5.4. Контрольные вопросы

1) Как строится окружность токов?

2) Как строится шкала скольжения?

3) Как определяется КПД двигателя по круговой диаграмме?

4) Как определяется перегрузочная способность двигателя?

5) Чему равно скольжение асинхронного двигателя при пуске?

6

) Как увеличить момент двигателя при пуске?

7) Как строится шкала ?

Лабораторная работа 6 исследование синхронного генератора

Ц е л ь р а б о т ы – познакомиться с методикой испытаний синхронных машин, их основными свойствами и характеристиками; научиться пользоваться экспериментальным материалом для практических целей; закрепить теоретические знания [1, с. 193 – 204; 212 – 224; 2, с. 659 – 673].

6.1. Экспериментальная часть

1

) Собрать схему, приведенную на рис. 19. В некоторых случаях в схеме лабораторного стенда могут быть незначительные отличия в нумерации переключателей, включении обмотки возбуждения ОВ и т.д. Эти отличия следует учитывать при выполнении работы.

2

) Снять характеристику х.х. .

3

) Снять характеристику к.з. .

4

) Снять внешние характеристики при и по заданию преподавателя.

5

) Снять регулировочные характеристики при тех же условиях.

6

) Снять одну точку индукционной нагрузочной характеристики , соответствующую .

7

) Определить опытным путем повышение напряжения при сбросе нагрузки от номинальной до х.х. (характер нагрузки задается преподавателем).

8) Построить снятые характеристики х.х. и к.з. на одном графике, здесь же отметить снятую точку индукционной нагрузочной характеристики.

9) Построить внешние и регулировочные характеристики.

1

0) Построить реактивный треугольник и определить сопротивления рассеивания .

1

1) Определить насыщенное значение синхронного продольного индуктивного сопротивления .

12) Построить зависимость насыщенного значения сопротивления от тока возбуждения.

13) Построить упрощенную (шведскую) диаграмму синхронного генератора и найти величину повышения напряжения генератора при сбросе нагрузки. Сравнить с величиной, полученной из опыта.

14) Определить отношение короткого замыкания ОКЗ.

15) Найти коэффициент насыщения магнитной цепи машины.

Сеть

Генератор

Реактивная

Активная

нагрузка

Сеть

Рис. 19

6.2. Методические указания

6.2.1. Порядок включения стенда

Питание на обмотку возбуждения подают через выпрямитель, питаемый от автотрансформатора. Выпрямитель подключают к зажимам «Возб» в верхнем ряду клемм лабораторного стенда. Исключение составляет стенд № 19, где установлен электромашинный возбудитель с самовозбуждением. Выключатели П1 и П3 (в цепи реактивной нагрузки) должны быть отключены, переключатели П3 и П5 находятся в положении «Генератор», П4 (цепь возбуждения) – в положении «Рабочий режим» (РР). Привод генератора осуществляется в условиях наших лабораторий от электродвигателя постоянного тока.

Для привидения генератора в действие включают двигатель и плавно выводят пусковой реостат. Затем включают питание выпрямителя в цепь обмотки возбуждения (ОВ) и с помощью автотрансформатора устанавливают напряжение на генераторе в пределах (150 – 200) в. После этого реостатом в цепи возбуждения двигателя устанавливают номинальную частоту вращения, чему соответствует показание частометра 50 Гц. При этом необходимо следить за показаниями вольтметра и при необходимости корректировать ток возбуждения генератора так, чтобы напряжение не превышало (220 – 250) В.

Все дальнейшие опыты проводят при частоте 50 Гц.

6.2.2. Характеристика х.х.

С

нимают характеристику х.х. при отключенной нагрузке и номинальной частоте. Принято снимать лишь нисходящую ветвь характеристики при постоянном снижении тока возбуждения. С этой целью при выполнении лабораторной работы возбуждают генератор 1,15 (250 В) при частоте , записывают показания приборов и затем, несколько уменьшив ток возбуждения и установив с помощью приводного двигателя номинальную частоту, вновь записывают показания приборов и т.д. Для построения характеристики необходимо иметь 7 – 8 точек.

6.2.3. Характеристика к.з.

Снимают ее при симметричном трехфазном к.з. Поскольку частота вращения приводного двигателя практически не влияет на характер изменения тока к.з., опыт приводят следующим образом. Зажимы «Нагрузка реактивная» замыкают накоротко (выключатель П3 отключен!), устанавливают частоту, близкую к номинальной, и ток возбуждения генератора снижают до нуля. Только после этого включают выключатель П3 и записывают показания приборов. Следующую точку снимают при очень малом увеличении тока возбуждения. Практически достаточно иметь три точки характеристики, которые должны лежать на одной прямой. «Выпадение» какой – либо точки свидетельствует об ошибке в проведении опыта. В процессе опыта ток генератора не должен превышать номинального значения.

После окончания опыта отключить выключатель П3 и снять закоротку!

6.2.4. Внешняя характеристика

Снимают при номинальном возбуждении и номинальной частоте, последнюю при необходимости регулируют реостатом в цепи приводного двигателя.

