Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Электромеханические системы. Учебно-методическое пособие
.pdf
и так как Ra мало, то в условиях опыта ЭДС Еа также должна быть
мала. Поэтому необходимо проявлять осторожность и начинать
снятие характеристики короткого замыкания с минимальных значений Iв,
чтобы ток якоря не превысил Iак = 1,25 – 1,5 • Iаном.
Так как при снятии характеристики короткого замыкания
электродвижущая сила мала и поэтому поток мал и машина не насыщена, то
зависимость I = f (Iв) практически прямолинейна (см. рис. 2.10).
При Iв = 0 из-за наличия остаточного магнитного потока ток
Iа ≠ 0 и в крупных машинах близок к номинальному току или даже больше его.
В размагниченной машине характеристика короткого замыкания
начинается с нуля (штриховая линия на рис. 2.10). Если характеристика
короткого замыкания снята без предварительного размагничивания
машины (сплошная линия на рис. 2.10), то ее также целесообразно перенести
параллельно самой себе в начало координат.
Нагрузочная характеристика генератора постоянного тока
параллельного возбуждения
Эта характеристика представляет собой зависимость U = f(Iв)
при условии: Iа = const и n = const. Она идентична нагрузочной характеристике
генератора постоянного тока независимого возбуждения.
Можно снять ряд характеристик для различных значений тока
якоря Iа путем изменения сопротивления в цепи якоря. Ток возбуждения
изменяют в сторону уменьшения, начиная от максимального
его значения.
Внешняя характеристика генератора постоянного тока параллельного
возбуждения
Внешняя характеристика U = f (I) генератора параллельного
возбуждения снимается при Rв = const и n = const, т. е. без регулирования в
цепи возбуждения, при естественных условиях работы.
С помощью реостата Rв устанавливают ток возбуждения Iв = Iв ном
таким, чтобы при номинальном токе нагрузки Iном напряжение на
выводах машины было номинальным. Изменяя ток нагрузки, получают другие
точки внешней характеристики (рис. 2.11).
51
Рисунок 2.11 – Внешняя характеристика генератора постоянного тока
параллельного возбуждения
Характерной особенностью внешней характеристики генератора
параллельного возбуждения является то, что при некотором
максимальном значении тока I = Iкр она делает петлю и приходит в
точку Iк на оси абсцисс, которая соответствует установившемуся
току короткого замыкания.
У генератора с параллельным возбуждением напряжение понижается не
только из-за размагничивающего действия реакции якоря
и падения напряжения в цепи якоря, но и вследствие уменьшения
тока возбуждения Iв.
Такой характер внешней характеристики объясняется тем, что
генератор параллельного возбуждения сам себя размагничивает,
так как уменьшается ток возбуждения. Вначале этот процесс протекает
медленно, так как сталь машины насыщена и уменьшение тока возбуждения
не вызывает сильного снижения потока и ЭДС
машины. Затем, когда ток возбуждения будет соответствовать линейной
(ненасыщенной) части характеристики холостого хода,
размагничивание будет происходить более интенсивно, так как
уменьшение тока Iв будет вызывать большие изменения потока и
ЭДС. При коротком замыкании машина практически будет размагничена и
установившийся ток короткого замыкания Iк определяется
только электродвижущей силой остаточного магнетизма. Вследствие малости
этой ЭДС ток Iк в большинстве случаев невелик и не
превышает номинального значения.
Однако, несмотря на это, в переходном режиме при внезапном коротком
замыкании вследствие медленного спада потока и ЭДС мгновенный ток
короткого замыкания достигает значений Iак = 5 -15 • Iа ном, что вызовет
сильное искрение щеток, а в некоторых случаях и появление кругового огня.
52
Поэтому эти генераторы, как и все другие генераторы, должны быть снабжены
предохранителями или быстродействующими выключателями,
отключающими короткозамкнутую цепь еще до того, как ток якоря достигнет
больших значений.
Номинальное изменение напряжения генераторов параллельного
возбуждения составляет 15–20%.
Построение внешней характеристики генератора параллельного
возбуждения с помощью характеристики холостого хода и
характеристического треугольника показано на рис. 2.12, где 1 – кривая
характеристики холостого хода; 2 – характеристика цепи возбуждения Uв =
Iв∙Rв при заданном Rв = const и 3 – построенная кривая
внешней характеристики.
