обмотке возбуждения, увеличивают его до значения, при котором = (1,2 ÷ 1,3) (56 точек) и получают «восходящую» ветвь ХХХ. Расчетную ХХХ проводят как среднюю линию между «нисходящей» и «восходящей» ветвями. Расчетная ХХХ

проходит через начало координат. По результатам опыта определяют процентное значение остаточной ЭДС:

100% = .

По расчетной ХХХ определяют коэффициент насыщения магнитной цепи генератора для номинального значения ЭДС:

н = + н , В;

где − сопротивление цепи якоря.

На рис. 2 Приведена ХХХ (характеристика холостого хода).

3

Рис. 2 Характеристика холостого хода а) Экспериментальная; б) Теоретическая

Характеристика холостого хода:

Зависимость = (в) является нелинейной, прямолинейная часть характеристики холостого хода соответствует ненасыщенной магнитной системе машины. При дальнейшем увеличении тока возбуждения сталь машины насыщается, и характеристика приобретает криволинейный характер.

4

% = 100 = 100 ∙ 20 = 9,09%.

Н 220

Вывод о степени насыщения магнитной цепи, прямолинейные участки графиков соответствуют ненасыщенной магнитной системе машины. По мере увеличения тока возбуждения, происходит насыщение магнитной системы и график начинает искривляться.

Полная ХХХ генератора независимого возбуждения отличается от расчетной ХХХ тем, что расчетная ХХХ проходит через начало координат, а полная ХХХ образует основную петлю намагничивания.

Прямолинейная часть ХХХ соответствует ненасыщенной магнитной системе машины. При дальнейшем увеличении тока сталь машины насыщается, и характеристика приобретает криволинейный характер.

НАГРУЗОЧНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

Зависимость напряжения на зажимах якоря генератора от тока возбуждения в при неизменной величине тока якоря (тока нагрузки) ( =) и неизменной частоте вращения ( ) называют нагрузочной

характеристикой = (в).

Таблица 2.

5

а)

б)

Рис. 3 Нагрузочная характеристика а) Экспериментальная; б) Теоретическая

При указанных условиях напряжение на выводах генератора меньше ЭДС, поэтому нагрузочная характеристика располагается ниже характеристики холостого хода. Необходимо увеличение тока возбуждения для компенсации размагничивающего действия реакции якоря и падения напряжения в цепи обмотки якоря. Нагрузочная характеристика нелинейная,

из-за того, что ток возбуждения уменьшается. Вместе с ним уменьшается

6

степень насыщения магнитной цепи генератора, а, следовательно, и ослабляется размагничивающее действие реакции якоря.

ВНЕШНЯЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

Зависимость напряжения на зажимах якоря генератора от тока нагрузки

Рис. 4 Внешняя характеристика

По характеристике находят процентное увеличение напряжения при

7

где − напряжение при = н.

Рис. 5 Внешняя характеристика теоретическая Для снятия этой характеристики устанавливается такой ток в обмотке

возбуждения, чтобы при холостом ходе генератора напряжение на его зажимах было равно номинальному. Затем нагрузка генератора возрастает при неизменном токе в обмотке возбуждения. С возрастанием нагрузки (тока в якоре генератора Я) увеличивается как падение напряжения в сопротивлении его обмотки, так и 10 размагничивающее действие реакции якоря, что вызывает понижение напряжения. При изменении нагрузки от нуля до номинальной напряжение на зажимах генератора уменьшается на величину

ПН.

Практическое значение внешней характеристики: за счет насыщения стали повышение напряжения будет меньше, чем понижение, так. кап размагничивающее действие реакции якоря будет сказываться тем сильнее,

чем меньше степень насыщения стали.

РЕГУЛИРОВОЧНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

Зависимость тока возбуждения в от тока якоря генератора при неизменном напряжении ( = ) на зажимах нагрузки и неизменной частоте вращения якоря генератора ( = ) называют регулировочной характеристикой в = ( ).

8

Рис. 6 Регулировочная характеристика теоретическая При работе генератора без нагрузки в цепи возбуждения устанавливают

ток в0, при котором напряжение на выводах генератора становится равным номинальному. Затем постепенно увеличивают нагрузку генератора,

одновременно повышают ток возбуждения таким образом, чтобы напряжение генератора во всем диапазоне нагрузок оставалось равным номинальному. Так получают восходящую ветвь характеристики 1. Постепенно уменьшая ток генератора до ХХ и регулируя соответствующим образом ток возбуждения,

получают нисходящую ветвь характеристики 2. Нисходящая ветвь регулировочной характеристики расположена ниже восходящей, что объясняется влиянием возросшего остаточного намагничивания магнитной цепи в машине в процессе снятия восходящей ветви. Среднюю кривую 3,

проведенную между восходящей и нисходящей ветвями, называют практической регулировочной характеристикой генератора.

ХАРАКТЕРИСТИКА КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

Зависимость тока якоря Iк генератора от тока возбуждения Iв при напряжении на зажимах якоря равном нулю (U 0) и неизменной частоте вращения якоря (n const) называют характеристикой короткого замыкания Iк

f (Iв ) .

Короткое замыкание генератора при номинальном токе возбуждении является аварийным режимом, так как ток короткого замыкания в цепи якоря

9

в несколько раз превышает номинальный, вызывает круговой огонь на коллекторе и чрезмерный перегрев обмоток, включенных в цепь якоря, что может привести к повреждению генератора. Поэтому в лабораторной работе не проводится опыт короткого замыкания.

Рис. 8 Теоретическая характеристика короткого замыкания

Вывод:

В ходе лабораторной работы была изучена конструкция и принцип действия генератора постоянного тока независимого возбуждения.

Приобретены практические навыки получения характеристик генератора независимого возбуждения; экспериментально подтверждены сведения о генераторе постоянного тока.

Были построены и проанализированы характеристики ХХ, нагрузочные характеристики, внешние и регулировочные характеристики.

10