Активной нагрузкой является нагрузочный реостат, смонтированный на нижней панели лабораторного стола. Его подключают к зажимам стенда «Нагрузка активная».

В качестве реактивной нагрузки используют трехфазный автотрансформатор, вторичную обмотку которого (зажимы А₁, В₁, С₁ или А₂, В₂, С₂) подключают на клеммы стенда «Нагрузка реактивная». Первичная обмотка (зажимы А, В, С) автотрансформатора должна быть при этом разомкнута.

Внимание! Движок автотрансформатора должен находиться в крайнем верхнем положении (рукоятка повернута по часовой стрелке до упора)!

С

монтированные на стенде амперметры при таком включении показывают: РА1 – полный ток генератора, РА2 и РА3 – активную и реактивную составляющие тока.

П

еред началом опыта при х.х. устанавливают напряжение около 1,1 при номинальной частоте. В процессе опыта ток возбуждения генератора поддерживают неизменным.

П

ри снятии характеристики при переключатель П3 отключают, при заданном – включают.

П

ервую точку характеристики снимают при х.х. генератора (она должна совпадать с той же точкой при ; для этого ток возбуждения и частота в обоих случаях должны быть одинаковыми). Затем включают первую ступень нагрузочного реостата, и по величине активной составляющей тока

рассчитывают необходимое значение реактивной составляющей из соотношения:

т.е .

Это значение устанавливают плавным вращением рукоятки автотрансформатора против часовой стрелки. Аналогично поступают и во всех последующих случаях.

Изменение нагрузки, как правило, сопровождается изменением частоты вращения генератора, которую следует каждый раз восстанавливать реостатом в цепи возбуждения приводного двигателя.

Для возможности сравнения все внешние характеристики должны быть сняты при одном и том же токе возбуждения и одинаковой частоте.

6

.2.5. Регулировочная характеристика

Она представляет собой зависимость при .

Процесс аналогичен предыдущему с той лишь разницей, что после изменения нагрузки и восстановления частоты изменением тока возбуждения устанавливают напряжение, равное принятому первоначально. При необходимости корректируют частоту вращения и реактивную составляющую статора, иногда приходится корректировать дополнительно и ток возбуждения.

6

.2.6. Индукционная нагрузочная характеристика

В

целом она представляет собой зависимость при ;

. В данном случае можно ограничится одной точкой, снятой при . Для этого при отключенной активной нагрузке путем подбора тока возбуждения и реактивной составляющей тока статора находят точку, соответствующую условиям . Частота при этом должна быть равной 50 Гц. Рекомендуют следующий порядок получения индукционной нагрузочной характеристики. Вначале устанавливают напряжение примерно 1,05 , затем включают реактивную нагрузку, и ток увеличивают до номинального. Если при этом напряжение окажется ниже номинального, его восстанавливают увеличением тока возбуждения и вновь корректируют величину статора. Таким образом постепенно подбирают параметры, пока не будут обеспечены условия .

6

.2.7. Повышения напряжения

Повышением напряжения называется увеличение напряжения на зажимах генератора при внезапном сбросе нагрузки от номинального до х.х.:

(9)

О

пытным путем оно может быть определено следующим образом. По заданию преподавателя подбирают соотношения активной и реактивной составляющих тока генератора так, чтобы полный ток был равен номинальному, – заданному. Напряжение и частота при этом также должны быть номинальными. После установления всех параметров отключают нагрузку и, не меняя тока возбуждения, восстанавливают номинальную частоту . Вольтметр покажет в этом случае величину . Если окажется выше пределов измерения вольтметров на стенде, то подключают дополнительный прибор с более высоким пределом измерения.

Снятые характеристики строят в осях именованных единиц, как это указано в программе работы.

Х

арактеристики х.х. и к.з. необходимо построить и в относительных единицах, приняв за номинальное напряжение 220 В, а за номинальный ток возбуждения – его величину при В. Номинальный ток генератора указан в паспортных данных генератора, или его можно найти по известной мощности.

На этом же графике строят нормальную характеристику х.х., параметры которой указаны в рекомендуемой литературе.

П

остроение реактивного треугольника, определение сопротивления рассеяния и ненасыщенного значения не представляет трудности. При этом следует обратить внимание лишь на тот факт, что вольтметр на лабораторном стенде включен на линейное напряжение, тогда как для расчетов требуется фазное.

Для построения зависимости находят величину насыщенного значения продольного сопротивления при различных токах возбуждения (различной степени насыщения магнитной цепи машины). Расчеты проводят для 5 –7 точек.

Упрощенную (шведскую) диаграмму можно построить как в относительных, так и именованных координатах. Порядок построения описан в [2].

О

тношение короткого замыкания находят по характеристикам х.х. и к.з. (рис. 20) как отношение тока возбуждения, при котором в режиме х.х. , к току возбуждения, при котором в режиме к.з. :

(10)

Если в режиме х.х. отсчитывать ток возбуждения, соответствующий по

х

арактеристике х.х . , то имеют насыщенное значение ОКЗ. Если отложить

по продолжению прямолинейной части характеристики х.х. , то получают ненасыщенное значение ОКЗ.

Рис. 20

Таблица 7