При Iа=0 значение U определяется пересечением кривой 1 и
прямой 2. Для получения значения U при Iа ≈ Iа ном разместим
характеристический треугольник для номинального тока так, чтобы
его вершины а и в расположились на кривой 1 и прямой 2. Тогда
точка в определит искомое значение U. Для других значений тока
между 1 и 2 можно провести наклонные отрезки прямых, параллельные ав,
которые представляют собой гипотенузы новых характеристических
треугольников. Нижние точки этих отрезков
в', в'' и т. д. определяют U при токах:
Рисунок 2.12 – Построение внешней характеристики генератора
параллельного возбуждения с помощью характеристики холостого хода и
характеристического треугольника
53
Перенеся все эти точки в левый квадрант рис. 2.12 и соединив
их плавной кривой, получим искомую характеристику 3. С учетом
аб нелинейной зависимости катета треугольника от тока опытная
зависимость U = f(Iв) имеет характер, показанный на рис. 2.12 слева
штриховой линией.
Регулировочная характеристика генератора постоянного тока
параллельного возбуждения
Как следует из рассмотрения внешних характеристик генератора, при
изменении нагрузки напряжение на его выводах не остается
постоянным. Для того чтобы сохранить напряжение неизменным,
необходимо регулировать ток возбуждения. Закон регулирования тока
возбуждения для сохранения неизменным напряжения при изменении
нагрузки дает регулировочная характеристика (рис. 2.13), представляющая
собой зависимость Iв = f(Ia) при U= const и n =const.
Рисунок 2.13 – Регулировочная характеристика генератора постоянного тока
параллельного возбуждения
Начинают снимать ее с холостого хода, когда ток нагрузки Ia = 0.
При увеличении тока нагрузки ток возбуждения Iв необходимо несколько
увеличивать, чтобы скомпенсировать уменьшение напряжения из-за падения
напряжения и размагничивающего действия реакции якоря.
Программа работы
1. Изучить схему для экспериментального исследования генератора
постоянного тока (ГПТ), состав и назначение модулей, используемых в работе.
2. Собрать схему для проведения каждого опыта и провести пробное
включение.
54
3. Снять внешнюю характеристику ГПТ параллельного возбуждения (с
самовозбуждением) UЯ = f(I
) при регулировочном сопротивлении в цепи
Я
возбуждения rРГ =0.
4. Снять характеристику холостого хода ГПТ независимого
возбуждения UЯ = f(iВ) при IЯ = 0 и n=const.
5. Снять характеристику короткого замыкания ГПТ независимого
возбуждения IЯ = f(iВ) при UЯ = 0 и n = const.
6. Снять внешнюю характеристику ГПТ независимого возбуждения
UЯ=f(IЯ) при iЯ = const.
7. Снять регулировочную характеристику ГПТ независимого
возбуждения iВ=f(IЯ) при UЯ=const.
8. Обработать результаты экспериментов и составить отчет по работе.
Описание работы
В лабораторной работе используются следующие модули:
– модуль питания стенда (МПС);
– модуль питания (МП);
– модуль измерителя мощности (МИМ);
– модуль ввода/вывода (МВВ);
– модуль добавочных сопротивлений №2 (МДС2);
– силовой модуль (СМ);
– модуль автотрансформатора (ЛАТР).
Генератор постоянного тока (М2) входит в состав электромашинного
агрегата, включающего в себя асинхронную машину переменного тока (М1),
а также импульсный датчик частоты вращения (М3).
Необходимо загрузить программное обеспечение Labdrive и выбрать
соответствующую работу.
Описание программного обеспечения Labdrive приведено в
Приложении 2.
55
2.1 Внешняя характеристика ГПТ параллельного возбуждения
Внешняя характеристика представляет собой зависимость UЯ=f(I
) при
Я
rРГ=0 и n=const и снимается на понижение напряжения. Схема для снятия
характеристики приведена на рисунке 2.14.
Рисунок 2.14 - Схема для снятия внешней характеристики ГПТ
параллельного возбуждения
В качестве приводного двигателя выступает асинхронный
электродвигатель с короткозамкнутым ротором М1, запутываемый
трехфазным напряжением 3x380 В.
Якорная цепь генератора постоянного тока подключается к
регулируемому сопротивлению RP1 МДС2. Обмотка возбуждения LM
включается параллельно якорной цепи.
Выходы ДТ, ДН и ПЧН модуля СМ подключаются к входам А1, А2 и
А3 соответственно модуля МВВ.
Для контроля тока якоря IС, напряжения статора UС и мощности
приводного двигателя используется модуль МИМ.
Для изменения тока якоря IЯ, напряжения якоря UЯ и частоты вращения
используется персональный компьютер.
Опыт проводится в следующей последовательности:
– установить переключатель SA1 МДС2 в положение «»;
56
UЯ, В
I
Я
, А
– включить автоматы QF1 и QF2 модулей питания. Генератор
приводится во вращение при отключенной нагрузке. Контролируется
напряжение на зажимах генератора. Если напряжение U
отсутствует, то это
Я
означает, что магнитный поток, создаваемый током обмотки возбуждения,
направлен навстречу потоку остаточной индукции и следует поменять
полярность обмотки возбуждения машины постоянного тока при
отключенных автоматах QF1 и QF2.
