2. Теоретический материал

Энергетическая диаграмма генератора – это изображение преобразования в нём энергии. При работе генератора, часть потребляемой им энергии теряется бесполезно и рассеивается в виде тепла. Потерянную энергию в единицу времени называют потерями мощности (или потерями). В генераторе есть три пути потерь энергии: в механической системе, в электрических цепях, в магнитопроводе якоря.

Механические потери (Р_мех):

• потери на трение в подшипниках (Р_подш);

• потери на трение между щётками и коллектором (Р_щет);

• потери на трение о воздух и вентиляцию (Р_вент).

Р_мех = Р_подш + Р_щет + Р_вент . (12.1)

Электрические потери (Р_эл):

• потери в проводниках обмотки возбуждения в результате теплового действия протекающего в ней тока (Р_в);

• потери в проводниках обмотки якоря в результате теплового действия протекающего в ней тока (Р_я);

Р_эл = Р_в + Р_я + = R_вI²_в + R_яI²_я, (6.2)

где R_в – сопротивление обмотки возбуждения, Ом;

I_в – сила тока в обмотке возбуждения, А;

R_я – сопротивление обмотки якоря, Ом;

I_я – сила тока в обмотке якоря, А.

Потери в магнитопроводе (Р_маг):

• потери в магнитопроводе якоря в результате теплового действия протекающих в нём вихревых токов (Р_вх);

• потери в магнитопроводе якоря в результате теплового действия гистерезиса (Р_г).

Р_маг = Р_вх + Р_г . (6.3)

Добавочные потери (Р_доб) возникают в генераторе в результате других не учтённых явлений.

Следовательно, суммарные потери (Р_) при работе генератора равны:

Р_ = Р_мех + Р_эл + Р_маг + Р_доб . (6.4)

Таким образом, энергетическая диаграмма генератора имеет следующий вид (рис.6.1).

Механическая мощность на валу генератора равна:

Р_мх = М , (6.5)

где М – механический момент на валу генератора, Нм;

 – угловая скорость вращения вала генератора, рад/с.

Электрическая мощность, отдаваемая генератором нагрузке, равна:

Р_эл = R_нагрI² , (6.6)

где R_нагр – эквивалентное сопротивление нагрузки, Ом;

I – сила тока, потребляемого нагрузкой, А.

В другом виде:

Р_эл = Р_мх – Р_ . (6.7)

Коэффициент полезного действия генератора равен:

. (6.8)

2. Содержание отчета

1. Наименование лабораторной работы.

2. Учебная цель лабораторной работы.

3. Конструктивная схема синхронного генератора.

4. Структуру условных обозначений синхронного генератора.

5. Технические характеристики синхронного генератора.

6. Выводы.

4. Контрольные вопросы

1. Какие существуют способы возбуждения синхронных машин?

2. Объясните устройство явнополюсных и неявнополюсных роторов.

3. Какие применяются способы крепления полюсов в синхронных явнополюс­ных машинах?

4. Чем обеспечивается неравномерный воздушный зазор в синхронной машине?

Литература для самоподготовки

1. Вольдек А.И. Электрические машины. Учебник.– 3-е изд., перераб./ А.И. Вольдек.– Л.:Энергия, 1978. – 832 с.

2. Мезин Е.К. Судовые элекрические машины. Учебник. / Е.К. Мезин. – Л.: Судостроение, 1985. – 320 с.

3. Справочник судового электротехника. Т.2./Судовое электрооборудование //под.ред. Г.И. Китаева. – Л.: Судостроение, 1980. – 624 с.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 13

«Испытание синхронного генератора (часть 1)»

Цель работы: экспериментально получить характеристики холостого хода и короткого замыкания.

Программа работы

• Уяснить цель работы.

• Выполнить задания для домашней подготовки.

• Выполнить экспериментальные исследования.

• Обработать результаты экспериментальных исследований, сделать вывод.

• Составить отчет.

• Ответить на контрольные вопросы.

• Защитить отчет.

1. Задание для домашней подготовки

1. Во время домашней подготовки уяснить цель лабораторной работы, изучить теоретический материал по теме «Синхронные генераторы» [1, 2, 3]. Составить схему электрическую принципиальную исследуемой цепи, подготовить таблицы для записи показаний приборов, подготовиться к ответам на контрольные вопросы.

2. Составьте схему электрическую принципиальную.

Описание схемы электрической принципиальной.

Экспериментальная установка состоит из: синхронного генератора (G), который приводится во вращение асинхронным электрическим двигателем (М); нагрузочного реостата (R4), включенного последовательно в цепь обмотки возбуждения (ОВ); нагрузочных реостатов (R11… R13), (R21… R23), (R31… R33) и конденсаторов (С1, С2, С3), которые подключаются соответственно к фазам (А, В, С) синхронного генератора. Для измерения силы электрического тока в цепи обмотки возбуждения предусмотрен амперметр (рА5); для измерения силы электрического тока в фазах генератора предусмотрены амперметры (рА1, рА2, рА3). Для измерения напряжения на зажимах генератора предусмотрен вольтметр PV. Для включения установки предусмотрен автоматический выключатель (QF). Нагрузка, подключенная к фазам генератора, включается трехфазными выключателями (S1, S2, S3, S4). Схема электрическая принципиальная представлена на рисунке 13.1.

Рисунок 13.1 – Схема электрическая принципиальная экспериментальной установки.