ПРАВИЛА ВЫПОЛНЕНИЯ ПРАКТИЧЕСКИХ РАБОТ
При выполнении работ студент должен самостоятельно изучить методические рекомендации по проведению конкретной работы; выполнить соответствующие расчеты; пользоваться справочной и технической литературой; подготовить ответы на контрольные вопросы.
Изучая теоретическое обоснование, студент должен иметь в виду, что основной целью изучения теории является умение применить ее на практике для решения практических задач.
При решении задач рекомендуется сначала наметить ход решения. В случае простых задач рекомендуется сначала найти решение в общем виде, лишь в конце поставляя числовые значения. В случае задач с большим вычислением рекомендуется после того, как намечен ход решения, подставлять числовые значения и проводить вычисления в промежуточных формулах.
После выполнения работы студент должен представить отчет о проделанной работе с полученными результатами и выводами и устно ее защитить.
Все схемы и рисунки, сопровождающие выполнение практических работ выполняются карандашом в соответствии с требованиями ГОСТ.
Неаккуратное выполнение практической работы, несоблюдение принятых правил и плохое оформление чертежей и схем могут послужить причиной возвращения работы для доработки.
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА 3
Тема: Расчет генераторов постоянного тока независимого возбуждения.
Цель: Научиться производить расчет основных параметров генератора постоянного тока независимого возбуждения.
Студент должен знать:
- технические параметры генератора постоянного тока независимого возбуждения;
уметь:
- решать задачи по расчету основных параметров генератора постоянного тока независимого возбуждения.
Теоретическое обоснование
В зависимости от схемы включения обмотки возбуждения различают генераторы параллельного, последовательного, смешанного и независимого возбуждения.
В генераторе постоянного тока с независимым возбуждением обмотка возбуждения не связана электрически с якорной обмоткой. Она питается постоянным током от внешнего источника электрической энергии, например от аккумуляторной батареи;мощные генераторы имеют на общем валу небольшой генератор-возбудитель.Ток возбуждения I в не зависит от тока якоря I я, который равен току нагрузки I н. Обычно ток возбуждения невелик и составляет 1…3 % от номинального тока якоря. Последовательно с обмоткой возбуждения подключен регулировочный реостат(реостат возбуждения). Он изменяет величину тока возбуждения I в, тем самым регулируется электродвижущая сила Е.
Рисунок 1 – Схема генератора постоянного тока независимого возбуждения
Для генератора независимого возбуждения, схема которого показана на рисунке 1, ЭДС
Е = U+ r я I я(1)
При номинальном режиме
I я = I ни U= U н (2)
КПД генератора равен отношению мощности отдаваемой к мощности потребляемой
(3)
где Σ P - суммарные потери мощности генератора;
P1 - мощность, передаваемая генератору от привода;
Р 2 - полезная мощность генератора, отдаваемая в сеть нагрузки.
К потерям мощности генератора относят электрические потери в обмотках якоря Р аи возбуждения Р в,механические потери и потери в стали. Электромагнитная мощность генератора
Р эм= I я Е (4)
Ход работы
1) Изобразите схему генератора постоянного тока независимого возбуждения (Рисунок 1) и запишите данные для своего варианта (Таблица 1).
2) При изображении схемы соблюдайте правила начертания схем и элементов.
3) Рассчитайте величины в соответствии с заданием.
4) Для расчета следует пользоваться теоретическими сведениями §28.1, §28.2, (1). Расчет параметров сопровождайте пояснениями.
5) При расчете параметров генератора применяйте законы Кирхгофа, Ома, свойства последовательного и параллельного соединения элементов цепи, используя схему включения генератора (рисунок 1).
6) Подготовьте ответы на контрольные вопросы.
7) Оформите отчет по практической работе.
Задача
Генератор постоянного тока с независимым возбуждением используется для питания цепей автоматики станка с программным управлением, которые требуют постоянного напряжения. Генератор работает в номинальном режиме и отдает полезную мощность Р ном2 при напряжении на зажимах U ном,развивая ЭДС Е. Мощность первичного двигателя, вращающего генератор, равна Р 1. Генератор отдает во внешнюю цепь ток нагрузки, равный току якоря I ном = I я;ток в обмотке возбуждения I в. Сопротивление нагрузки равно R н. Сопротивление обмотки якоря R a,обмотки возбуждения R в. Напряжение на обмотке возбуждения U в.КПД генератора равен η ном. Электрические потери в обмотке якоря Р а,в обмотке возбуждения Р в. Суммарные потери в генераторе равны Σ Р, Схема генератора приведена на рисунке 1. Используя данные, приведенные в таблице 1, определить все величины, отмеченные прочерками в таблице вариантов.