Напряжение генератора при токе нагрузки I
= IЯ = 0 заносят в
НАГР
таблицу 2.1.
– после снятия точки холостого хода переключателем SА1 модуля
МДС2 необходимо изменять сопротивление в сторону уменьшения,
увеличивать ток нагрузки. Изменять ток нагрузки до 1,25 IЯН, и данные опыта
занести в таблицу 2.1.
Внимание! Не переводить SA1 в положение «0».
Таблица 2.1
После проведения опыта установить все переключатели модулей в
исходное положение.
2.2 Характеристика холостого хода ГПТ независимого возбуждения
Эта характеристика представляет собой зависимость UЯ=f(iВ) IЯ=0,
n=const и снимается для ГПТ независимого возбуждения согласно схеме,
представленной на рисунке 2.15.
57
Рисунок 2.15 – Схема для снятия характеристик ГПТ независимого
возбуждения
В качестве приводного двигателя выступает асинхронный
электродвигатель с короткозамкнутым ротором М1, запутываемый
трехфазным напряжением 3x380 В.
Регулируемое напряжение постоянного тока подается в обмотку
возбуждения LМ машины постоянного тока от модуля автотрансформатора. В
якорную цепь двигателя постоянного тока вводится сопротивление модуля
МДС2. Ток возбуждения рассчитывается по показаниям вольтметра модуля
автотрансформатора.
Выходы ДТ, ДН и ПЧН модуля СМ подключаются к входам А1, А2 и
А3 соответственно модуля МВВ.
Установить все модули в начальное состояние, для чего при
выключенных автоматах QF1, QF2:
– рукоятку регулировки выходного напряжения автотрансформатора
установить в крайнее положение против часовой стрелки;
– переключатель SA1 модуля автотрансформатора установить в
нижнее положение;
– переключатель SA1 модуля МДС2 установить в положение «∞».
58
11,1
U
U
ВХ
ОВ
UВХ, В 0
UОВ, В
I
ОВ
, А
U
Я
, В
Опыт проводится в следующей последовательности:
– включить автоматы QF1 и QF2 модулей МПС и МП. Генератор
постоянного тока приводится во вращение и при iВ = 0 измеряют напряжение
от потока остаточной индукции. Данные занести в таблицу 2.2;
– включить переключатель SA1 модуля автотрансформатора, ручкой
автотрансформатора установить номинальное напряжение возбуждения 220В,
при этом необходимо учитывать, что напряжение после диодного
выпрямителя отличается от входного напряжения на KФ=1,11:
;
– изменять ток возбуждения поворотом ручки автотрансформатора
(изменение напряжения возбуждения).
Данные опыта занести в таблицу 2.2.
Таблица 2.2
После проведения опыта установить все переключатели модулей в
исходное положение. Ручку автотрансформатора вывести против часовой
стрелки, переключатель SA1 модуля ЛАТР перевести в нижнее положение,
отключить автоматы QF2, QF1.
Ток возбуждения рассчитывается по известному напряжению обмотки
возбуждения и сопротивлению обмотки возбуждения (Приложение 3).
По данным опыта построить характеристику холостого хода и
определить степень насыщения магнитной цепи ГПТ при номинальной ЭДС:
Е
= UН + IЯН∙RЯ,
ЯН
где UН – номинальное напряжение;
RЯ – сопротивление цепи якоря (Приложение 3).
59
IВ, А 0
I
Я
, А
2.3 Характеристика короткого замыкания ГПТ независимого
возбуждения
Эта характеристика представляет собой зависимость IЯ=f(iВ) при UЯ=0
и n=const и снимается при замыкании выходных зажимов цепи якоря
генератора накоротко.
Опыт проводится по схеме, представленной на рисунке 2.15.
Установить модули в исходное состояние:
– переключатель SA1 модуля автотрансформатора установить в
нижнее положение;
– ручку автотрансформатора установить в крайнее положение против
часовой стрелки;
– переключатель SA1 модуля МДС2 установить в положение «0».
Опыт проводится в следующей последовательности:
– включить автоматы QF1 и QF2 модулей МПС и МП соответственно,
запустится приводной двигатель;
– при iВ = 0 снять значение IЯ (из-за наличия остаточного магнитного
потока ток якоря может быть отличен от нуля), данную точку занести в
таблицу 2.3;
– переключатель SA1 модуля автотрансформатора перевести в верхнее
положение;
– ручкой автотрансформатора увеличивать ток возбуждения до тех пор,
пока IЯ = 1,25.
Данные занести в таблицу 2.3.
Таблица 2.3
После проведения опыта установить все переключатели модулей в
исходное положение. Ручку автотрансформатора вывести против часовой
стрелки, переключатель SA1 модуля ЛАТР перевести в нижнее положение,
отключить автоматы QF2, QF1.
60
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]