Metodichka_Elmash_(C-P)

УДК 621.332.3

Укладачі:

Леонід Вікторович Дубинець Валеріан Миколайович Безрученко Дмитро Володимирович Устименко Оксана Олександрівна Карзова Роман Володимирович Краснов

Рецензенти:

д-р техн. наук, проф. Ф. П. Шкрабець (НГА)

канд. техн. наук, доц. Є. Б. Боднар (ДНУЗТ ім. академ. В. Лазаряна)

Електричні машини. Ч. 2 (С, П) [Текст] : методичні вказівки до виконання лабораторних робіт / уклад.: Л. В. Дубинець, В. М. Безрученко, Д. В. Устименко, О. О. Карзова, Р. В. Краснов; Дніпропетр. нац. ун-т залізн. трансп. ім. акад. В. Лазаряна. – Д.: Вид-во Дніпропетр. нац. ун-ту залізн. трансп. ім. акад. В. Лазаряна, 2011. – 34 с.

Рекомендації до проведення лабораторних досліджень синхронних машин та машин постійного струму в умовах лабораторії кафедри «Автоматизований електропривод» ДНУЗТ ім. академ. В. Лазаряна укладені відповідно до програм дисципліни «Електричні машини» зі спеціальностей: «Електромеханічні системи автоматизації та електропривод», «Електротехнічні системи електропостачання», «Електричний транспорт».

Іл. 11. Табл. 31. Бібліогр.: 13 назв.

Дубинець Л. В. та ін., укладання, 2012

Вид-во Дніпропетр. нац. ун-ту залізн. трансп. ім. акад. В. Лазаряна, редагування, оригінал-макет, 2012

ВСТУП

Випробування електричних машин здійснюються у лабораторіях кафедри відповідно до таких основних стандартів: ДСТУ 2286-93, ДСТУ 3788-98, ДСТУ 3398-96. Деякі відхилення від рекомендованих у цих ДСТУ методів обумовлені, з одного боку, спрощеннями вимірів, які не впливають на досягнення мети кожної лабораторної роботи, а з іншого – можливостями лабораторних установок.

Обладнання і порядок виконання лабораторних робіт повинні відповідати вимогам стандартів безпеки праці: ДСТУ 2293-93 та ДСТУ 2817-94.

Перед виконанням першої лабораторної роботи кожний студент повинен прослухати інструктаж від викладача з питань техніки безпеки та пожежної безпеки під час роботи у даній лабораторії, вивчити наявні в лабораторії інструкції з техніки безпеки, після чого поставити підпис у спеціальному бланку інструктажу.

Кожен студент повинен подати звіт про проведену роботу, який виконується в окремому зошиті і містить:

1)назву роботи, її номер;

2)мету і зміст роботи;

3)паспортні дані досліджуваної машини;

4)схеми експериментів;

5)таблиці спостережень експериментів із результатами вимірювань та обчислювань;

6)необхідні графіки;

7)формули, за якими було проведено обчислення; один приклад обчислення з кожної формули;

8)стислі висновки, у яких повинні бути пояснення щодо одержаних характеристик і оцінка інших результатів, одержаних відповідно до мети роботи.

Схеми і графіки накреслюються олівцем за допомогою креслярського приладдя. Усі схеми Мають відповідати стандартам ЄСКД.

Графіки бажано створювати розміром не менше, ніж 8 8 см. Рекомендується розміри графіків за осями абсцис і ординат обирати так, щоб відношення між ними було не більше, ніж 1,5:1. Масштаб графіків повинен бути зручним для побудови і використання. Для цього треба брати в одному міліметрі А вимірювальних одиниць, де А кратне 10 або одному з чисел ряду 1; 2; 5. На кресленні повинна бути масштабна сітка. Може бути, що через отримані в експерименті точки не можна провести плавну криву і, з’єднуючи їх отримуємо зигзагоподібну лінію. У цьому випадку все ж слід провести плавну криву, яка охоплює найбільшу кількість точок або розміщується посередині між ними. Випадання точок поясняється перешкодами під час проведення експерименту або недостатніми навичками у роботі.

Для того, щоб на графіках прослідкувати процес зміни величин у цілому, необхідно будувати графіки, починаючи лічити за осями координат від нуля як для залежної, так і для незалежної змінних.

Готуючись до лабораторної роботи, кожний студент складає у зошиті бланк для звіту і продумує відповіді на запитання для самоконтролю.

Приймаються лабораторні роботи у порядку, встановленому на кафедрі. Студент допускається до виконання лабораторної роботи тільки за наяв-

ності повністю оформленого звіту про попередню роботу.

Перед виконанням першої лабораторної роботи слід вивчити правила техніки безпеки у лабораторіях № 125 та № 2304.

ПРАВИЛА ТЕХНІКИ БЕЗПЕКИ ПІД ЧАС РОБОТИ У ЛАБОРАТОРІЯХ № 125 ТА № 2304

Студенти допускаються до лабораторних робіт тільки після проведення інструктажу з техніки безпеки за особистим підписом у журналі.

1.Усі працюючі повинні знати та строго виконувати правила внутрішнього розпорядку кафедри.

