m315

•разомкнуть выключатель SА1 ;

•разомкнуть выключатели SА2 и SА3;

•разомкнуть выключатель SА5;

•переключатель SА4 установить в положение «1ф».

Пуск двигателя производится на холостом ходу. После завершения

пуска двигателя конденсатор CS отключают путем размыкания выключателя SА2. Уменьшают ток возбуждения нагрузочного генератора на холостом ходу до предельно минимальной величины. Замыкают выключатель SА5 и плавно нагружают двигатель, производя измерения как в предыдущем опыте. Результаты измерений и вычислений записывают в табл. 3.4.1.

3.4.7. АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ИСПЫТАНИЙ

По результатам табл. 3.4.1 для каждого из проведенных режимов строят рабочие характеристики: Р1 = f (Р2) , I1 = f (Р2), n = f (Р2) ,

М2 = f (Р2 ), cosϕ1 = f(Р2 ), η = f(Р2 ), при U1 = const , f1 = const .

Для удобства анализа и сравнения рабочих свойств двигателя во всех режимах необходимо одноименные характеристики построить в отдельных осях координат.

В выводах по работе необходимо дать сравнение одноименных характеристик, объяснить их расхождение. Особое внимание следует обратить на энергетические характеристики двигателя в каждом из вышеупомянутых режимов работы.

3.4.8.КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ПРИ ДОПУСКЕ К ВЫПОЛНЕНИЮ РАБОТЫ

3.4.8.1.Как необходимо преобразовать схему обмотки статора трехфазного двигателя, чтобы его можно было подключить к однофазной сети?

3.4.8.2.Как пустить в ход трёхфазный асинхронный двигатель от однофазной сети?

3.4.8.3.Какое магнитное поле создает однофазная обмотка при питании ее переменным током?

3.4.8.4.Поясните, почему некоторые асинхронные двигатели называют конденсаторными?

3.4.8.5.Поясните, как преобразовать схему обмотки статора трехфазного двигателя в схему конденсаторного, чтобы его можно было подключить к однофазной сети?

3.4.8.6.Поясните, из каких соображений выбирают величину емкости пускового конденсатора?

82

3.4.8.7.Из каких соображений выбирают величину емкости рабочего конденсатора?

3.4.8.8.Поясните, почему, как правило, в качестве фазосдвигающего элемента в однофазном двигателе при пуске применяют конденсаторы?

3.4.9.КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ПРИ ЗАЩИТЕ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ

3.4.8.1.Приведите некоторые схемы подключения трехфазного двигателя к однофазной сети. Поясните схемы. Выберите лучший вариант схемы.

3.4.9.2.Какое магнитное поле создается симметричной многофазной обмоткой статора при питании ее симметричным многофазным током?

3.4.9.3.Дайте объяснение, как Вы представляете симметричную многофазную обмотку, например, двухфазную, трехфазную, пятифазную? Всегда ли в конденсаторном двигателе обмотка симметричная?

3.4.9.4.Почему однофазный двигатель не имеет начального пускового момента?

3.4.9.5.Какими способами может быть создан пусковой электромагнитный вращающий момент в асинхронном двигателе при подключении его обмотки статора к однофазной сети?

3.4.9.6.Из каких соображений выбирают величину емкости пускового конденсатора?

3.4.9.7.Из каких соображений выбирают величину емкости рабочего конденсатора?

3.4.9.8.Почему в качестве фазосдвигающего пускового элемента, как правило, применяют конденсатор?

3.4.9.9.Когда вращающееся поле становится эллиптическим?

3.4.9.10.Почему при изменении соотношения между прямым и обратным магнитными полями частота вращения ротора асинхронного двигателя изменяется?

3.4.9.11.Почему коэффициент мощности и КПД двигателя в конденсаторном режиме выше, чем в однофазном при одной и той же нагрузке на валу?

3.4.9.12.Оправдано ли применение трехфазного двигателя в однофазном режиме?

3.4.9.13.Приведите схемы подключения трехфазного двигателя к однофазной сети и дайте необходимые пояснения.

83

4. СИНХРОННЫЕ МАШИНЫ

4.1. ИССЛЕДОВАНИЕ ТРЕХФАЗНОГО СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА

4.1.1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

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

4.1.2.ПРОГРАММА РАБОТЫ

4.1.2.1.Ознакомиться с лабораторной установкой.

4.1.2.2.Получить характеристики: холостого хода, нагрузочную, внешнюю, регулировочную, короткого замыкания.

4.1.2.3.Проанализировать полученные характеристики и сделать основные выводы.

4.1.3.ОБЩИЕ ЗАМЕЧАНИЯ

Лабораторная работа дает возможность качественно и количественно оценить эксплуатационные свойства синхронного генератора.

Электрическая схема лабораторной установки изображена на рис.4.1.1. Исследуется трехфазный явнополюсный синхронный генератор (СГ). Ротор СГ приводится во вращение асинхронным двигателем М.

Обмотку возбуждения СГ подключают к источнику постоянного тока выключателем SА1.

Регулирование тока обмотки возбуждения осуществляют автотрансформатором АТ.

Клеммы трехфазной обмотки якоря СГ U1 – U2, V1-V2, W1-W2 выведены на переднюю панель стенда.

