3.4.4. Лабораторная работа 3 к разделу 3 «Синхронные машины»

Работа 3. Исследование однофазного синхронного генератора

1. Цель работы

По результатам испытаний магнитных и электрических свойств.

2. Основные теоретические положения

Наглядное представление о рабочих свойствах синхронного генератора дают его основные характеристики, связывающие зависимость между напряжением на зажимах якоря U, током якоря I и током возбуждения i при f=f_н(n₂ = n_2н = n₁ =60 f/p) и в установившихся режимах работы.

Характеристика холостого хода представляет собой зависимость напряжения холостого хода от тока возбуждения U₀ = E =f(I_B) при разомкнутой внешней цепи I = 0 и n = const (п. 3.2).

С помощью характеристики холостого хода определяют коэффициент насыщения К_н, ток возбуждения, соответствующий падению магнитного напряжения в воздушном зазоре F_, и ток возбуждения, соответствующий падению магнитного напряжения в магнитопроводе (в стали) машины F_ст. Для определения этих величин спрямляют характеристику холостого хода и таким образом получают

,

где F_, = ВС, F_ст=АВ в масштабе МДС.

При увеличении тока возбуждения напряжение холостого хода снача­ла растет почти пропорционально ему, затем по мере увеличения насы­щения магнитопровода машины кривая делается более пологой. Вследст­вие наличия остаточного магнетизма в магнитопроводе характеристика начинается не с нуля. Координаты точки А, выбираемой, как правило, вначале перегиба (колена) кривой, соответствуют номина­льным значениям напряжения и тока возбуждения в режиме холостого хода.

Внешняя характеристика представляет собой зависимость напряжения от тока нагрузки U = f(I) при f = const , I_B = const, cosφ= const.

Регулировочная характеристика представляет собой зависимость тока возбуждения от тока нагрузки I_B= f(I) при f=const, U=const, cosφ= const.

Примерный вид этих характеристик приведен в п. 3.2.

По внешней характеристике, снятой на понижение напряжения, т.е. при увеличении тока нагрузки, можно определить насколько снижается напряжение синхронного генератора при набросе номинальной нагрузки. При увеличении активной нагрузки напряжение генератора уменьшается из-за возрастания падения напряжения на активном и индуктивном со­противлениях обмоток генератора.

Регулировочная характеристика показывает, как нужно изменять ток возбуждения, чтобы напряжение генератора оставалось неизменным при изменении нагрузки. С увеличением активной нагрузки необходимо увеличивать ток возбуждения, так как в этом случае возрастает ЭДС генератора, компенсирующая падение напряжения при росте нагрузки и поддерживающая тем самым напряжение генератора постоянным.

3. Схема исследования

Лабораторная установка представлена в [15].

Электромашинный агрегат состоит из приводного двигателя постоян­ного тока параллельного возбуждения (Я) и исследуемого однофазного синхронного генератора (СГ), соединенных механически о помощью муфты. Пускорегулирующий реостат R_ПР приводного двигателя, предназна­ченный для осуществления плавного пуска двигателя и регулирования его частоты вращения, расположен слева от стенда. Там же находится реостат R_НГ, используемый в качестве активной нагрузки генератора.

Частота вращения СГ измеряется при помощи тахометра, состоящего из тахогенератора (ТГ) и указателя оборотов (n). Частота f генера­тора измеряется тахометром. Регу­лирование частоты производится реостатом R_ПР и реостатами R_ВД, ус­тановленных в цепь обмотки возбуждения приводного двигателя.

Регулирование тока возбуждения СГ, приводящее к изменению напряжения генератора выполняется реостатом R_ВГ.

3. Постановка задачи

Результаты испытаний однофазного генератора приведены в табл. 18, где i_В – ток возбуждения, Е₀ - ЭДС генератора в режиме холостого хода.

Т а б л и ц а 18

iВ, %	25	50	100	150	200	250
Е0, %	24,4	58	100	121	133	140

Требуется:

1. Определить значения Е₀ для значений cosφ = 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9; 1,0.

2. Найти величины тока возбуждения i_В, % по кривой холостого хода при индуктивной и емкостной нагрузках.

3. Построить график i_В =f(cosφ) при U= const.

5. Последовательность расчета

1. Начертить схему исследования.

2. Построить векторную диаграмму и определить по ней значения Е₀.

3. Результаты свести в таблицу и построить по данным таблицы график

i_В =f(cosφ) при U= const.

Необходимо обратить внимание, что при емкостной нагрузке ход решения не меняется, но угол φ считается отрицательным.

6. Содержание отчета 1. Цель исследований.

2. Характеристика холостого хода.

3. Векторная диаграмма для определения Е₀.

4. Результаты расчета Е₀.

5. График зависимости i_В =f(cosφ) при U= const.

6. Список литературы, дата и подпись исполнителя.