Ел маш лаб 5

Лабораторна робота №5.

Дослідження трифазного синхронного генератора

Мета роботи. Вивчити будову, принцип роботи та особливості трифазного явнополюсного синхронного генератора, оволодіти методикою проведення дослідів та навчитися аналізувати властивості генератора за результатами дослідних даних.

ЗАГАЛЬНІ ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ

На робочому місці знаходяться: • машинний агрегат, що складається з двох електричних машин дослідного трифазного явнополюсного синхронного генератора і двигуна постійного струму, вали яких з'єднані за допомогою муфти; • регулювальні реостати, електровимірювальні прилади змінної величини, трифазна батарея конденсаторів і індуктивність.

Електровимірювальні прилади і реостати вибирають відповідно до номінальних даних дослідного генератора та двигуна з урахуванням меж регулювання напруги і струму під час проведення дослідів. Вольтметри і амперметрії повинні мати верхню межу вимірів на рівні 1,2...1,3 від номінальних значень напруги та струму генератора і двигуна.

Характеристика холостого ходу синхронного генератора

Характеристикою холостого ходу (х.х.х.) генератора називають залежність ЕРС Е, що індуктується в обмотці статора від значення величини струму збудження Iз, коли ротор обертається з номінальною частотою nн, а навантаження відсутнє (струм статора I = 0).

Дослідні дані для побудови х.х.х. генератора отримують за схемою, наведеною на рис. 2.1, у такій послідовності.

Встановивши повзуни реостатів Rп на максимальне, a Rp на мінімальне значення опору, запускають двигун постійного струму (вимикач QF1 замикають, а вимикачі QF2 і QF3 в електричному колі синхронного генератора повинні бути розімкнені). Після пуску двигуна опір реостата Rn зменшують до нуля, а реостатом Rp встановлюють номінальну частоту обертання ротора генератора, яку контролюють тахометром і підтримують постійною (п = пн = const) під час проведення всіх дослідів. Потім подають струм збудження в обмотку ротора (індуктора) генератора (виводи И1-И2). Для цього замикають вимикач QF2 за максимального значення опору реостата Rз і поступово збільшують струм збудження генератора (зменшують опір Rз) до тих пір, поки напруга на виводах обмотки статора (С1, С2, СЗ) досягне значення (1,2...1,3)Uн. Це перша точка характеристики. Потім струм збудження генератора поступово зменшують до нуля через однакові проміжки таким чином, щоб отримати 6 чи 8 точок для побудови х.х.х. Останню точку характеристики знімають у разі Iз=0 (вимикач QF2 розімкнений), тобто коли вольтметр PVI показує ЕРС Eз, що наводиться в обмотці статора магнітним потоком залишкового магнетизму в магнітопроводі генератора. Величина Ез складає 1...2% від Uн.

Висновок: Я вивчив будову, принцип роботи та особливості трифазного явнополюсного синхронного генератора, оволодіти методикою проведення дослідів та навчитися аналізувати властивості генератора за результатами дослідних даних.

Контрольні запитання

1. Чому характеристика холостого ходу генератора непрямолінійна?

Характеристика холостого ходу генератора є непрямолінійною через те, що при підвищенні напруги на зажимах генератора, магнітний потік в обмотці збудження збільшується, що в свою чергу призводить до збільшення індукції магнітного поля у сердечнику генератора. Але через насичення магнітного сердечника, збільшення індукції не пропорційно зростає до збільшення магнітного поля, що призводить до нелінійного зростання струму в обмотці збудження та неоднакового зміщення точок на характеристиці.

2. Як визначають коефіцієнт насичення магнітного кола генератора?

Коефіцієнт насичення магнітного кола генератора визначають, знаходячи співвідношення магнітного потоку Ф, що пронизує магнітне сердечник генератора, до максимально можливого значення магнітного потоку Фmax при даній напрузі на зажимах генератора. Коефіцієнт насичення можна визначити експериментально або за допомогою математичних моделей.

3. Чому індукційна навантажувальна характеристика розміщується на графіку нижче від характеристика холостого ходу?

Індукційна навантажувальна характеристика генератора показує залежність електричної потужності, що видається генератором, від струму навантаження. Так як при збільшенні навантаження на генератор, струм збудження залишається практично незмінним, змінюється падіння напруги на внутрішньому опорі генератора і тим самим зменшується напруга, що видається генератором. Ця залежність не є лінійною, тому індукційна навантажувальна характеристика розташовується на графіку нижче характеристики холостого ходу.

4. Назвіть причини зміни напруги (струму збудження) зі зміною навантаження генератора за зовнішніми (регулювальними) характе­ристиками.

4. Зміна напруги (струму збудження) зі зміною навантаження генератора залежить від декількох факторів, зокрема:

• Залежність падіння напруги на внутрішньому опорі генератора від струму навантаження. Чим більше струму навантаження, тим більше падіння напруги на внутрішньому опорі і тим менша напруга, що видається генератором.

• Залежність магнітного потоку генератора від струму збудження. Чим більший струм збудження, тим більший магнітний потік і тим більша напруга, що видається генератором.

• Залежність електричного опору навантаження від напруги. Чим більша напруга, тим менший електричний опір, тим більший струм навантаження і тим менша напруга, що видається генератором.

5. Як впливає характер навантаження на зовнішні (регулювальні) характеристики генератора?

Характер навантаження може впливати на зовнішні (регулювальні) характеристики генератора, оскільки залежно від типу навантаження можуть змінюватись величини струму і напруги на виході генератора. Наприклад, у випадку лінійного навантаження, коли струм навантаження пропорційний напрузі, зовнішня характеристика може бути лінійною, а в разі нелінійного навантаження (такого як наприклад електродвигун) може бути спотворена і містити гармоніки.

6. Чому характеристика короткого замикання генератора прямолінійні?

Характеристика короткого замикання генератора є прямолінійною через те, що в цьому випадку зовнішня електрична мережа замінюється короткозамкненою лінією, що має нульову імпедансу. Таким чином, струм короткого замикання можна визначити як відношення номінальної напруги генератора до його внутрішньої імпеданси, що не залежить від зовнішнього опору.

7. Чому струм короткого замикання залежить від кількості закорочених фаз?

Струм короткого замикання залежить від кількості закорочених фаз, оскільки в цьому випадку струм, що протікає через закорочені фази, додається до струму, що протікає через робочу фазу. Чим більше фаз закорочено, тим більшим стає загальний струм короткого замикання. З іншого боку, напруга короткого замикання не залежить від кількості закорочених фаз і визначається тільки внутрішньою імпедансою генератора.