Предисловие

Работа предназначена для студентов электротехнического факультета и факультета ускоренного обучения УГТУ следующих специальностей:

140201 - высоковольтная электроэнергетика и электротехника;

140203 - релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем;

140204 - электрические станции;

140205 - электроэнергетические системы и сети;

140211 - электроснабжение;

140601 - электромеханика;

140602 - электрические и электронные аппараты;

140604 -электропривод и автоматизация промышленных установок и технических комплексов.

В работе дается подробное описание учебной лаборатории электрических машин, оснащенной универсальными лабораторными стендами. Каждый стенд рассчитан на проведение лабораторных работ по полной программе, что позволяет применить фронтальный метод проведения занятий.

Большое внимание уделено организационным вопросам и методике проведения эксперимента.

Введение

Учебная лаборатория электрических машин представляет собой современную лабораторию, позволяющую проводить занятия в ней фронтальным методом. Она оснащена универсальными лабораторными стендами, рассчитанными на проведение лабораторных работ для студентов всех электротехнических специальностей по полной учебной программе.

Каждый лабораторный стенд обеспечивает выполнение бригадой студентов из двух-четырех человек до 20 лабораторных работ по трансформаторам, асинхронным машинам, синхронным машинам и машинам постоянного тока.

I. Описание универсального лабораторного стенда

Универсальный лабораторный стенд (УЛС) состоит из силового оборудования и пульта управления.

Силовое оборудование является объектом изучения и предназначено для испытаний основных типов электрических машин в соответствии с программой лабораторного практикума. Оно размещено на отдельно стоящем фундаменте справа от пульта управления (рис.!) и выполнено в виде двух линий вращающихся электрических машин по три машины в каждой линии.

На первой ближайшей к пульту управления линии установлены машины постоянного тока смешанного возбуждения (МПТ1), асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором (АД) и синхронная машина (СМ). Синхронная машина выполнена на базе серийного асинхронного двигателя путем конструктивного изменения ротора. Над синхронной машиной на стойках укреплены: нагрузочный реостат (НР) и пусковой реостат (ПР), используемый в двигателе постоянного тока для ограничения тока при пуске и для защиты двигателя от перегрузок.

На второй линии расположены асинхронный двигатель с фазным ротором (АК), машина постоянного тока с последовательным возбуждением (МПТЗ) и, аналогичная установленной на первой линии, машина постоянного тока со смешанным возбуждением (МПТ2).

Для регистрации частоты вращения каждая линия снабжена' тахогенератором типа ТГ, конструктивно объединенным с машиной постоянного тока (МПТ1, МПТ2).

В конце линий на отдельной подставке установлены два трехфазных трехстержневых трансформатора, на каждом стержне которых находятся по 8 катушек (2 группы по 4 одинаковых катушек).

Трансформатор Tр1 предназначен для исследования основных характеристик силовых трансформаторов. С целью расширения программы исследования трансформатор имеет трехпозиционный переключатель, позволяющий изменять в небольших пределах коэффициент трансформации и напряжение короткого замыкания.

Трансформатор Тр2 предназначен для изучения групп и схем соединений обмоток и совместно с Tр1 параллельной работы двух трансформаторов. Соединение катушек Тр2 выполнено по основному варианту трансформатора Tр1, соответствующему нулевому положению переключателя. Для изменения маркировки обмоток трансформатора Тр2 на нем установлен трехпозиционный переключатель.

С левой стороны пульта управления расположен индукционный регулятор (ИР), который может быть использован в качестве источника регулируемого напряжения или регулируемого индуктивного сопротивления.

Номинальные и технические данные силового электрооборудования приведены в прил. 2.

Пульт управления (ПУ) является основным рабочим местом бригады и предназначен для сборки схемы, подключения источников питания к испытуемым машинам, регистрации показаний контрольно-измерительных приборов и ведения записей в протоколе испытаний.

На лицевой части ПУ расположены пять панелей (рис. 2.)

На трех левых панелях установлены контрольно-измерительные приборы, перечень которых дается в прил. 3. Нижняя часть этих панелей представляет собой наборное поле с мнемонической схемой.

На панель 1 выведены клеммы обмоток трансформаторов Tр1, Tр2 и индукционного регулятора ИР. На панели 2 расположены клеммы электрических машин первой линии (МПТ1, АД, СМ), а также клеммы лампового синхроноскопа, блока конденсаторов, нагрузочного и регулировочных реостатов. На панель 3 выведены клеммы электрических машин второй линии (МПТЗ, МПТ2, АК), пускового и регулировочных реостатов.

Для проведения испытаний используются три вида напряжений: переменное напряжение 220 В, частотой 50 ГЦ, постоянное напряжение = 220 В и выпрямленное напряжение 36 В. С целые удобства сборки схемы и безопасности проведения эксперимента клеммы пунктов питания снабжены сигнальными лампами, а клеммы переменного напряжения 220 В размножены и имеются на каждой панели. Рядом расположены клеммы контрольно-измерительных приборов.

С правой стороны пульта находится пост управления, на нем установлена пускорегулирующая аппаратура. На вертикальной панели (панель 4) расположены три автоматических выключателя с кнопками управления, обеспечивающими подачу определенного вида напряжения на наборное поле. В нижней части панели выведены рукоятки регулировочных реостатов. Наверху поста управления находится электронный осциллограф.

На наклонной панели (панель 5) размещены тумблеры подключения конденсаторов, автоматический выключатель лампового синхроноскопа с тремя сигнальными лампами и два дополнительных однофазных выключателя B1 и В2. В левой части этой панели находится кнопка аварийного отключения.

Ящики стола предназначены для хранения соединительных проводов, а левая тумба для хранения переносных приборов.^

Технические данные пускорегулирующей и вспомогательной аппаратуры даны в прил. 4.

На рис. 3 изображена принципиальная электрическая схема питания лабораторного стенда. Для подачи напряжения на наборное поле следует включить соответствующий данному виду напряжения автоматический выключатель на панели 4 и нажать кнопку "ПУСК", расположенную справа от выключателя. При этом срабатывает контактор и загораются сигнальные лампочки, свидетельствующие о наличии напряжения на наборном поле. Сигнальные лампочки каждого вида напряжения имеют различный цвет: зеленому соответствует - 220 В, красному = 220 В, желтому = 36 В. При использовании напряжения 36В для обеспечения нормальной работы схемы управления необходимо предварительно включить автоматический

выключатель - 220 В (см. схему). Отключение напряжения производится нажатием на кнопку «СТОП» соответствующей кнопочной станции.

В аварийной ситуации полное снятие напряжения со стенда обеспечивается кнопкой "АВАРИЙНОЕ ОТКЛЮЧЕНИЕ".