Таблица 1 – Исходные данные к задаче
| Величина | Варианты | |||||||||
| Р ном2, кВт | - | - | - | - | - | |||||
| U ном, В | - | - | - | |||||||
| Е, В | - | - | - | 233,6 | - | - | - | - | - | |
| Р 1, кВт | - | - | - | - | - | - | - | |||
| I ном, А | - | - | - | - | - | - | ||||
| R н, Ом | - | - | 0,23 | - | - | - | - | - | - | 2,14 |
| R а, Ом | 0,026 | 0,054 | - | 0,07 | - | 0,006 | 0,013 | - | 0,13 | - |
| R в, Ом | - | - | - | 18,5 | 11,5 | 44,5 | ||||
| U в, В | - | - | ||||||||
| η ном | 0,87 | 0,90 | - | - | - | - | 0,90 | 0,90 | - | - |
| Р а, Вт | - | - | - | - | - | - | - | - | ||
| Р в, Вт | - | - | - | - | - | |||||
| Σ Р, кВт | - | - | 4,8 | - | - | - | ||||
| I в, А | - | 1,15 | 1,0 | 2,3 | 1,15 | - | - | - | 1,0 | - |
Контрольные вопросы
1) Перечислите способы возбуждения генераторов постоянного тока.
2) От чего зависит величина ЭДС, индуцируемой в генераторе постоянного тока?
3) От чего зависит напряжение на зажимах генератора?
4) Как определить ток нагрузки генератора постоянного тока независимого возбуждения?
5) Чем определяются потери энергии генератора постоянного тока?
6) Как зависят от нагрузки генератора механические потери, потери в стали, потери в меди, потери в щеточном контакте?
Содержание отчета
1) Номер, тема и цель работы.
2) Данные своего варианта и схема генератора постоянного тока независимого возбуждения.
3) Решение задачи с пояснениями.
4) Ответы к решению задачи.
5) Ответы на контрольные вопросы.
Литература
1) Игнатович, В.М. Электрические машины и трансформаторы [Электронный ресурс]: учеб. пособие / В.М. Игнатович, С.Ш. Ройз. – Томск: издательство Томского политехнического университета, 2013. – 182 с. (ЭБС Znanium.com). Режим доступа: https://znanium.com/bookread2.php?book=673035
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА 4
Тема: Расчет генератора постоянного тока параллельного возбуждения.
Цель: Научиться производить расчет основных параметров генератора постоянного тока параллельного возбуждения.
Студент должен знать:
- технические параметры генератора постоянного тока параллельного возбуждения;
уметь:
- решать задачи по расчету основных параметров генератора постоянного тока параллельного возбуждения.
Теоретическое обоснование
В генераторе с параллельным возбуждением обмотка возбуждения присоединена через регулировочный реостат параллельно обмотке якоря. Для нормальной работы потребителей электроэнергии необходимо поддерживать постоянство напряжения на зажимах генератора, несмотря на изменение общей нагрузки. Это осуществляется посредством регулирования тока возбуждения.
Реостаты возбуждения имеют, как правило, холостые контакты, при помощи которых можно осуществить короткое замыкание обмотки возбуждения «на себя». Это необходимо при отключении обмотки возбуждения. Если выключить обмотку возбуждения путём разрыва её цепи, то исчезающее магнитное поле создаст очень большую ЭДС самоиндукции, способную пробить изоляцию обмотки и вывести генератор из строя. При коротком замыкании обмотки возбуждения при её отключении энергия исчезающего магнитного поля переходит в тепло, не причиняя вреда обмотке возбуждения, так как ЭДС самоиндукции не превысит номинального напряжения на зажимах генератора.
Генератор постоянного тока с параллельным возбуждением сам питает свою обмотку возбуждения и не нуждается в постороннем источнике электрической энергии. Самовозбуждение генератора возможно только при наличии остаточного магнетизма в сердечниках электромагнитов, поэтому они изготавливаются из литой стали и после прекращения работы генератора сохраняется остаточный магнетизм. Так как обмотка возбуждения подключена к его зажимам, то в ней при вращении якоря в его обмотке потоком остаточного магнетизма индуктируется ЭДС Е ост, и по обмотке возбуждения начинает протекать ток. Если обмотка возбуждения включена правильно, так, что её магнитный поток Ф направлен «попутно» с магнитным потоком остаточного магнетизма, то суммарный магнитный поток возрастает, увеличивая ЭДС Е, магнитный поток Ф и ток возбуждения I в. Машина самовозбуждается и начинает устойчиво работать с I в = const. E = const, зависящими от величины сопротивления R = const цепи возбуждения.
Однако процесс нарастания электродвижущей силы E генератора (процесс самовозбуждения генератора) не прогрессирует, то есть ЭДС генератора не возрастает неограниченно. Всякий раз рост индуктированной ЭДС генератора ограничен тем или иным пределом. Для этого необходимо рассмотреть характеристику холостого хода генератора.
