Университет»
Факультет судостроения и энергетики
Дисциплина «Электрические машины.»
Лабораторная работа.
Характеристика синхронного генератора.
Выполнил
студент Шелудяков Е.А.
группа 12 ВЭЭ
Проверила
Бочарова Н.В.
Характеристика синхронного генератора (СГ)
Цель работы
1. Ознакомиться с устройством и принципом действия СГ.
2. Освоить методы испытания СГ.
3. Снять основные характеристики СГ.
Краткие теоретические сведения.
Основными характеристиками СГ, работающего на автономную нагрузку являются – характеристики холостого хода, внешняя, регулировочная и характеристика короткого замыкания.
Характеристика холостого хода (х.х.х.) – это зависимость эдс (Е) СГ от тока возбуждения If при разомкнутой обмотке якоря Ia=0 и постоянной скорости вращения ротора (np). При изменении тока возбуждения от нуля эдс и магнитный поток СГ изменяются первоначально по линейному закону, а затем при значениях тока возбуждения и эдс, близких к номинальным из-за насыщения отдельных участков магнитной цепи характеристика Х.Х. отклоняется от линейного закона. При больших насыщениях характеристика Х.Х. снова становится линейной.
Одной из важных характеристик СГ является характеристика трехфазного короткого замыкания (к.з.) – зависимость тока якоря от тока возбуждения Iк = f(If) при симметричном к.з. на выводах якоря и номинальной частоте вращения. Зависимость тока к.з. от тока возбуждения снимается при закороченной амперметрами обмотки якоря при постепенном повышении тока возбуждения от нуля до значения Iк примерно равного номинальному. Эта зависимость линейная т.к. СГ в этом режиме не насыщен (работает при продольно-размагничивающей реакции якоря.).
Внешними характеристиками СГ называются зависимости Ua = f(Ia) при n= const, cosf = const снятые при неизменном токе возбуждения If= const.
Регулировочная характеристика – это зависимость тока возбуждения от тока якоря If = f (Ia) при постоянном напряжении, постоянной частоте вращения и неизменном cosf нагрузки. Регулировочные характеристики показывают как нужно изменять ток возбуждения при изменении нагрузки, чтобы напряжение на выводах СГ оставалось неизменным. Регулировочные характеристики могут быть построены если известны внешние характеристики.
Схема лабораторной работы.
Схема лабораторной работы установки приведена на рис.3 и на лабораторном стенде. Установка содержит исследуемый СГ, который приводится в действие асинхронным двигателем (АД). Технические параметры СГ приведены в табл.1.
Табл.1
| Тип | Рн, кВт | Uн,B | Iн, А | Ifн,А | Nн, об/мин | Rа | |
| Cosф =1 | Cosф =0.8 | ||||||
| ГАТ-4Т/230-М1 | 12.6 | 5.9 | 0.47 |
В качестве нагрузок СГ используются 1) активные сопротивления, коммутируемые посредством магнитных пускателей П1…П6. 2) регулятор напряжения (РН), обеспечивающий ее индуктивный характер.
В состав установки входят также.
- автотрансформатор ЛАТР и выпрямитель для питания постоянным током обмотки возбуждения СГ.
- переключатели S3 S4 S5 для коммутации электрических цепей.
- электроизмерительные приборы.
Порядок выполнения работы.
1.На основе технических данных СГ подобрать необходимые приборы.
2. Согласно рис.3 собрать схему установки. Установить переключатели
S4, S5 в положение 0, а S3 в положение «вкл.»
После проверки схемы преподавателем переходим к снятию характеристик СГ. Для этого посредством пускателя К1 включаем асинхронный двигатель, приводящий в действие СГ.
Характеристика Х.Х.
3. Изменяя ток возбуждения от наибольшего значения при котором напряжение CГ U =1.08-1.3 Uном до If=0 снимаем значения тока возбуждения и напряжения СГ. Полученные данные заносим в табл.2.
Табл.2
| If, A | 5.2 | 4.6 | 3.5 | 2.2 | 1.4 | |
| U0, B | 3.4 | |||||
| Uf, B | 1.95 |
Нанести на график 1 зависимость U0 = f(If). Определить из графика коэффициент насыщения магнитной цепи СГ для напряжения U=Uном.
По х.х.х. определяем коэффициент насыщения Кн = ас/аb. Отрезок bc
определяет магнитодвижущую силу, приходящуюся на ферромагнитные участки магнитной системы.
График 1. Характеристика Х.Х
4. Характеристика трехфазного к.з.
