- Определение характеристики холостого хода
Характеристику холостого хода снимают при разомкнутой обмотке якоря (статора) и постоянной номинальной частоте вращения n=const.
Снимать характеристику начинают с такого значения тока возбуждения I2, при котором ЭДС на зажимах обмотки статора E10 больше номинального напряжения U1н на 30%. Затем плавно уменьшают ток возбуждения до нуля и записывают 7-8 значений характеристики E10=f(I2).
Строится характеристика холостого хода в относительных единицах, для чего измеренные значения ЭДС и тока возбуждения делятся на их номинальные значения. За базисные величины тока и напряжения якоря принимают их номинальные значения. За базисный ток возбуждения принимают ток I20, соответствующий номинальному напряжению генератора при холостом ходе.
«Нормальная» характеристика машины в относительных единицах характерна для явнополюсных машин разной мощности и может быть представлена в табличном виде:
I*2 0 0,5 1 1,5 2
E*10 0 0,53 1 1,23 1,3
Так как электрические машины одинаковой конструкции и разной мощности подобны, «нормальная» и опытная характеристика холостого хода в относительных единицах мало отличаются друг от друга.
- Определение индукционной нагрузочной характеристики
При снятии индукционной нагрузочной характеристики обмотку якоря включают на индуктивное сопротивление Xн.
Ротор генератора вращается с постоянной номинальной частотой вращения. Первоначально ток возбуждения I2 и сопротивление нагрузки устанавливаются такими, что при номинальном токе якоря напряжение на зажимах генератора U1 было выше номинального на 30%.
Далее уменьшают I2 и Xн таким образом, чтобы ток якоря I1 оставался неизменным и равным номинальному току, и записывают 7-8 точек характеристики U1=f(I2
Индукционная нагрузочная характеристика приводится к относительному виду так же, как и характеристика холостого хода.
- Определение внешних характеристик
Внешние характеристики генератора снимают при постоянной номинальной частоте вращения n=const и номинальном токе возбуждения.
Первая точка характеристики снимается при отключенной нагрузке, далее нагрузка подключается и увеличивается до тех пор, пока ток якоря не достигнет номинального значения.
При активно-индуктивной нагрузке активная и индуктивная составляющая регулируются таким образом, чтобы коэффициент мощности оставался неизменным. Фиксируется 7-8 точек зависимости напряжения на якоре от тока якоря U1=f(I1).
Относительное падение напряжения якоря по сравнению с номинальным рассчитывается по формуле ΔU%=100(U1н-U1)/U1,
значение U1 берется при номинальном токе нагрузки.
- Определение регулировочных характеристик
Регулировочные характеристики снимают при постоянной номинальной частоте вращения и номинальном напряжении якоря. Изменяя сопротивление нагрузки, увеличивают ток якоря до номинала, регулируя при этом ток возбуждения таким образом, чтобы напряжение на обмотке якоря оставалось неизменным.
Снимают 7-8 точек зависимости тока возбуждения от тока якоря I2=f(I1).
- Определение характеристик короткого замыкания
Характеристики короткого замыкания снимают при соединении обмотки статора в звезду.
Трехфазное короткое замыкание получают соединением накоротко всех трех выводов обмотки якоря, двухфазное – двух, однофазное – одного вывода и нулевой (нейтральной) точки звезды.
Ток возбуждения увеличивают от нуля до такого значения, когда ток якоря не превысит номинальное значение на 30%, и записывают 7-8 точек зависимости тока короткого замыкания от тока возбуждения
I1к=f(I2).
Выполнение работы
Для " включения " стенда и начала работы " нажмите " кнопку " Пуск ДПТ ". При этом происходит "запуск приводного двигателя для исследуемого синхронного генератора" и активизация математической модели двигателя-генератора. Рядом с этой кнопкой расположена кнопка " Стоп ДПТ ", которая "отключает приводной двигатель" - прекращает работу модели.
Ниже расположены ползунковые регуляторы для изменения сопротивления обмотки возбуждения генератора
RВ СГ (для регулирования возбуждения синхронного генератора)
и сопротивления обмотки возбуждения приводного двигателя постоянного тока RВ ДПТ (для регулирования частоты вращения двигателя и генератора).
Для исследования режима холостого хода следует оставить выключатель " Нагрузка ", расположенный в нижнем правом углу стенда в выключенном положении (в положении- Откл)..
Для исследования режимов нагрузки следует его включить (положение- Вкл).
После этого станут доступными ползунковые регуляторы величины сопротивления и индуктивности нагрузки.
Расположенные в верхнем правом углу приборы предназначены для контроля приводного двигателя и показывают ток двигателя постоянного тока и частоту вращения вала.
В процессе снятия характеристик генератора частота должна поддерживаться постоянной.
Комплект приборов предназначен для измерения токов и напряжений исследуемого синхронного генератора:
U1 - напряжение на зажимах генератора, В;
I1 - ток якоря генератора, А;
I2 - ток возбуждения генератора, А;
IR - ток, протекающий по активному сопротивлению нагрузки, А;
IL - ток, протекающий по индуктивному сопротивлению нагрузки, А;
P1 - активная мощность, (стрелочный прибор проградуирован в кВт, цифровое значение выводится в Вт).
На панели " Результаты измерений " расположена кнопка " Запись ".
При нажатии на эту кнопку происходит сохранение показаний всех приборов, отображаемое также в виде новой строки в общем списке.
При первом сохранении результатов измерений в рабочей директории создается файл history.txt, в который впоследствии добавляются все вновь сохраняемые результаты.
Каждый новый результат измерений сопровождается датой и временем записи. Новое значение помещается в верхнюю строку файла. Всего файл может содержать не более 50 строк. При превышении этого числа более старые записи уничтожаются.
Для выполнения лабораторной работы выбирайте требуемый режим работы,
регулируйте частоту вращения генератора, ток возбуждения и нагрузку согласно методическим рекомендациям и сохраняйте получившиеся значения токов, напряжений и мощности.
По окончании работы закройте окно с программой и воспользуйтесь данными из текстового файла history.txt для расчета необходимых величин, построения требуемых характеристик и оформления отчета.
Оформление отчета
Отчет должен содержать схему проведения опыта, а также:
Характеристику холостого хода в табличной и графической форме;
Индукционную нагрузочную характеристику в табличной и графической форме;
Внешние характеристики генератора в табличной и графической форме для разных видов нагрузки;
Регулировочные характеристики генератора в табличной и графической форме для разных видов нагрузки;
Характеристики трехфазного, двухфазного и однофазного короткого замыкания в табличной и графической форме;
Векторную диаграмму неявнополюсной машины с учетом насыщения в относительных единицах.
Анализ характеристик и результирующие выводы.
Контрольные вопросы
1. Объясните конструкцию синхронного генератора
2. Как осуществляется возбуждение синхронных машин?
3. Назовите характеристики синхронного генератора?
4. Расскажите принцип работы синхронного генератора и его назначение.
5. Объясните форму характеристики холостого хода генератора.
6. Что называется «реакцией якоря» в синхронном генераторе и как проявляется эта реакция при различном характере нагрузки: активной, индуктивной, емкостной?
7. Объясните взаимное расположение нагрузочных характеристик синхронного генератора, снятых при разном характере нагрузки.
8. Объясните взаимное расположение внешних характеристик синхронного генератора, снятых при разном характере нагрузки.
9. Объясните ход регулировочных характеристик синхронного генератора при различных коэффициентах мощности нагрузки.