Активной нагрузкой СГ служит реостат R с плавным изменением сопротивления. В качестве индуктивной нагрузки Х используется асинхронная машина с заторможенным фазным ротором, обмотки которой соединены по схеме регулируемой реактивной катушки.

84

При этом ток возбуждения I f следует только уменьшать, не увеличивая его ни на одном этапе регулирования. Последний отсчет ЭДС ( ЕОС ) производят при разомкнутом ключе SА1 (I f = 0 ).

Изменяют направление тока возбуждения и определяют величину этого тока I f , при котором Е = 0. Результаты исследований записы-

вают в табл.4.1.1.

Таблица 4.1.1

Характеристика холостого хода

чая, когда Е = UН , определяют именно по этой характеристике.

4.1.5. НАГРУЗОЧНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

Зависимость напряжения U на клеммах обмотки якоря генератора от тока возбуждения I f при неизменной величине тока нагрузки

( I = const ), неизменном характере нагрузки (cosϕ = const )и неизменной частоте вращения ротора ( n = const ) называют нагрузочной характеристикой U = f(I f ).

Из множества нагрузочных характеристик практическое значение имеет индукционная нагрузочная характеристика, когда n = const , cosϕ ≈ 0 и I = IH .

Для определения такой характеристики подключают к СГ индуктивную нагрузку Х. Изменяя сопротивление Х и регулируя ток возбуждения генератора I f , устанавливают номинальный ток якоря I = IH

при напряжении U = (1÷1,1)U Н . Замеряют величины напряжения генератора U и тока возбуждения I f .

Уменьшая напряжение U снижением тока возбуждения, поддерживают неизменным ток нагрузки, изменяя сопротивление Х. Таким

86

образом получают 6 значений U и I f . Результаты измерений записы-

вают в табл.4.1.2, по которым производят построение нагрузочной характеристики в одних осях координат с характеристикой холостого хода.

4.1.6. ВНЕШНИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Зависимость напряжения U на зажимах якоря генератора от тока нагрузки I (тока обмотки якоря) при неизменной величине тока возбуждения I f , неизменном характере нагрузки (cosϕ = const ) и неизменной

частоте вращения ( n = const ) называют внешней характеристикой

U = f (I).

Внешние характеристики получают для двух значений коэффициента мощности, определяющего характер нагрузки: при cosϕ ≈ 1, когда нагрузка практически чисто активная и при cosϕ ≈ 0, когда нагрузка практически индуктивная.

Внешняя характеристика для случая, когда cosϕ ≈ 1 определяется при замкнутом выключателе Q1. Для получения первой точки внешней характеристики изменяют ток возбуждения I f , и сопротивление на-

грузки R2 таким образом, чтобы на зажимах якоря установилось напряжение U = U Н , при токе якоря I = IН . Для получения других точек

внешней характеристики плавно уменьшают ток якоря I, увеличивая сопротивление R2 до состояния, когда генератор окажется в режиме холостого хода (U = U0 ) при разомкнутом выключателе Q1. При этом обес-

печивают неизменным ток возбуждения I f .

Внешняя характеристика для случая cosϕ ≈ 0 определяется подобным же образом только при подключении к генератору реактивной нагрузки Х выключателем Q2. Результаты исследований записывают в табл.4.1.3.

87

Таблица 4.1.3

Внешние характеристики

UН

где U Н - напряжение при I = IН .

4.1.7. РЕГУЛИРОВОЧНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

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

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

Включив ключ SА1, устанавливают такой ток возбуждения генератора I f 0, при котором в обмотке якоря генератора наводится ЭДС хо-

лостого хода, равная номинальному напряжению E0 = UН . Это исходная точка для получения регулировочной характеристики.

Подключив к СГ активную нагрузку, устанавливают максимальное значение сопротивления реостата R и увеличивают ток возбуждения до тех пор, пока напряжение на клеммах обмотки якоря вновь установится равным номинальному значению.

Уменьшают сопротивление реостата R (увеличивая ток якоря до номинального значения), и при этом каждый раз увеличивают ток возбуждения, обеспечивая, номинальное напряжение на обмотке якоря генератора. В табл.4.1.4 записывают результаты измерений, по которым строят регулировочную характеристику.

88

Регулировочную характеристику при cosϕ ≈ 0 получают при подключении к СГ реактивной нагрузки Х. Последовательность действий аналогична предыдущему опыту.

По регулировочным характеристикам определяется относительное изменение тока возбуждения I f , необходимое для поддержания неиз-

менным напряжения на клеммах обмотки якоря при переходе от холостого хода к номинальной нагрузке

где I fH - ток возбуждения генератора при номинальном токе якоря и

U = UH .

4.1.8. ХАРАКТЕРИСТИКИ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

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

Необходимо получить характеристики при симметричном трехфазном Iк3 = f (I f ) и несимметричных двухфазном Iк2 = f (I f ), однофаз-

ном Iк1 = f (I f ) коротких замыканиях.

Электрические схемы обмотки якоря генератора при проведении опытов показаны на рис.4.1.4. Схема цепи возбуждения приведена на рис.4.1.1.

89