Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Электротехнический практикум. Ч.2. Учебно-методическое пособие

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

07.09.2026

Размер:

1 Мб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 56 / 86 7 8 > Следующая >>>

реле и ОЗУ — оперативным запоминающим устройством. Результаты

Устройство

Цепи потребителей электроэнергии

ТТ

ТН

АЦП

Процессор

Электронное

реле

ОЗУ

Порт обмена

данными

измерений через ОЗУ могут передаваться на ЭВМ контролирующей организации и т. п. Также электронные счетчики с цифровой индикацией содержат в себе резервный элемент питания (батарейку), позволяющий сохранять текущее время и дату, что, в свою очередь, обеспечивает возможность реализации льготных периодов тарифов. На рисунке 8.3 изображена блок-схема электронного счетчика электроэнергии.

индикации

Рис. 8.3. Блок-схема

электронного счетчика электрической энергии

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1) Ознакомиться с устройством счетчика индукционной системы

и схемой его включения.

2) Собрать схемы для исследования работы счетчика, причем при

малых нагрузках (до 350 Вт включительно) использовать ламповый реостат (рис. 8.4), при увеличении нагрузки с лампового реостата перейти на обычные реостаты (рис. 8.5). Ток нагрузки выставлять 20%, 50%, 75%, 100%, 110% от номинального тока исследуемого счетчика.

Необходимые приборы для работы:

а) Амперметр с пределами измерения до 5–10 А.

б) Вольтметр с пределами измерения до 300 В.

220В

I * 1 2 3

ЛАТР

1 2 3

220В

ЛАТР

Рис. 8.4. Схема испытания индукционного счетчика

электрической энергии при малой нагрузке

Рис. 8.5. Схема испытания индукционного счетчика

электрической энергии при большой нагрузке

в) Ваттметр с пределами измерения по току до 5 А.

P, %

об

I, А

U, В

P, Вт

cos φ

t, с n k Δk

100

110

PtA 

%100

k





)(нIfk 

)(нIf



)(cos

If



ном

UU 

г) Конденсатор (емкость конденсатора приблизительно равна 10 мкФ).

3) Сосчитать передаточное отношение счетного механизма и вы-

числить фабричную постоянную счетчика.

4) Для указанных выше нагрузок определить действительную по-

стоянную и погрешность счетчика.

5) Проверить отсутствие самохода у испытываемого счетчика

(при выключенной нагрузке довести напряжение до 110% от номинальной).

6) Проверить счетчик на чувствительность. Чувствительность

считается нормальной, если диск счетчика вращается при номинальном входном напряжении и нагрузке по току, равной 1% от номинальной.

7) Произвести поверку счетчика при указанных выше нагрузках.

При этом заполнить таблицу 8.1.

Таблица 8.1

8) По табличным данным построить графики , , при и объяснить полученные результаты, нари-

совать электрическую схему электросчетчика.

Примечания:

1. В процессе выполнения данной лабораторной работы в целях

удобства можно собрать объединенную схему. Согласовать ее с преподавателем!

2. В качестве дополнительного задания можно произвести иссле-

дования работы электронного счетчика электроэнергии.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1) Определить направление индукционных токов и сил в течение

1, 2, 3 и 4 четвертей периода.

2) Показать, что при сдвиге фаз между потоками на 180° враща-

ющий момент не возникает.

3) При каких условиях счетчик измеряет активную энергию?

4) Объяснить назначение и действие постоянного магнита.

5) Что называется постоянной счетчика?

6) Как определить чувствительность и самоход счетчика?

УПРАЖНЕНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ

1) В течение 2 часов в квартире были включены электрообогре-

ватель мощностью 2.2 кВт и люстра мощностью 200 Вт. Диск индукционного счетчика электрической энергии сделал 12 960 оборотов. Фабричная конструктивная постоянная счетчика равна 1440. Годен ли данный счетчик электрической энергии для эксплуатации?

Ответ: δ = 0.07. Соответственно, данный счетчик не пригоден

для эксплуатации.

2) Мастер по ремонту квартир выполнял работу с помощью элек-

трической дрели, подключенной к сети 220 В, в течение 6 минут. Известно, что ток потребления электродрели во время работы равен 3 А; cosφ коллекторного двигателя дрели при номинальной нагрузке равен 0.8. Сколько электроэнергии насчитает индукционный счетчик?

Ответ: AP = 53 Вт.

Лабораторная работа № 9

ИСПЫТАНИЕ ГЕНЕРАТОРА ПОСТОЯННОГО ТОКА

Целью данной работы является ознакомление с устройством ге-

нератора, определение основных характеристик и приобретение навыков по пуску и наладке генератора.