Переключатель S4 перевести в положение «3», что соответствует режиму трехфазного к.з. Изменяя ток возбуждения от If = 0 до значения при котором ток статора СГ будет не более номинального снимем 4-6 опытных точек.
Измерить ток возбуждения If, токи статора, линейное напряжение СГ Uл. Опытные данные свести в табл.3
Табл.3
| If, A | 0.7 | 1.9 | 2.8 | 3.9 | |
| Uл, B | 0.32 | ||||
| IА, A | |||||
| IВ,A | |||||
| IС, A |
Нанести на график зависимость Ik = f (If). Имея две характеристики U0=f(If) и Ik= f(If) на одном графике определить ненасыщенное синхронное индуктивное сопротивление по продольной оси Xd в абсолютных и относительных величинах. Построить векторную диаграмму СГ, работающего в режиме трехфазного к.з.
График 2. Характеристика трехфазного к.з. и характеристика х.х в относительных величинах.
График 2.1 Характеристика трехфазного к.з.
Ik можно определить по формуле
Ik = E0/Xd где Е0 – Эдс соответствующая току возбуждения, которая определяется по спрямленной характеристике х.х. Таким образом можно по характеристике х.х. и характеристике к.з. определить опытным путем Xd.
ОКЗ – отношение Ik к номинальному току в относительных единицах, при токе возбуждения If0 при котором Е0 = Uном и для ненасыщенных явнополюсных машин
ОКЗ = Uном/ (Xd * Iном) = 1/ Xd*
Если ОКЗ определяют по насыщенной х.х.х то ОКЗ = (1.1.. 1.2) *1/Xd*
5. Внешние хар-ки. U0 = f(Ia)
5.1 При работе СГ на активную нагрузку.
Перевести переключатель S5 в положение 2, при котором якорь СГ можно нагружать активными сопротивлениями.
Установить при Ia = 0 напряжение СГ равным номинальному U0 = Uном. Подключить к якорю нагрузку.
Подключать к якорю СГ нагрузочное сопротивление таким образом, чтобы ток якоря от Ia =0 до Ia= Iном. Ток возбуждения поддерживать неизменным.
Измерять ток возбуждения, ток и напряжение якоря СГ. Результаты измерений занести в табл. 4
5.2 При работе СГ на индуктивную нагрузку.
Перед проведением опыта убедиться что указатель РН находится в нулевом положении, что соответствует макс. величине индуктивного сопротивления РН.
Переводим переключатель S5 в положение 4 «1», при котором якорь СГ подключается к РН. Изменяя посредством ручного привода индуктивное сопротивление РН снимаем внешнюю характеристику СГ.
Нанести на график 3 две внешние характеристики. Определить из графика изменение напряжения генератора U при изменении тока статора от 0 до номинального значения.
График 3. Внешняя характеристика СГ в отн.единицах.
Табл.4 Внешняя характеристика.
| Rактивное | Rиндуктивное | |||||||
| Ia, A | 2.5 | 4.5 | 5.8 | 4.2 | ||||
| Ib, A | 2.5 | 4.5 | 5.8 | 4.2 | ||||
| Ic, A | 2.5 | 4.5 | 5.8 | 4.2 | ||||
| Uл, B | ||||||||
| If, A | 4.6 | 4.6 | 4.6 | 4.6 | 4.6 | 4.6 | 4.6 | 4.6 |
Из внешней характеристики определяют номинальное изменение напряжения СГ при изменении нагрузки от 0 до номинальной.
dU= (U0-Uном) /Uном *100 %
6. Регулировочная хар-ка.
Установить переключатель S5 в положение «II». Эту хар-ку снимаем только для активной нагрузки.
Установим при Ia =0 напряжение СГ равное (0.9 … 0.95) Uном и изменяя ток статора от 0 до значения, близкому к номинальному, поддерживать посредством изменения If неизменным напряжение СГ. Измерить If, токи статора в трех фазах и напряжение СГ. Результаты опытов занести в табл.5
Табл.5 Регулировочная характеристика.
| Ia, A | 3.8 | 5.4 | 8.7 | |||
| Ib, A | 3.8 | 5.4 | 8.7 | |||
| Ic, A | 3.8 | 5.4 | 8.7 | |||
| Uл, B | ||||||
| If, A | 3.3 | 3.8 | 4.8 | 5.5 |
Нанести на график 4 зависимость If = f(Ia).
График 4. Регулировочная характеристика СГ.