13. Определите добавочные потери мощности в генераторе в номинальном режиме в ваттах, если добавочные потери мощности в генераторе составляют 0,2 % от подводимой к валу мощности.

14. Определите суммарные потери мощности в генераторе в номинальном режиме в ваттах.

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 . (6.1)

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);

• потери в щётках и коллекторе в результате теплового действия протекающего в них тока (Р_щ).

Р_эл = Р_в + Р_я + Р_щ = R_вI²_в + R_яI²_я + R_щ I²_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;

R_щ – сопротивление щёточных контактов, В.

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 генератора постоянного тока.

4. Структуру условных обозначений генераторов постоянного тока.

5. Технические характеристики генератора постоянного тока.

6. Энергетическая диаграмма генератора постоянного тока.

7. Расчет энергетических показателей генератора постоянного тока.

8. Выводы.

4. Контрольные вопросы

1. В чём суть явления электромагнитной индукции?

2. Сформулируйте закон электромагнитной индукции.

3. Запишите математически и расшифруйте закон электромагнитной индукции.

4. Какая электрическая машина называется генератором постоянного тока?

5. Составьте и опишите конструктивную схему генератора постоянного тока.

6. Какова роль дополнительных полюсов в электрической машине постоянного тока?

7. Назначение основных полюсов в электрической машине постоянного тока.

8. Каково назначение коллектора и щёточного механизма?

9. Где расположены щетки в машине постоянного тока?

10. Опишите принцип действия генератора постоянного тока.

11. Сформулируйте правило «правой руки».

12. Как определить электродвижущую силу, которую развивает генератор?

13. Что такое независимое возбуждение генератора постоянного тока?

14. Что такое самовозбуждение генератора постоянного тока?

15. Составьте энергетическую диаграмму генератора постоянного тока с расшифровкой буквенных обозначений.

16. Запишите и расшифруйте уравнение механических потерь.

17. Запишите и расшифруйте уравнение электрических потерь.

18. Запишите и расшифруйте уравнение потерь в магнитопроводе якоря.

19. Какие ещё виды потерь возникают в генераторе постоянного тока?

20. Запишите и расшифруйте формулу механической мощности на валу генератора постоянного тока.

21. Запишите и расшифруйте формулу электрической мощности, отдаваемой генератором постоянного тока в сеть.

22. Как определить коэффициент полезного действия генератора постоянного тока?

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 № 7

«Испытание генератора постоянного тока» часть 1

Цель работы: экспериментально получить характеристику холостого хода и нагрузочную характеристику.

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 «Генераторы постоянного тока» [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: машинного генератора постоянного тока (G), который приводится во вращение асинхронным электрическим двигателем (М); нагрузочного реостата (R1), включенного последовательно в цепь обмотки возбуждения (ОВ); лампового нагрузочного реостата (R2), который подключается к зажимам Я1– Я2 генератора постоянного тока. Для измерения силы электрического тока в цепи обмотки возбуждения предусмотрен амперметр (рА1); для измерения силы электрического тока в якорной цепи предусмотрен амперметр (рА2). Для измерения напряжения на зажимах генератора предусмотрен вольтметр PV. Включение нагрузочного реостата предусмотрено с помощью однополюсного выключателя (SA). Схема электрическая принципиальная представлена на рисунке 7.1.

SА

7

Рисунок 7.1 – Схема электрическая принципиальная экспериментальной установки.