2.Працювати треба уважно, обережно, не відволікаючись, не допускати необміркованих дій та рухів.

3.Перед початком роботи безпосередньо на робочому місці необхідно переконатися, що усі рубильники на щитку, від якого передбачено живлення схеми, знаходяться у розімкненому стані і забезпечують надійний видимий розрив.

4.Під час виконання лабораторної роботи всі працюючі повинні стояти на діелектричних килимках. Студенти при цьому повинні знаходитись тільки на робочих місцях, наданих кожному з них викладачем.

5.Зібравши схему, необхідно показати її для перевірки викладачу і отримати дозвіл подати напругу на робоче місце. Отримавши дозвіл, студент, який виконує увімкнення, повинен переконатися, що ніхто не торкається частин електрообладнання і проводів, чітко і голосно попередити: «Подаю напругу». Тільки після цього можна вмикати рубильники на робочому місці (у лабораторії № 2304 увімкнути рубильники Q2 і Q3 на щиті розподільного пристрою).

6.Подавати напругу на робочі місця із загального розподільчого щита та відключати її під час оперативної роботи має право тільки викладач або лаборант за вказівкою викладача.

7.У разі необхідності внесення змін у схему слід вимкнути всі рубильники на щитку робочого місця (у лабораторії № 2304 розімкнути рубильники Q2 і Q3), і тільки після внесення необхідних змін і перевірки викладачем або лаборантом знову виконати увімкнення у порядку, вказаному у п. 5.

8.Спостереження за показаннями приладів треба проводити, не торкаючись їх.

9.Регулювати опір реостатів можна лише, не торкаючись іншого облад-

нання. Категорично забороняється одночасно торкатися корпусів двох або більше апаратів, які знаходяться під напругою.

10.Електрична машина здійснює аварійне відключення від мережі за допомогою рубильників на щитку робочого місця, якщо:

а) стався нещасний випадок (або він може статися), який потребує негайної зупинки електродвигуна;

б) з’явився дим чи вогонь з електродвигуна або його пускорегулюючої апаратури;

в) з’явилася вібрація, рівень якої вищий, ніж це допускають норми, що загрожує цілісності електродвигуна;

г) зіпсувався привідний механізм; д) підшипник нагрівся до температури, вищої, ніж це допускається ін-

струкцією заводу-виробника; е) значно знизилася частота обертання і швидко нагрівається електродви-

гун; ж) значно збільшилася частота обертання.

11.Прохід із навчального класу у дослідний зал лабораторії № 125 під час лабораторної роботи має бути огороджений. Встановлення (зняття) переносних огорож здійснюється за наказом викладача.

12.Перед розпорядженням про подачу напруги викладач або лаборант повинні перевірити:

а) правильність зібрання схеми; б) наявність захисних засобів; в) дію сигналів і блокувань;

г) відсутність людей на дослідному полі, якщо їх присутність не передбачена програмою випробувань.

13.Приєднання до клем дослідних електричних машин повинно проводитися після їх повного відключення і зупинки.

14.Двері розподільчого пристрою і ящик автомата постійного струму повинні бути постійно закриті на замок.

Лабораторна робота 1С

ДОСЛІДЖЕННЯ СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА

Мета роботи: ознайомитися з конструкцією синхронного генератора; визначити та проаналізувати його основні характеристики.

1.Програма роботи

1.Вивчити конструктивні особливості синхронного генератора.

2.Визначити та побудувати:

характеристику холостого ходу:

E0 f (Iз) при I 0, n const, ( f const 50 Гц);

зовнішню характеристику:

U f (I) при Iз const, cos const, n const ( f const 50 Гц);

регулювальну характеристику:

Iз f (I) при U const, cos const, n const ( f const 50 Гц);

характеристику короткого замикання:

Iк f (Iз) при U 0, n const ( f const 50 Гц).

2.Порядок виконання роботи

1.Визначити призначення електричних машин в агрегаті.

Синхронною називається безколекторна машина змінного струму, частота обертання якої n є сталою відносно частоти мережі f :

n f 60 , p

де p – кількість пар полюсів.

Усинхронних машинах ротор обертається з такою ж частотою n і в тому

жнапрямку, що і обертове магнітне поле n1, тобто синхронно.

Синхронний генератор (СГ) основний тип генератора змінного струму, який застосовується при виробництві електроенергії.

2. Ознайомитися з досліджуваною синхронною машиною та у звіті відмітити її конструктивні особливості:

встановити, яка з обмоток розташована на статорі і яка на роторі;

явнополюсна чи неявнополюсна машина;

спосіб охолодження;

наявність збуджувача або випрямляча.

3. Занести паспортні дані досліджуваної електричної машини до табл. 1С.1.

4.За паспортними даними визначити:

кількість пар полюсів синхронного генератора p;

схему з’єднання обмотки статора, яка відповідає напрузі 230 В.

5. Для визначення характеристик використовується схема, наведена на рис. 1С.1.

Рис. 1С.1

Ротор синхронного генератора (G) обертає двигун постійного струму з паралельним збудженням (М). Пуск такого двигуна виконується за допомогою пускового реостата Rп у колі якоря. Перед пуском він повинен бути по-

вністю введений (Rп max), а реостат у колі збудження двигуна повністю виведений (Rр 0).

