Лабораторная работа №5

Исследование генератора постоянного тока

с параллельным возбуждением

1. Цель работы: исследовать генератор постоянного тока с параллельным возбуждением, определить внешнюю U = f (I_a), регулировочную I_f = f (I_a), нагрузочную U = f (I_f) характеристики.

2. Выполнение работы.

Перечень аппаратуры:

Обозначение	Наименование	Тип	Параметры
G1	Трехфазный источник питания	201.2	400 В ~; 16 А
G2	Машина постоянного тока	101.1	90 Вт; 220 В 0,56 А (якорь) 220 В; 0,7А (возбуждение)
G3	Возбудитель машины переменного тока	209.2	0... 40 В; 3,5 А
G4	Преобразователь угловых перемещений	104	0... 6000 мин-1
Ml	Машина переменного тока	102.1	50 Вт; 230 В ~; 1500 мин-1
А1	Трёхфазная трансформаторная группа	347.1	3x80 В·А; 230 В/240,230, 220, 133, 127В
А2, А6	Трехполюсный выключатель	301	400 В ~; 10 А
A3	Реостат для цепи ротора машины переменного тока	307.1	3 х0...400м; 1 А
А4	Реостат возбуждения машины постоянного тока	308.1	0... 2000 Ом; 0,1. ..0,5 А
А5	Активная нагрузка	306.1	3x0. ..50 Вт; 220/3 80 В
Р1	Указатель частоты вращения	506.2	-2000... 0... 2000 мин-1
Р2.1...Р2.3	Мультиметр	509.2	0...1000 В ; 0...10 А

Описание электрической схемы соединений:

Обмотка возбуждения машины постоянного тока, используемой как генератор G2 с параллельным возбуждением, через реостат А4 присоединена параллельно к якорной цепи, которая, в свою очередь, подключена к нагрузке А5.

Обмотка ротора машины переменного тока, используемой как синхронный двигатель Ml, через гнезда "Fl", "F3" присоединена к выходу возбудителя G3, который, в свою очередь, присоединен с помощью электрического шнура к розетке "220 В ~" трехфазного источника G1. Кроме того, обмотка ротора через гнезда "Fl", "F2", "F3" и выключатель А6 присоединена к реостату A3.

Фазы статорной обмотки двигателя Ml через выключатель А2 и трёхфазную трансформаторную группу, соединённую в трехфазную группу по схеме Y / Y с напряжениями 230 / 400 В, присоединены к выходу трехфазного источника G1.

Частоту вращения генератора G2 можно контролировать с помощью указателя Р1, соединенного с выходом преобразователя угловых перемещений G5.

Ток возбуждения I_f, напряжение U и ток I_а якоря генератора G2 можно измерять мультиметрами Р2.1, Р2.2 и Р2.3.

Указание по проведению эксперимента:

• Убедитесь, что устройства, используемые в эксперименте, отключены от сети электропитания.

• Соберите электрическую схему соединений тепловой защиты машины переменного тока (приложение 1).

• Соедините гнезда защитного заземления " " устройств, используемых в эксперименте, с гнездом "РЕ" источника G1.

• Соедините аппаратуру в соответствии с электрической схемой соединений.

• Переключатели режима работы возбудителя G3 и выключателей А2, А6 переведите в положение "РУЧН.".

• Регулировочную рукоятку возбудителя G3 поверните против часовой стрелки до упора.

• Установите в каждой фазе реостата A3 сопротивление 8 Ом.

• Регулировочную рукоятку реостата А4 поверните по часовой стрелке до упора.

• Регулировочные рукоятки нагрузки А5 поверните против часовой стрелки до упора (в положение «0»).

• Установите переключателем в блоке А1 номинальные напряжения: вторичной обмотки трансформаторов - 127 В.

• Включите «СЕТЬ» выключателя А6.

• Включите выключатель А6 кнопкой «ВКЛ».

• Включите источник G1.0 наличии напряжений фаз на его выходе должны сигнализировать светящиеся лампочки.

• Осуществите асинхронный пуск двигателя Ml включением выключателя А2.

• Включите выключатель "СЕТЬ" и нажмите кнопку "ВКЛ." возбудителя G3.

• Вращая регулировочную рукоятку возбудителя G3, установите ток возбуждения, достаточный для перехода двигателя Ml из асинхронного в синхронный режим работы с сетью.

• Отключите выключатель А6 кнопкой «ОТКЛ».

• Вращая регулировочную рукоятку реостата А4, установите и в течение всего опыта поддерживайте неизменным ток возбуждения I_f генератора G2, например, равным 0,15 А не меняйте определённое сопротивление r_f.

• Перемещая регулировочные рукоятки нагрузки А5, изменяйте ток якоря I_а генератора G2 и заносите показания вольтметра Р2.2 и амперметра Р2.3 в таблицу 1.11.

Таблица 1.11

Ia,А
U, B

• Верните регулировочные рукоятки нагрузки А5 в положение "0".

• Вращая регулировочную рукоятку реостата А4, установите и в течение всего опыта поддерживайте неизменным напряжение U якорной обмотки генератора G2, равным, например, 120 В.

• Перемещая регулировочные рукоятки нагрузки А5, изменяйте ток якоря I_а генератора G2 и заносите показания амперметров Р2.1 и Р2.3 в таблицу 1.12.

Таблица 1.12

If, А
Ia, A

• Меняя положение регулировочных рукояток нагрузки А5 и поддерживая ток якоря I_а на заданном уровне, например, равным 0,3 А путем регулирования тока возбуждения I_f с помощью реостата А4, изменяйте напряжение U якоря и заносите показания вольтметра Р2.2 и амперметра Р2.1 в таблицу 1.13.

Таблица 1.13

If, A
U, B

• По завершении эксперимента у возбудителя G3 поверните регулировочную рукоятку против часовой стрелки до упора, нажмите кнопку "ОТКЛ." и отключите выключатель "СЕТЬ". Отключите выключатель А2 нажатием кнопки "ОТКЛ.". Отключите источник G1 нажатием на кнопку - гриб, и последующим отключением ключа - выключателя.

• Постройте:

1. - внешнюю характеристику U = f (I_a) при n = const, n = const (табл. 1.11.);

2. - регулировочную характеристику I_f = f (I_a) при n = const, U = const (табл. 1.12.);

3. - нагрузочную характеристику U = f (I_f) при n = const, I_a = const (табл. 1.13.).

Контрольные вопросы

1. Каковы условия, необходимые для процесса самовозбуждения генератора постоянного тока параллельного возбуждения?

2. Какое условие самовозбуждения нарушено, если при замыкании цепи возбуждения ЭДС генератора уменьшается до нуля?

3. Что представляет собой характеристика самовозбуждения ?

4. Что такое критическая частота вращения?

5. Почему внешняя характеристика генератора параллельного возбуждения имеет более падающий вид, чем внешняя характеристика генератора независимого возбуждения