
- •2. Программа работы
- •2.1. Экспериментальная часть
- •2.2.Расчетная и графическая часть
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 14 Исследование электродвигателя постоянного тока
- •1.Основные теоретические положения
- •2. Программа работы
- •2.1. Экспериментальная часть
- •2.2.Расчетная и графическая часть
- •Контрольные вопросы
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 13
Исследование генератора постоянного тока
с независимым возбуждением
Цель работы. Ознакомление с устройством и снятие основных характеристик генератора постоянного тока.
1.ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Основными частями машины постоянного тока (генератора постоянного тока) являются вращающийся якорь 1 с расположенной на нем обмоткой и неподвижные электромагниты 2, создающие магнитное поле и укрепленные на станине 8 (рис. 1).
Якорь имеет форму цилиндра и набирается из отдельных листов электротехнической стали, изолированных друг от друга. В пазы якоря укладываются изолированные проводники 3 обмотки якоря, соединенные соответствующим образом между собой и с пластинами коллектора 5. Коллектор укрепляется на валу якоря 4 и состоит из отдельных медных пластин 5, изолированных друг от друга и от вала.
Внешняя цепь соединяется с цепью якоря машины постоянного тока при помощи металлографитных щеток 6, укрепленных в щеткодержателях и образующих обмотку якоря, выводы которой на рис. 1, б обозначены Я1, Я2, на этом рисунке показано условное обозначение машины постоянного тока на электрических схемах.
Магнитное поле электромагнитов создается обмоткой возбуждения ОВ, проводники которой 7 расположены на полюсах электромагнитов. Обмотка возбуждения питается постоянным током, как в режиме двигателя так и в режиме генератора.
При использовании машины постоянного тока в качестве генератора, якорь приводится во вращение с помощью какого то приводного двигателя, а обмотка возбуждения подключена к источнику постоянного тока.
Пропущенный через обмотку возбуждения (электромагнитов) постоянный ток создает магнитное поле полюсов. При вращении якоря его обмотка пересекает магнитное поле полюсов и в проводниках обмотки якоря будут индуктироваться синусоидальные ЭДС, которые с помощью коллектора и щеток суммируются и преобразуются в постоянную ЭДС , снимаемую со щеток.
,
где
ЭДС
индуктируемая в обмотке якоря генератора;
конструктивная
постоянная генератора (машины), зависит
от конструкции генератора;
угловая скорость вращения якоря
(приводного двигателя).
Из формулы видно, что ЭДС генератора
можно регулировать либо изменением
скорости приводного двигатели
,
либо изменением магнитного потока
,
который регулируется изменением тока
в обмотке возбуждения (при увеличении
тока магнитный поток увеличивается,
что приводит к увеличению ЭДС).
Рабочие свойства генератора определяются
его характеристиками: Характеристика
холостого хода генератора (рис. 2, а)
- это зависимость ЭДС
генератора от тока возбуждения
,
при разомкнутой внешней цепи якоря (
)
и постоянной скорости вращения якоря,
равной номинальной (
).
Практически характеристика холостого хода совпадает с кривой намагничивания магнитопровода генератора. С увеличением тока возбуждения ЭДС вначале интенсивно возрастает почти по прямолинейному закону. С последующим увеличением тока возбуждения прямолинейность характеристики холостого хода нарушается вследствие явления насыщения магнитной системы генератора.
При
(цепь обмотки возбуждения разомкнута)
ЭДС холостого хода генератора не равна
нулю и составляет от двух до пяти
процентов от номинального напряжения
генератора
.
Объясняется это тем, что в магнитной
системе генератора имеется остаточный
магнитный поток
,
который и обуславливает появление
остаточной ЭДС
.
Внешняя характеристика генератора
с независимым возбуждением (рис. 2, б) –
это зависимость напряжения
на
зажимах генератора от силы тока нагрузки
при
неизменном токе возбуждения
и постоянной скорости вращения якоря
.
Из графика внешней характеристики
видно, что с ростом тока нагрузки,
напряжение на зажимах генератора
уменьшается. Происходит это за счет
увеличения падения напряжения в обмотке
якоря
(
),
а также за счет уменьшения ЭДС генератора
от действия реакция якоря, приводящей
к уменьшению магнитного потока генератора
.