СВЕДЕНИЯ ИЗ ТЕОРИИ

Электрические машины постоянного тока обратимы, так же как и

электрические машины других типов, поэтому каждая машина постоянного тока может работать в режимах как генератора, так и двигателя. Основными частями такой машины являются: магнитная система с обмоткой возбуждения (индуктор), якорь (система проводников, в которой индуцируется ЭДС), коллектор со щетками и корпус с подшипниками, в которых вращается вал якоря (рис. 9.1).

Магнитная система машин постоянного тока состоит из станины и полюсов. Станина изготавливается из стали или отливается из чугуна. Станина имеет фланцы или лапы для установки машины. К ней болтами крепятся основные полюса с обмоткой возбуждения, создающей основное магнитное поле машины. Форма полюсного наконечника подбирается таким образом, чтобы получить распределение индукции по окружности якоря. Для безыскровой работы щеток и коллектора в больших машинах к станине между основными полюсами крепятся добавочные полюса.

Якорь состоит из зубчатого сердечника, обмотки, уложенной в пазах сердечника, и коллектора, посаженного на вал якоря. Сердечник набирается из пластин электротехнической стали. В паз сердечника якоря заложена обмотка якоря, обычно состоящая из отдельных секций. Обмотки машин пропитываются изоляционными лаками и компаундами, что улучшает условия теплопередачи и придает дополни-

тельную механическую прочность обмоткам. Коллектор набирается из изолированных друг от друга и от вала медных пластин (ламелей). К каждой ламели присоединен конец одной секции и начало следующей за ней секции. Для отвода тока от коллектора служат угольные или медные щитки, установленные в щеткодержателях. Щетки электрически соединены с зажимами, к которым присоединена внешняя цепь.

Рис. 9.1. Устройство машины постоянного тока:

1 — коллектор, 2 — щетки, 3 — сердечник якоря, 4 — главный полюс,

5 — катушка обмотки возбуждения, 6 — корпус (станина),

7 — подшипниковый щит, 8 — вентилятор, 9 — обмотка якоря

Важным классификационным признаком машин постоянного тока является способ возбуждения главного магнитного потока. По данному признаку рассматриваемые машины делятся на генераторы с независимым возбуждением (цепь возбуждения питается от независимого постороннего источника постоянного тока) и генераторы с самовозбуждением (цепь возбуждения питается непосредственно от самого генератора). Последние по способу соединения обмотки якоря и обмотки возбуждения делятся на машины последовательного, параллельного и смешанного возбуждения. У генераторов с последо-

вательным возбуждением обмотка возбуждения соединяется после-

cnФE 

IФcM 

довательно с цепью якоря и внешней нагрузкой. У генератора с параллельным возбуждением обмотка возбуждения соединяется параллельно щеткам генератора и внешней нагрузке. У генератора со смешанным возбуждением имеются две обмотки возбуждения: одна включается параллельно, а другая — последовательно с внешней цепью. Необходимо отметить, что мощность, затрачиваемая в цепи возбуждения, при любом способе включения обмотки возбуждения мала, порядка 5% номинальной мощности у малых машин и менее 1% — у больших.

В настоящей работе исследуется генератор с независимым возбуждением.

При вращении якоря каким-либо приводным двигателем магнитный поток возбуждения пересекается проводниками обмотки якоря; в них индуцируется переменная ЭДС, которая выпрямляется коллектором в ЭДС постоянного направления. Эта ЭДС записывается в виде:

, (9.1)

где с — конструктивная постоянная машины, n — скорость вращения якоря, Ф — поток возбуждения. Из данного выражения видно, что ЭДС на зажимах генератора можно регулировать двумя способами:

1) Управлением магнитным потоком Ф, которое может произво-

диться изменением тока возбуждения.

2) Изменением скорости вращения приводного двигателя.

Стоит отметить, что последний способ практически не применяется на практике.

При замыкании цепи генератора на нагрузку (режим нагрузки генератора) по цепи якоря протекает ток Iя. Взаимодействие тока якоря с магнитным потоком возбуждения Ф создает тормозящий момент, который должен преодолеть вращающий якорь двигатель. При работе машины в режиме двигателя взаимодействие тока якоря с магнитным потоком возбуждения создает вращающий момент. Направления передачи энергии при работе машины в двух режимах работы — режиме генератора и режиме двигателя — различные, но природа электромагнитного момента, воздействующего на якорь, одна и та же. Величина его определяется по формуле:

(9.2)

Способ возбуждения генератора определяет его свойства, кото-

0

)(вIfE 

kФE 

рые проще всего демонстрировать графическим путем, то есть в виде кривых, так называемых характеристик генератора. Обычно рассматривается зависимость какой-либо одной величины, характеризующей работу генератора, от другой при постоянных остальных величинах.