Усі характеристики СГ визначаються за сталої частоти обертання, яка дорівнює номінальній.

Частота обертання підтримується регулюванням струму збудження двигуна М за допомогою реостата Rр. Контролюється частота обертання за по-

Характеристика холостого ходу показує залежність ЕРС генератора E0 від струму збудження Iз за відсутності струму навантаження (I 0, ножі во-

дяного реостата підняті) і сталій частоті обертання n.

Характеристику холостого ходу визначають при зменшенні струму збудження, тобто визначають падаючу частину характеристики.

Одночасно регулюючи опір реостатами Rз та Rр, встановити такий

струм збудження синхронного генератора, при якому ЕРС генератора буде дорівнювати 250 В при частоті f 50 Гц. Це буде перша точка характерис-

cos const, n const ( f const 50 Гц).

Зовнішня характеристика показує, як змінюється напруга синхронного генератора при зміні струму навантаження I і незмінному струмі збудження Iз (при сталій частоті обертання n та при сталому коефіцієнті потужності

cos ).

Зміна напруги на затискачах генератора із збільшенням навантаження визначається:

падінням напруги на активному опорі обмотки якоря і на індуктивному опорі розсіювання;

впливом реакції якоря.

Вигляд зовнішньої характеристики залежить від характеру навантаження (активне, активно-індуктивне, активно-ємнісне), так як при різних значеннях кута вплив поздовжньої реакції якоря буде різним.

Зовнішню характеристику в даній лабораторній роботі визначають при cos 1 чисто активне навантаження (використовується водяний реостат).

Привести синхронний генератор в обертання з n const ( f 50Гц) і збудити його до номінальної напруги Uном. Це буде перша точка характеристики (I 0, ножі водяного реостата підняті). Опускаючи ножі водяного реостата, навантажити генератор від I 0 до I Iном і виконати ще 5-6 замірів.

При визначенні зовнішньої характеристики слід уважно стежити за тим, щоб частота n і струм збудження генератора Iз весь час залишалися сталими.

Дані вимірювань занести до табл. 1С.3.

Таблиця 1С.3

8. Визначити номінальну зміну напруги синхронного генератора за формулою:

Uном Е0 Uном 100%.

Uном

У даній лабораторній роботі:

U U0 U 100%,

U

де U0 напруга генератора при холостому ході (I 0), яка дорівнює номінальній;

U напруга генератора при номінальному навантажені (I Iном).

В умовах експлуатації при зміні навантаження від холостого ходу до максимального допустимого напруга мережі, на яку працює синхронний генератор, повинна залишитися сталою. Це може бути досягнуто регулюванням струму в обмотці збудження.

Регулювальна характеристика показує, як потрібно змінити струм збудження Iз, щоб при зміні струму навантаження I напруга генератора U залишилася сталою.

Вигляд регулювальної характеристики (як і зовнішньої) також залежить від характеру навантаження, тобто від величини і знака кута . У даній лабораторній роботі регулювальна характеристика також знімається при чисто активному навантаженні (cos 1).

Привести генератор в обертання і, регулюючи струм збудження, встановити при I 0 таку напругу, яка була отримана при знятті зовнішньої характеристики при номінальному струмі (табл. 1С.3). Це буде перша точка характеристики.

Потім генератор навантажують до I Iном, підтримуючи сталу напругу на затискачах генератора. Для цього потрібно збільшувати струм у обмотці збудження.

Дані замірів занести до табл. 1С.4.

Ця характеристика є залежністю струму в якірній обмотці Iк від струму збудження Iз при постійній частоті обертання n.

Частота обертання n при знятті цієї характеристики контролюється тахометром, оскільки при U 0 частотомір працювати не буде.

Знімати показання треба у такому порядку:

рубильник Q розімкнути;

реостат Rз повністю ввести.

Три проводи, які йдуть до водяного реостата, замкнути накоротко, за допомогою провідника. Після цього привести синхронний генератор в обертання і встановити номінальну частоту обертання nном .

У цьому режимі замірити струм кола якоря (Iк.зал), який визивається ЕРС залишкового магнетизму, оскільки Iз 0. Це буде перша точка характеристики. Потім замкнути рубильник Q і збільшувати струм збудження так, щоб отримати Iк (0,25; 0,5;0,75;1,0) Iном .

Дані вимірювань занести до табл. 1С.5.

Таблиця 1С.5

За даними табл. 1С.2, 1С.3, 1С.4, 1С.5 побудувати характеристики холостого ходу, зовнішню, регулювальну та короткого замикання.

3.Контрольні завдання та запитання

1.Які існують конструктивні типи синхронних машин? Чим вони відрізняються?

2.Із яких основних частин складається синхронна машина? Як називаються ці частини?

3.Яким струмом живиться обмотка збудження синхронної машини?

4.З якою метою на роторі СГ розташовують короткозамкнену обмотку?

5.Яка частина синхронного генератора називається якорем?

6.Які основні характеристики синхронного генератора?