лабор_роботи
.pdf
U |
|
U0 |
U=f2(Iя) при Rз+Rр=const, n=const |
Uн |
|
|
а |
0 |
б |
Iя |
|
||
|
|
Iкз
Iн
Iкр
Рисунок 3.2 – Зовнішня характеристика генератора паралельного збудження
Угенераторів з паралельним збудженням напруга знижується не тільки через розмагнічуючу дію реакції якоря і спаду напруги в колі якоря, але і внаслідок зменшення струму збудження Iз=U/(Rз+Rр) при (Rз+Rр)=const викликане зменшенням напруги U на клемах машини, до яких під’єднане коло обмотки збудження.
Угенератора паралельного збудження при зменшенні опору навантаження струм Iя буде зростати до певного значення, яке
називається критичним струмом Iкр=(1,5÷2,5) Iн. При
31
подальшому зменшенні опору навантаження струм Iя починає зменшуватися (рисунок 3.2). Такий характер зміни зовнішньої характеристики пояснюється тим, що генератор паралельного збудження сам себе розмагнічує, так як зменшується струм збудження.
При кортокому замиканні обмотки якоря струм Iкз генератора з паралельним збудженням порівняно незначний (рисунок 3.2), так як в цьому режимі напруга і струм збудження дорівнюють нулю. Отже, струм короткого замикання створюється тільки ЕРС від залишкового магнетизму і складає (0,4 – 0,8)Iн:
I |
|
Iя |
E0 |
; |
I |
|
Iн . |
|
кз |
Rя |
кз |
||||||
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
Робота на ділянці аб зовнішньої характеристики (рисунок 3.2) нестійка і машина переходить в режим роботи, який відповідає точці б, тобто в режим короткого замикання.
Процентна зміна напруги генератора визначається за формулою:
U % U0 Uн 100 ,
Uн
де Uн – номінальна напруга генератора;
U0 – напруга генератора в неробочому режимі.
Для генераторів з паралельним збудженням
U=(10÷20)%.
Залежність Iз=fз(Iнав) при сталій частоті обертання якоря n і незмінній напрузі U на затискачах генератора називається регулювальною характеристикою (рисунок 3.3). Вона показує, як необхідно змінювати струм збудження при зміні струму навантаження, щоб напруга на затискачах генератора була сталою. Iоз – струм збудження генератора в неробочому режимі (рисунок 3.3).
32
Iз |
Iз=f3(Iнав) при n=const, U=const |
|
I0з
Iнав
0
Рисунок 3.3 – Регулювальна характеристика генератора паралельного збудження
Опис лабораторної установки
Об’єктом дослідження служить генератор постійного струму паралельного збудження, схема якого приведена на рисунку 3.4.
33
SA2 Rнав
PA2
|
|
PV1 |
|
|
SA1 |
|
|
|
PA1 |
|
|
|
Rр |
|
|
|
|
Ш1 |
Ш2 |
|
|
Я1 |
Я2 |
|
|
Г |
|
|
SF1 |
|
|
A |
C1 |
|
C4 |
B |
C2 |
АД |
C5 |
|
|
|
|
C |
C3 |
|
C6 |
Рисунок 3.4 – Схема дослідження генератора паралельного збудження
34
Привідним пристроєм якоря генератора є асинхронний двигун (АД) з короткозамкнутим ротором, який під’єднаний до мережі трифазного струму через автоматичний вимикач SF1. В колі генератора ввімкнені прилади для вимірювання напруги PV1, струму збудження PA1 і струму навантаження PA2, а також реостати регулювальний Rр та навантаження Rнав і комутаційні пристрої SA1, SA2.
Частоту обертання вала генератора постійного струму фіксують за допомогою тахометра, який на схемі дослідження не вказаний.
Програма роботи
1 Зібрати схему, приведену на рисунку 3.4. Замкнути триполюсний автоматичний вимикач SF1 і перевірити наявність самозбудження генератора в неробочому режимі.
2 Зняти дані для побудови характеристики неробочого режиму. Замкнути вимикач SA1 і встановити регулювальним реостатом Rр такий струм збудження, при якому напруга на затискачах генератора буде на (20÷25)% перевищувати номінальну напругу генератора (вимикач SA2 розімкнутий).
Переміщуючи повзунок реостата Rр тільки в напрямі зменшення струму збудження фіксувати значення цього струму і відповідні їм значення напруги (6÷8) точок, які записати в таблицю 3.1. Розімкнути вимикач SA1 і записати значення ЕРС Е0, яка обумовлена залишковою намагніченістю головних полюсів. Замкнути вимикач SA1 і записати покази приладів. Переміщуючи повзунок реостата Rр тільки в напрямі збільшення струму збудження до досягнення напруги на затискачах генератора значення (1,2÷1,25) Uн, фіксувати струм збудження і відповідні їм значення напруги (6÷8) точок, які записати в таблицю 3.1.
35
3 Зняти дані для побудови зовнішньої характеристики при роботі генератора з навантаженням. Замкнути вимикачі SF1, SA1, SA2 і збудити генератор до напруги, яка становить (1,2÷1,25) Uн. Регулюючи навантаження (реостат Rнав) і струм збудження (реостат Rр) досягнути режиму, при якому генератор працював би при номінальній напрузі та номінальному струмі. Після цього регулювальний реостат більше не рухати. Розімкнути коло навантаження (вимикач SA2) і записати в таблицю 3.2 значення струму навантаження та напруги. Потім замкнути коло навантаження (вимикач SA2) і переміщуючи повзунок реостата Rнав в напрямі зростання струму навантаження до номінального, фіксувати значення цього струму і відповідні їм значення напруги (6÷8) точок, які записати в таблицю 3.2.