Для генератора параллельного возбуждения, схема которого показана на рисунке 8.1, ЭДС
Е = U + r я I я(1)
Для генератора параллельного возбуждения
I я = I н + I в (2)
КПД генератора равен отношению мощности отдаваемой к мощности потребляемой
(3)
где Σ P - суммарные потери мощности генератора;
P1 - мощность, передаваемая генератору от привода;
Р 2 - полезная мощность генератора, отдаваемая в сеть нагрузки.
К потерям мощности генератора относят электрические потери в обмотках якоря Р аи возбуждения Р в,механические потери и потери в стали. Электромагнитная мощность генератора
Р эм = I я Е (4)
Рисунок 1– Схема генератора постоянного тока параллельного возбуждения
Ход работы
1) Изобразите схему генератора постоянного тока параллельного возбуждения и запишите данные для своего варианта (Таблица 1).
2) При изображении схемы соблюдайте правила начертания схем и элементов.
3) Рассчитайте величины в соответствии с заданием.
4) Для расчета следует пользоваться теоретическими сведениями §28.1, §28.3, (1). Расчет параметров сопровождайте пояснениями.
5) При расчете параметров генератора применяйте законы Кирхгофа, Ома, свойства последовательного и параллельного соединения элементов цепи, используя схему включения генератора постоянного тока параллельного возбуждения (рисунок 1).
6) Подготовьте ответы на контрольные вопросы.
7) Оформите отчет по практической работе.
Задача
Генератор постоянного тока с параллельным возбуждением отдает полезную мощность Р 2при номинальном напряжении U ном. Сила тока в нагрузке равна I ном, ток в цепи якоря I а,в обмотке возбуждения I в. Сопротивление цепи якоря равно R a,обмотки возбуждения R в. Генератор развивает ЭДС Е. Электромагнитная мощность равна Р эм. Мощность, затрачиваемая на вращение генератора, равна Р 1.Суммарные потери мощности в генераторе составляют Σ P при коэффициенте полезного действия ηг. Потери мощности в обмотках якоря и возбуждения соответственно равны Р аи Р в. Схема генератора дана на рисунке 8.1. Используя данные, приведенные в таблице 8.1, определить все величины, отмеченные прочерками в таблице вариантов.
Таблица 8.1 – Исходные данные к задаче
| Величина | Варианты | |||||||||
| Р ном2, кВт | - | 20,65 | 11,8 | - | - | - | - | - | 21,56 | |
| U ном, В | - | - | - | - | - | |||||
| I ном, А | - | 102,6 | - | - | - | 17,4 | - | - | ||
| I в, А | - | - | 2,9 | - | - | - | - | - | - | |
| I а, А | - | - | - | - | - | 20,3 | - | - | ||
| R а, Ом | 0,15 | 0,2 | - | - | - | 0,07 | - | 0,25 | - | - |
| R в, Ом | - | - | - | 18,9 | - | - | - | |||
| Е, В | - | - | 122,6 | - | - | - | - | |||
| Р эм, кВт | - | - | - | - | - | - | - | - | - | |
| Р 1, кВт | - | - | 2,55 | 25,36 | - | - | - | 23,45 | - | |
| Σ Р, кВт | - | 2,8 | - | - | - | 2,2 | - | 0,55 | 2,8 | - |
| η г | 0,85 | - | - | - | - | - | 0,88 | 0,78 | - | 0,85 |
| Р а, Вт | - | - | - | - | - | - | - | |||
| Р в, Вт | - | - | - | - | - | - | - |
Контрольные вопросы
1) Какие характеристики определяют свойства генераторов постоянного тока?
2) Каковы условия самовозбуждения генераторов постоянного тока?
3) Почему у генератора параллельного возбуждения изменение напряжения при сбросе нагрузки больше, чем у генератора независимого возбуждения?
4) Что необходимо сделать для того, чтобы магнитный поток, создаваемый обмоткой возбуждения, направить согласно с остаточным магнитным потоком.
5) Почему нельзя получить характеристику короткого замыкания у генератора параллельного возбуждения?
Содержание отчета
1) Номер, тема и цель работы.
2) Данные своего варианта и схема генератора постоянного тока параллельного возбуждения.
3) Решение задачи с пояснениями.
4) Ответы к решению задачи.
5) Ответы на контрольные вопросы.
Литература
1) Игнатович, В.М. Электрические машины и трансформаторы [Электронный ресурс]: учеб. пособие / В.М. Игнатович, С.Ш. Ройз. – Томск: издательство Томского политехнического университета, 2013. – 182 с. (ЭБС Znanium.com). Режим доступа: https://znanium.com/bookread2.php?book=673035