ЛАБЫ ВСЕ ПРИНЯТЫ / 5 лб

Цель работы: Изучить конструкции и принцип действия синхронного генератора; приобрести практические навыки определения характеристик; на основании опытов получить подтверждение теоретическим сведениям о синхронных генераторах.

Схема:

Рис. 1 Электрическая схема для исследования синхронного генератора

Ход работы:

1. Характеристика холостого хода.

Зависимость ЭДС E генератора от тока возбуждения при отсутствии тока нагрузки ( = 0) и неизменной частоте вращения ротора (n = const)

называют характеристикой холостого хода = ( ).

Опыт проводят по схеме рис. 1 при разомкнутой цепи нагрузки.

Результаты исследования внесём в таблицу 1.

2

Рис. 2 Характеристика холостого хода

2. Нагрузочная характеристика.

Зависимость напряжения U на клеммах обмотки якоря генератора от тока возбуждения при неизменной величине тока нагрузки (I = const),

неизменном характере нагрузки ( = ) и неизменной частоте вращения ротора (n = const) называют нагрузочной характеристикой = ( ).

3

Для определения такой характеристики подключают к СГ индуктивную

нагрузку Х.

Таблица 2

Производим построение нагрузочной характеристики в одних осях координат с характеристикой холостого хода.

Рис. 3 Характеристики ХХ и НГ

3. Внешние характеристики.

Зависимость напряжения U на зажимах якоря генератора от тока нагрузки

I (тока обмотки якоря) при неизменной величине тока возбуждения ,

неизменном характере нагрузки ( = ) и неизменной частоте вращения ротора (n = const) называют внешней характеристикой = ( ).

4

Внешняя характеристика для случая cos = 0 определяется при

подключении к генератору реактивной нагрузки Х.

Результаты исследования запишем в таблицу 3.

Таблица 3

По внешним характеристикам находим процентное увеличение

Построим зависимость внешних характеристик:

Рис. 4 Внешние характеристики

5

4. Регулировочные характеристики.

Зависимость тока возбуждения генератора от тока якоря генератора при неизменном напряжении на клеммах обмотки якоря ( = ), неизменном характере нагрузки ( = ) и неизменной частоте вращения ротора (n = const) называют регулировочной характеристикой = ( ).

Регулировочная характеристика показывает, как нужно регулировать ток возбуждения генератора при изменении тока нагрузки, чтобы напряжение генератора оставалось неизменным по величине.

В таблицу 4 запишем результаты исследования, по которым построим регулировочную характеристику.

Таблица 4

По регулировочным характеристикам определим относительное изменение тока возбуждения, необходимое для поддержания напряжения на клеммах обмотки якоря при переходе от холостого хода к номинальной нагрузке:

∆ = − 0 = 0,7−0,55 = 0,27 о.е.0 0,55

Строим график регулировочной характеристики:

6

Рис. 5 Регулировочные характеристики

5. Характеристики короткого замыкания.

Зависимость тока якоря генератора от тока возбуждения генератора при неизменной частоте вращения ротора генератора ( = ), и при напряжении на клеммах обмотки якоря равном нулю, называют характеристикой короткого замыкания IK f (I f ).

При проведении опытов КЗ, будем изменять электрические схемы обмотки якоря генератора.

Рис. 6 Электрические схемы обмотки якоря опытов короткого замыкания:

а – трёхфазного, б – двухфазного, в – однофазного

7

Построим характеристики короткого замыкания в одних осях.

Рис. 7 Характеристики КЗ

8

Анализ характеристик:

Холостой ход: Полученная характеристика холостого хода является неполной, так как представляет собой только часть теоретического графика.

Данная характеристика имеет линейный вид, так как не достигнуто насыщение магнитной цепи.

Чтобы сделать вывод о степени насыщения магнитной цепи, необходимо снять больше данных. Теоретически при насыщении график должен иметь нелинейную зависимость. Чем ближе нелинейная часть к продолжению линейного участка, тем меньше насыщение цепи. Нормальный коэффициент насыщения = От 1.2 До 1.35.

Если коэффициент насыщения Kμ будет меньше 1.2, это будет значить,

что машина будет не насыщена. Если Kμ > 1.35, то машина перенасыщена, у

ней большое магнитное сопротивление, машина будет греться при работе.

Нагрузочная: Нагрузочная активно-индуктивная характеристика располагается ниже характеристики холостого хода вследствие двух причин: 1) падение напряжения, 2) размагничивающее продольное действие реакции якоря при индуктивной нагрузке.

Внешняя: при неизменном токе возбуждения и с увеличением тока нагрузки увеличивается действие реакции якоря и величина падения напряжения. При чисто активной нагрузке реакция якоря генератора поперечная, направленная поперек оси полюсов ротора и оказывающая в основном искажающее действие на магнитное поле, а при активно-

индуктивной нагрузке – поперечно-продольная.

В последнем случае продольная составляющая реакции якоря направлена навстречу полю полюсов (оказывает размагничивающее действие) и

уменьшает магнитный поток машины, что приводит к более сильному падению напряжения, чем при чисто активной нагрузке. Поэтому внешняя характеристика при активно-индуктивной нагрузке располагается ниже характеристики при активной нагрузке.

9

Регулировочная: При фиксированном значении напряжения и увеличении тока R–L-нагрузки для компенсации падения напряжения и продольного размагничивающего действия реакции якоря необходимо увеличивать ток возбуждения. При активно-индуктивной нагрузке регулировочная характеристика проходит выше, чем при чисто активной R-

нагрузке. При активно-емкостной R–С-нагрузке регулировочная характеристика проходит ниже, чем при чисто активной нагрузке.

Короткое замыкание: На наклон к оси абсцисс характеристик КЗ будет влиять размагничивающее действие реакции якоря. При коротком замыкании реакция якоря является чисто размагничивающей. Размагничивающее действие реакции якоря максимальное при трехфазном коротком замыкании

(ток короткого замыкания минимальный) и минимальное при однофазном коротком замыкании (ток короткого замыкания максимальный). Наиболее опасным является несимметричное короткое замыкание, так как при меньшей величине реакции якоря имеем большее значение тока короткого замыкания.

Линейность характеристик короткого замыкания объясняется тем, что основной магнитный поток и потоки рассеяния обмоток генератора при коротком замыкании не оказывают заметного влияния на насыщение железа магнитной цепи. Индуктивные сопротивления, характеризующие короткие замыкания, остаются постоянными, а характеристики короткого замыкания – линейными.

Характеристика КЗ не будет проходить через начало координат, если опыт будет проводиться без предварительного размагничивания. Иначе говоря, в синхронном генераторе присутствует остаточный магнитный поток,

при котором ток I не будет равен 0 даже при нулевом токе возбуждения.

10