У генераторов с независимым возбуждением
при номинальном токе
понижение напряжения
может достигать
от номинального напряжения
.
Регулировочной характеристикой
(рис. 2, в) называется зависимость тока
возбуждения
от тока нагрузки
при постоянной скорости
и при условии обеспечения постоянства
напряжения на зажимах генератора, т. е.
зависимость
при
и
.
Регулировочная характеристика показывает
как надо регулировать ток возбуждения
генератора
для поддержания неизменного напряжения
на его зажимах при различных нагрузках.
2. Программа работы
2.1. Экспериментальная часть
2.1.1. Ознакомиться с устройством генератора постоянного тока на демонстрационном стенде лаборатории и лабораторной установкой для исследования генератора, схема установки приведена на рис. 3.
Номинальные данные исследуемого генератора:
Тип генератора …………………………………………П – 41
Номинальная мощность (
), кВт…………………..1,5
Номинальное напряжение ( ), В………………….220
Номинальный ток ( ), А……………………………...9,4
Номинальная частота вращения (
),
об/мин…..1000
Номинальный КПД (
)……………………………0,725
Установка состоит из генератора постоянного тока и приводного асинхронного электродвигателя М, которые установлены на общем стенде и соединены между собой муфтой. Якорь генератора приводится во вращение асинхронным электродвигателем, который подключается к сети трехфазного тока с помощью автоматического выключателя Р1 и магнитного пускателя МП.
Обмотка возбуждения генератора ОВГ
питается от источника постоянного тока
(выпрямителя) напряжением 220 В и
подключается к выпрямителю рубильником
Р2. Ток возбуждения
регулируется реостатом
.
Замер тока возбуждения осуществляется
амперметром
.
Нагрузкой генератора является ламповый
реостат
,
который подключается к зажимам якоря
генератора рубильником П3. Для замера
нагрузочного тока
и
напряжения
на
зажимах генератора используется
амперметр
и вольтметр
.
Изменение тока нагрузки производится
ламповым реостатом
с
помощью шести выключателей, которые
последовательно подключают к генератору
по группе ламп.
2.1.2.Снять характеристику холостого хода
генератора с независимым возбуждением
при
и
в следующей последовательности:
а) отключить нагрузку рубильником Р3, ввести полностью реостат , разорвать цепь возбуждения ( ) рубильником Р2;
б) включить асинхронный электродвигатель
магнитным пускателем, замерить значение
;
в) подключить обмотку возбуждения к источнику постоянного тока рубильником Р2 и плавно увеличивая ток возбуждения выводя сопротивление реостата , замеряя при этом ток возбуждения ( ) и ЭДС генератора ( ) в шести точках. Результаты измерения занести в таблицу 1.
Таблица 1
№ |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2.1.3.Снять внешнюю характеристику
генератора
при
,
в следующей последовательности:
а) вывести полностью реостат в цепи обмотки возбуждения;
б) замерить напряжение на зажимах генератора при холостом ходе (рубильник Р3 выключен);
в) подключить нагрузку рубильником Р3;
г) увеличивая нагрузку с помощью лампового реостата замерять при этом нагрузочный ток ( ) и напряжение на зажимах генератора ( ) для шести точек. Результаты измерений свести в таблицу 2.
Таблица 2
№ |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2.1.4. Снять регулировочную характеристику генератора при и . Для этого необходимо:
а) регулируя ток в обмотке возбуждения регулировочным реостатом , установить на зажимах генератора заданное преподавателем напряжение, ток нагрузки при этом должен быть равным нулю, т. е. рубильник Р3 выключен;
б) подключить нагрузку рубильником Р3;
в) увеличивая нагрузку генератора нагрузочным реостатом , поддерживать реостатом напряжение на нагрузке генератора неизменным и равным заданному, для чего сопротивление необходимо выводить, увеличивая ток возбуждения ( ), т.е. после каждого увеличения тока нагрузки ( ) с помощью выключателя, уменьшается напряжение на зажимах генератора ( ) и эту просадку напряжения необходимо скомпенсировать увеличением тока возбуждения ( ), увеличивая напряжение генератора до заданного. Результаты измерений для шести точек свести в таблицу 3.
Таблица 3
№ |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|