Наиболее важной величиной, определяющей работу генератора, является его напряжение U. Поэтому характеристики генератора должны показать, как зависит напряжение U от тока возбуждения Iв или тока нагрузки Iн (в этих случаях скорость вращения якоря n постоянная). Кроме того, большой интерес представляет зависимость тока возбуждения Iв от тока нагрузки Iн при заданном характере изменения напряжения на зажимах генератора, обусловливаемом требованиями его эксплуатации.

Скорость вращения генератора зависит от свойств приводных деталей, и обычно она постоянна (n = const).

Характеристики электрических машин могут быть получены как расчетным путем, так и экспериментальным, то есть в лаборатории или на заводской испытательной площадке.

Зависимость ЭДС от тока возбуждения при разомкнутой цепи якоря и постоянной скорости вращения n = const называется ха-

рактеристикой холостого хода .

Если цепь возбуждения разомкнута (Iв = 0), а якорь вращается, то Eя ≠ 0, так как в станине генератора сохраняется некоторая остаточная индукция. Для того чтобы снять характеристику холостого хода, необходимо подать напряжение на обмотку возбуждения и постепенно увеличивать ток возбуждения до максимального значения, отмечая соответствующие значения ЭДС. Таким образом, будет получена восходящая ветвь характеристики. Затем путем постепенного уменьшения величины тока возбуждения можно получить нисходящую ветвь характеристики. Она расположится несколько выше восходящей ветви вследствие влияния гистерезиса.

Из рисунка 9.2 видно, что вначале при малых токах возбуждения ЭДС растет пропорционально Iв, затем эта линейная зависимость нарушается, и характеристика принимает вид, характерный для кривых намагничивания.

Действительно, при n = const формула (9.1) принимает вид . С другой стороны, по оси абсцисс вместо тока возбуждения можно отложить в ином масштабе пропорциональную току намагничивающую силу возбуждения, и тогда аналитическое выражение характери-

стики холостого хода примет вид Ф = f (Iв), что равноценно зависимо-

IяR

ном

сти В = f(H). Такая функциональная зависимость отражается кривой намагничивания. Следовательно, характер кривой холостого хода определяется свойствами магнитной цепи машины. В частности, магнитным насыщением.

Рис. 9.2. Восходящая и нисходящая ветви

характеристики холостого хода машины постоянного тока

Для ответа на вопрос, как зависит выходное напряжение U от тока нагрузки Iн, необходимо снять внешнюю характеристику машины, представляющую собой зависимость U= f(Iн) при n = const и Iв = const. Чтобы получить данную характеристику экспериментальным путем, необходимо нагрузить генератор до номинального тока I

ном

при номинальном напряжении на зажимах генератора. Качественный вид данной характеристики изображен на рисунке 9.3.

Рис. 9.3. Общий вид внешней характеристики

машины постоянного тока

Номинальное напряжение устанавливается путем регулирова-

яя

RIEU 

)(нIfU 

%100





хх

нхх

ния Iв. Затем нужно постепенно уменьшать ток якоря до нуля при Iв = const. Напряжение на зажимах генератора с ростом тока

нагрузки уменьшается за счет падения напряжения IяRя на внутреннем сопротивлении генератора, то есть . Если бы

ЭДС E оставалась постоянной, зависимость изображалась бы прямой линией. Однако с ростом нагрузки усиливается размаг-

ничивающее действие реакции якоря, что приводит к уменьшению магнитного потока Ф, а следовательно, к уменьшению ЭДС E, в результате чего внешняя характеристика изгибается в сторону оси абсцисс.

Уменьшение напряжения при переходе от холостого хода к номинальной нагрузке позволяет определить относительное изменение напряжения на зажимах генератора:

. (9.3)

Регулировочную характеристику снимают, изменяя ток нагрузки и регулируя ток возбуждения так, чтобы напряжение на зажимах генератора оставалось постоянным. При увеличении тока нагрузки для поддержания напряжения неизменным при n = const необходимо увеличивать ток возбуждения (рис. 9.4).

Рис. 9.4. Общий вид регулировочной характеристики

машины постоянного тока

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 56 / 86 7 8 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]