Введение

Любая электромеханическая система содержит источники электроэнергии для питания цепей электрических машин, во многих системах используются резисторы и реостаты для регулирования токов и напряжений, а также приборы для контроля, установки и измерения различных величин. С этими элементами электрических систем электрикам приходится работать всегда.

Целью работы является ознакомление студентов с элементарными сведениями об источниках электроэнергии, резисторах, приборах и навыками использования этого оборудования. Более глубокие сведения и навыки студенты получат при изучении последующих дисциплин.

1. Программа работы

1.1. Изучение элементарных сведений об источниках электроэнергии, резисторах и электроизмерительных приборах.

1.2. Определение технических данных резисторов и приборов по справочникам.

1.3. Экспериментальное исследование внешней характеристики источника электроэнергии.

1.4. Составление и защита отчета по работе (в отчет не пишется).

Пункты 1.1 и 1.2 программы студенты выполняют до начала лабораторного занятия и записывают соответствующие материалы в отчёт. Это служит допуском к лабораторной работе.

2. Источники электроэнергии

Назначение источников – питание потребителей электроэнергией.

Любой источник электроэнергии является преобразователем первичной энергии в электроэнергию определенных параметров (рода тока, уровня напряжения или тока, частоты, числа фаз и др.). Известны и используются преобразователи:

1) механической энергии в электрическую (электрические генераторы);

2) химической энергии в электрическую (химические источники тока, элементы и аккумуляторы);

3) лучистой энергии света в электрическую (солнечные батареи);

4) тепловой энергии в электрическую (термоэлектрические генераторы);

5) ядерной энергии непосредственно в электрическую (электромагнитное излучение при ядерном взрыве);

6) электроэнергии одних параметров в электроэнергию других параметров (трансформаторы, выпрямители, инверторы, электромеханические и электронные преобразователи, усилители и регуляторы) и др.

Каждый источник электроэнергии характеризуется совокупностью номинальных данных, определяющих нормальный режим работы источника – номинальными значениями напряжения, тока, мощности, а также числом фаз, частоты и др. Могут быть заданы предельно допустимые значения рабочих величин. Эти сведения содержатся в паспорте источника или в техническом описании устройства, в котором используется источник. Запрещается нагружать источник с превышением предельно допустимых (а если они не указаны, то номинальных) значений рабочих величин.

Согласно ГОСТ 2.750-68 в зависимости от рода тока источники подразделяются и обозначаются следующим образом:

источники постоянного тока: — общее обозначение, + положительная, — отрицательная полярность;

-источники переменного тока:m ~ f, U – обозначение переменного тока с числом фаз m, частотой f и напряжением U; допускается не указывать частоту, если она одна и та же у всех источников устройства;

- источники пульсирующего тока обозначаются

Для источников электроэнергии нет единого условного графического изображения. Обычно используется графическое изображение преобразователя (генератора, трансформатора, выпрямителя, аккумулятора и т.д.). Общее буквенное обозначение источникаG по ГОСТ 2.710-81. Если внутреннее содержание источника не имеет принципиального значения, то на электрической схеме изображают только выходные зажимы (клеммы) источника и подписывают род тока, число фаз, частоту и напряжение, например:

Зажимы изображают окружностью диаметром 1,5-2 мм.

Источники электроэнергии бывают нерегулируемыми и регулируемыми. В последнем случае источник позволяет регулировать уровень хотя бы одной рабочей величины, например напряжения, тока или частоты. Регулирование бывает ступенчатым и плавным.

Значения рабочих величин источников электроэнергии могут зависеть от величины и характера нагрузки (активная, индуктивная, емкостная или смешанная), от температуры и других факторов. Например, у большинства источников напряжение падает с увеличением тока нагрузки. Зависимость выходного напряжения от тока нагрузки при постоянных прочих факторах называется внешней характеристикой источника (рис.1.1).

Если источник задает уровень выходного напряжения и приблизительно поддерживает его (рис.1.1, а), он называется источником напряжения. Ток нагрузки при этом равен отношению напряжения и сопротивления нагрузки Rнг (по закону Ома). Источник напряжения «боится» короткого замыкания, т.е. Rнг → 0, т.к. при этом будет очень большой ток I = U / Rнг → ∞ и источник может сгореть.

Если же источник задаёт уровень выходного тока и приблизительно поддерживает его (рис.1.1, б), то его называют источником тока. Выходное напряжение источника тока определяется произведением тока на сопротивление нагрузки. Источник тока «боится» холостого хода ( т.е. R_НГ → ∞, разомкнута цепь тока, не подключена нагрузка), т.к. при этом будет большое напряжение источника U = IRнг → ∞ и может наступить электрический пробой элементов и изоляции. Источники тока используются реже источников напряжения.

Некоторые источники электроэнергии снабжаются автоматическими регуляторами, поддерживающими установленный уровень напряжения, тока или частоты с заданной точностью. Такие источники называют стабилизированными.

В данной лабораторной работе студенты получат элементарные сведения об источниках электроэнергии на примере нерегулируемых и регулируемых нестабилизированных источников напряжения переменного и постоянного (выпрямленного) токов, используемых в стендах лаборатории электрических машин кафедры ЭОАТ. Первичной энергией всех упомянутых источников является электроэнергия сети трехфазного переменного тока 50 Гц, 220 В. Регулируемые источники напряжения переменного тока имеют частоту 50 Гц и построены на базе регуляторов и согласующих трансформаторов, а в регулируемых источниках напряжения постоянного тока дополнительно включены выпрямительные мосты.