4 Зняти дані для побудови регулювальної характеристики. Від’єднати навантаження (вимикач SA2 розімкнути) і виставити номінальну напругу генератора в неробочому режимі, записавши в таблицю 3.3 струм збудження Iоз. Замкнути коло навантаження (вимикач SA2) і поступово зменшуючи опір реостата Rнав, кожен раз при цьому з допомогою реостата Rр встановлюють такий струм збудження, при якому напруга генератора залишається номінальною. Дані досліду записати в таблицю 3.3 (6÷8) точок.
36
Таблиця 3.1 – Результати досліджень при неробочому режимі
№ п/п |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
Струм |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
збудження, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Iз, А |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Напруга |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
генератора в |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
неробочому |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
режимі |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
U0≈Е, В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ЕРС Е0 = |
, В |
|||||||||||||||
Таблиця 3.2 – Дані для побудови зовнішньої характеристики
№ п/п |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
Струм |
|
|
|
|
|
|
|
|
навантажен- |
|
|
|
|
|
|
|
|
ня, Iнав, А |
|
|
|
|
|
|
|
|
Напруга |
|
|
|
|
|
|
|
|
генератора |
|
|
|
|
|
|
|
|
U, В |
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблиця 3.3 - Дані для побудови регулювальної характеристики
№ п/п |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
Струм |
|
|
|
|
|
|
|
|
навантаження, |
|
|
|
|
|
|
|
|
Iнав, А |
|
|
|
|
|
|
|
|
Струм |
|
|
|
|
|
|
|
|
збудження, |
|
|
|
|
|
|
|
|
Iз, А |
|
|
|
|
|
|
|
|
37
Обробка результатів дослідів
1 Використовуючи дослідні дані з таблиць 3.1÷3.3, побудувати в масштабі характеристики генератора: неробочого режиму, зовнішню та регулювальну.
2 Згідно з даними таблиці 3.2 для зовнішньої характеристики визначити процентну зміну напруги генератора.
3 Зробити висновки з проведеної роботи.
Контрольні запитання
1 Будова генератора постійного струму
2 Принцип дії генератора постійного струму
3 Який генератор постійного струму називають генератором паралельного збудження?
4 З яких причин може не відбутися самозбудження генератора?
5 Від чого залежить ЕРС генератора постійного струму?
6 Які причини викликають зниження напруги генератора паралельного збудження при збільшенні навантаження?
7 Як практично регулювати напругу генератора при зміні навантаження?
8 Яке призначення колектора і щіток?
9 Яку залежність називають характеристикою неробочого режиму?
10 Яку залежність називають зовнішньою характеристикою?
11 Яку залежність називають регулювальною характеристикою?
12 Як визначити процентну зміну напруги генератора паралельного збудження?
13 Чим обумовлена ЕРС Е0?
38
ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №4
ДОСЛІДЖЕННЯ ДВИГУНА ПОСТІЙНОГО СТРУМУ ПАРАЛЕЛЬНОГО ЗБУДЖЕННЯ
Мета роботи
1 Вивчити будову і принцип дії двигуна постійного струму.
2Вибрати контрольно-вимірювальні прилади для проведення дослідів.
3Засвоїти способи пуску і регулювання частоти обертання якоря двигуна.
4Дослідити двигун в режимі навантаження і побудувати механічну та робочі характеристики.
Основні теоретичні відомості
Будова електричних двигунів і генераторів постійного струму однакова. Їх принцип дії базується на взаємодії струму, що протікає в обмотці якоря і магнітного поля, яке створюється головними полюсами машини. Двигуни постійного струму на відміну від генераторів завжди живляться від мережі постійного струму. В залежності від способу під’єднання обмотки збудження до обмотки якоря їх поділяють на двигуни паралельного, послідовного та змішаного збуджень. Двигуни постійного струму отримали застосування в тих випадках, коли необхідний широкий і плавний діапазон регулювання швидкості обертання механізмів, з’єднаних з валом двигуна. Їх використовують в металургійній промисловості, станкобудуванні, для створення
систем |
автоматичного |
регулювання, |
в |
авіації, |
|
|
39 |
|
|
автомобілебудуванні, на транспорті. Потужності, на які випускаються двигуни, знаходяться в межах від декількох ват до тисяч кіловат. За номінальну потужність двигуна приймається механічна потужність на валу P2. Потужність P2, напруга Uн, струм Ін, частота обертання nн вказуються на щитку, який закріплений на корпусі машини.
При живленні двигуна від мережі постійного струму в обмотках збудження і якоря протікають струми. Струм збудження створює магнітний потік полюсів машини. Згідно із законом Ампера на провідники якоря, які знаходяться в магнітному полі, діють механічні сили. Ці сили створюють обертальний момент і якір обертається. За законом електромагнітної індукції в обмотках якоря виникає ЕРС:
E CE nФ ,
де СE – конструктивний коефіцієнт ЕРС; n –частота обертання якоря двигуна;
Ф – магнітний потік головних полюсів двигуна.
ЕРС Е напрямлена проти струму в обмотках якоря. Напруга U, яка прикладена до якоря двигуна, зрівноважує ЕРС і спад напруги в обмотці якоря:
U E Iя Rя ,
де Iя – струм в обмотці якоря; Rя – опір обмотки якоря. Струм в обмотці якоря Iя
визначаються за формулами:
Iя U E ; Rя
і частота обертання якоря n
n U Iя Rя .
СЕФ
З приведених формул видно, що в момент ввімкнення двигуна (n=0) ЕРС відсутня (Е=0). Пусковий струм Iп=U/Rя обмежується тільки малим опором обмотки якоря і може перевищувати номінальний струм в 10÷30 разів. Таке
40