Результати дослідження регулювальної характеристики

Параметр

Позначення

Назва приладу

Стала приладу

Одиниця вимірювання

без навантаження

Порядок вмикання перемикачів (рис.11.1)

SA1

SA2

SA3

SA1 i SA2

SA1 i SA3

SA2 i SA3

SA1 - SA3

Значення виміряних параметрів при U=……..B

Струм навантаження

Із

амперметр

CІ= А/под.

под.

0

A

0

Струм збудження

Ізб

амперметр

CІ= А/под.

под.

A

Завершивши дослід, вимкніть двигун та навантаження генератора. Покажіть результати дослідів викладачеві і з його дозволу розберіть дослідну схему.

5. Опрацювання дослідних даних

5.1. Враховуючи ціну поділок визначте та запишіть у відповідні таблиці діючі значення виміряних величин.

5.2. За результатами табл.11.2 побудуйте у масштабі характеристику холостого ходу, у вигляді, як це показано на рис.11.3. Зверніть увагу, що оскільки полюси ГПС мають залишкове намагнічування, то навіть при відсутності струму у обмотці збудження (I_зб = 0 при R_зб  ) машини здатні генерувати невелику (залишкову) електрорушійну силу Е₀. Із збільшенням I_зб збільшується магнітний потік індуктора і, отже ЕРС генератора. При зменшенні струму збудження одержують другу криву E = f(I_зб), яка внаслідок явища гістерезису на графіку знаходиться дещо вище попередньої. Тому за практичну характеристику холостого ходу ГПС беруть середню криву між залежностями E(I_зб), одержаними при збільшені і зменшені струму збудження машини.

Обчисліть відносну (у відсотках від номінальної напруги U_н) початкову ЕРС генератора за формулою:

Зверніть увагу, що її величина повинна бути не більше 2-4 %

5.3. За результатами табл.11.3 побудуйте у масштабі зовнішню характеристику генератора, у вигляді, як це показано на рис.11.4.

Обчисліть відносний спад напруги за формулою:

,

де U₀ - напруга холостого ходу; U_н - напруга генератора при номінальному струмі якоря.

5.3. За результатами табл.11.4 побудуйте у масштабі регулювальну характеристику генератора, у вигляді, як це показано на рис.11.5.

6. Аналіз одержаних результатів. Висновки і рекомендації

6.1. Аналізуючи характеристику холостого ходу ГПС зверніть увагу, що як видно з рис. 11.3, при малих значеннях I_зб крива E = f(I_зб) має практично лінійний характер. Це тому, що до насичення сталі осердь полюсів їх магнітний потік майже лінійно залежить від струму збудження і, отже, Е є пропорційною I_зб. Магнітне насичення полюсів порушує цю пропорційність, і далі, із збільшенням I_зб, характеристика загинається і йде майже паралельно осі абсцис. Точка k характеристики, що відповідає номінальній напрузі генератора, звичайно знаходиться поблизу або ж на коліні кривої. Якби вона лежала на лінійній ділянці характеристики, то напруга генератора сильно змінювалась би при зміні навантаження машини. При знаходженні точки k вище коліна кривої, суттєво обмежується можливість регулювання напруги генератора.

6.2. Аналізуючи зовнішню характеристику ГПС, зверніть увагу, що під дією електрорушійної сили Е, яка генерується у якірній обмотці, у колі якоря і у зовнішньому колі, з’явиться струм, величина якого, нехтуючи струмом збудження, визначають за формулою:

,

де R_н, R_я – опір відповідно навантаження й якоря. (Напрям дії цього струму співпадає із напрямком дії ЕРС і визначається за правилом правої руки).

Вирішивши рівняння відносно напруги на затискачах генератора (U=R_нI_з ≈R_нI_я), отримують рівняння електричної рівноваги ГПС:

з якого видно, що зі збільшенням навантаження (струм якоря зростає) напруга на затискачах генератора плавно зменшується. Це відбувається оскільки: по-перше, збільшується спад напруги в якорі ; по-друге, в наслідок реакції якоря , яка послаблює магнітний потік генератора ; по-третє, із-за зменшення внаслідок перших двох причин безпосередньо струму збудження:

,

(де R_рег – загальний опір кола збудження), в результаті чого зменшується магнітний потік Ф, а значить, і ЕРС на величину .

Зверніть увагу, що із зростанням навантаження напруга знижується плавно (див.рис.11.4) і для номінального навантаження генератора відносне ∆U падіння напруги може досягати 12-20 %.

У разі перенавантажень напруга генератора різко знижується, а струм збільшується до критичного I_кр = (2….2.5) I_н, при якому машина переходить у нестійкий режим, при якому за подальшого зменшення опору навантаження генератор саморозмагнічується (струм збудження спадає до нуля), внаслідок чого напруга на затискачах генератора також знижується до нуля. При цьому магнітний потік статора індукує в обмотці якоря невелику ЕРС, яка створює струм короткого замикання I_кз. Цей струм значно менший за I_н тому шкоди генератору не спричиняє.

Запитання для самоперевірки та тестового контролю

1. Як побудувати генератор постійного струму паралельного збудження?

2. Який принцип дії генератора? Як виражається його ЕРС і що потрібно зробити для зміни її значення?

3. Чому напрям обертання первинного двигуна має відповідати стрілці показаній на корпусі генератора?

4. Як поділяються генератори постійного струму за способом збудження?

5. Як записується рівняння електричного стану генератора постійного струму?

6. Як регулюється напруга генератора постійного струму з паралельним збудженням?

7. Які основні характеристики має генератора постійного струму?

8. Що називається характеристикою холостого ходу генератора постійного струму? Як вона знімається дослідним шляхом?

9. Чому зворотна вітка характеристики холостого ходу генератора на графіку розташована вище від першої прямої вітки; чому при I_зб = 0 ЕРС генератора не дорівнює нулю?

10. У чому полягає принцип самозбудження генераторів постійного струму?

11. Що називається зовнішньою характеристикою генератора постійного струму і як вона знімається дослідним шляхом?

12. Чому знижується напруга на затискачах генератора при збільшенні навантаження?

13. На що треба подіяти, щоб при зміні навантаження напруга генератора залишилась незмінною?

14. Чи є небезпечним режим короткого замикання для генератора паралельного збудження і чому дорівнює струм ?

15. Що називається регулювальною характеристикою генератора постійного струму і як її отримати дослідним шляхом?

16. Що таке реакція якоря і як вона впливає на напругу генератора?

Лабораторна робота №13