Содержание отчета

1. Программа работы.

2. Паспортные данные электрических машин и электроизмерительных приборов.

3. Электрические схемы, таблицы наблюдений и вычислений.

4. Характеристики, полученные в результате обработки опытных данных.

5. Построение реактивного треугольника и определение индуктивного сопротивления рассеяния.

6. Построение диаграммы э.н.с.

Вопросы для самоконтроля

1. Принцип действия синхронного генератора.

2. Варианты исполнения полюсов на роторе синхронного генератора.

3. Чем объясняется изменение напряжения на обмотках статора синхронного генератора при нагрузке, и как на него влияет характер нагрузки (активная, активно – реактивная).

4. Реакция статора (якоря) и ее влияние на магнитное поле синхронного генератора.

5. Как обеспечивается регулирование напряжения на обмотках статора синхронного генератора при постоянных значениях тока статора, включая частный случай равенства этого тока нулю.

6. Возможные варианты короткого замыкания обмоток синхронного генератора и сравнение токов опытного короткого замыкания при одинаковых токах в обмотках возбуждения.

Лабораторная работа №7

Исследование трехфазного синхронного двигателя

(Г.А. Попов)

Цель работы – изучение свойств синхронного двигателя, ознакомление со способами синхронизации и особенностями параллельной работы синхронного генератора с сетью большой мощности.

Программа работы

1. Осуществить пуск синхронного двигателя при помощи вспомогательного разгонного двигателя постоянного тока.

2. Снять и построить характеристики постоянной мощности (U - образные) при и .

3. Снять и построить рабочие характеристики при

Выполнение работы

Пуск синхронного двигателя

Электрическая схема установки показана на рис

В лабораторной работе применен пуск синхронного двигателя с помощью разгонного двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением (рис,ПН), который после пуска используется как нагрузочный генератор.

Перед пуском рубильники и должны быть разомкнуты, переключатель П₁ включен в положение 1, резистор в цепи якоря двигателя ПН должен быть полностью введен, а регулировочный резистор – выведен. При пуске установки включают рубильник на сеть и подают напряжение на двигатель ПН, пускают его, плавно выводя резистор . Затем включают рубильник . Подключение синхронного двигателя к сети производится так же, как трехфазного синхронного генератора на параллельную работу с сетью, для чего необходимо выполнить его синхронизацию с сетью.

При синхронизации используется ламповый синхроноскоп и вольтметр с переключателем П₂ для измерения напряжения синхронного генератора и сети. Лампы синхроноскопа включены на «потухание».

Последовательность операций при синхронизации следующая:

1. Проверяется порядок следования фаз напряжения сети и э.д.с. синхронной машины. При одинаковом порядке следования фаз лампы синхроноскопа зажигаются и гаснут одновременно, при неодинаковой – поочередно. Для получения одинакового порядка следования фаз в последнем случае необходимо поменять местами две фазы на щитке синхронной машины.

2. Выравнивается частота ЭДС с частотой сети путем изменения частоты вращения синхронной машины, соединенной с двигателем постоянного тока. Лампы синхроноскопа зажигаются и гаснут с частотой, равной разности частот сети и синхронной машины. Следует добиваться того, чтобы лампы зажигались и гасли медленно.

3. Выравниваются действующие значения ЭДС и напряжения сети путем изменения тока возбуждения синхронной машины.

4. При сдвиге по фазе напряжение и ЭДС сети, близком к 180, лампы синхроноскопа гаснут. Более точно этот момент установить по вольтметру .

Рубильник включают, когда стрелка вольтметра находится в нулевом положении.

П ри точном выполнении всех условий синхронизации после включения рубильника ток в обмотке статора не возникает.

После подключения синхронного генератора к сети следует установить и проверить опытным путем как отражается на его работе изменение тока возбуждения и вращающего момента первичного двигателя (без записи характеристик).

При отключении первичного двигателя ПН от сети рубильником , синхронная машина автоматически переходит в двигательный режим. Нагрузка синхронного двигателя осуществляется регулированием резистора , включенного с помощью переключателя П₁ (положение 2) в цепь якоря машины постоянного тока ПН, работающей теперь в генераторном режиме.

Для остановки синхронного двигателя следует выключить рубильник .

Характеристики постоянной мощности

Характеристики постоянной мощности показывают зависимость тока статора от тока возбуждения синхронного двигателя при постоянной нагрузке (моменте) на его валу (рис.). В точках минимума характеристик ток статора двигателя является только активным ( ). При уменьшении тока возбуждения, т.е. при недовозбуждении, возникает намагничивающая реакция якоря и ток статора возрастает за счет реактивной составляющей, отстающей от напряжения сети (левые ветви характеристик).

При увеличении тока возбуждения, т.е. при перевозбуждении, возникает размагничивающая реакция якоря, ток статора также возрастает за счет реактивной составляющей (правые ветви характеристик). Однако в этом случае реактивный ток опережает напряжение сети.

При отсутствии нагрузки на валу ( ) синхронный двигатель работает в режиме синхронного компенсатора, т.е. генератора реактивной мощности.

Характеристики постоянной мощности снимают для нагрузок и

Первая характеристика () снимается при разомкнутой цепи генератора постоянного тока (переключатель П₁ разомкнут, см. рис.).

Для снятия второй характеристики нагрузка двигателя устанавливается регулированием напряжения генератора тока путем изменения его тока возбуждения и регулирования нагрузочного резистора . Значение определяют приближенно, устанавливая тока статора (точка а на характеристике постоянной мощности) (см. рис.).

Снятие характеристик постоянной мощности рекомендуется начинать со значений тока , соответствующих максимальному току возбуждения двигателя , постепенно его уменьшая. Пределы изменения тока возбуждения должны быть выбраны так, чтобы ток статора синхронного двигателя не превышал 1,2 своего номинального значения.

Мощность генератора постоянного тока поддерживается постоянной .

При этом потребляемая синхронным двигателем мощность не остается строго постоянной вследствие потерь в двигателе и генераторе.

О пытные и расчетные данные заносятся в табл.22.

Таблица 22

Синхронный двигатель					Генератор постоянного тока			Примечание
В	А	Вт	А		В	А	Вт

Рабочие характеристики

Рабочие характеристики синхронного двигателя (рис.) представляют собой зависимости тока статора , потребляемой мощности , коэффициента полезного действия , коэффициента мощности и вращающего момента от полезной мощности на валу двигателя .

Опыт проводят при напряжении и неизменном токе возбуждения .

При снятии рабочих характеристик предварительно устанавливают такую величину тока возбуждения, при которой ток статора при номинальной мощности был бы минимальным( ).

При поведении опыта изменяют полезную мощность двигателя в пределах от холостого хода до режима, соответствующего току . Результаты измерений заносят в табл.23.

Таблица 23

Опытные данные						Расчетные данные
В	А	Вт	В	А	Вт	Вт	Вт	Нм		%

Расчет рабочих характеристик проводится по формулам

1. - полезная мощность двигателя, Вт;

= ,

где - потери в обмотке статора ;

- число фаз ( =3);

- фазный ток обмотки статора;

- активное сопротивление фазы обмотки статора;

- мощность, потребляемая установкой из сети в режиме холостого хода, берется из табл.22 (точка при ).

2. - вращающий момент, Нм;

,

где - синхронная частота вращения поля статора;

- частота напряжения сети;

- число пар полюсов машины.

3. - коэффициент мощности

.

4. - коэффициент полезного действия

,

где и - напряжение питания цепи возбуждения и ток возбуждения синхронного двигателя.