![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Лабораторна робота № 5
ВИПРОБУВАННЯ ГЕНЕРАТОРА ПОСТІЙНОГО СТРУМУ З ПАРАЛЕЛЬНИМ ЗБУДЖЕННЯМ
Мета роботи - ознайомитися з пристроєм генератора постійного струму, його паспортними даними; навчитися визначати основні характеристики генератора постійного струму.
Основні теоретичні відомості Електрична машина постійного струму зворотної дії може працювати як у режимі генератора, так і в режимі двигуна. Вона складається із статора і ротора. Статор машини постійного струму служить для створення постійного магнітного поля й називається індуктором. Він являє собою сталевий циліндр, з внутрішньої сторони якого укріплені полюси з обмотками збудження. При пропусканні по цих обмотках струму, що називається струмом збудження, у міжполюсному просторі виникає магнітний потік. Ротор машини, котрий називається якорем, виконаний у вигляді сталевого циліндра, набраного з ізольованих тонких листів електротехнічної сталі з пазами, в які укладена обмотка якоря. Остання складається із секцій, сполучених таким чином, що вони утворюють замкнутий ланцюг. На одному валу з якорем укріплений колектор у формі циліндра, котрий складається з ізольованих один від одного і від вала мідних пластин. До кожної пластини приєднаний кінець однієї секції й початок наступної за нею секції обмотки якоря. Під час обертання якоря по колектору ковзають мідно-графітні щітки, забезпечуючи електричний контакт із зовнішнім електричним ланцюгом. Якщо через обмотки збудження пропускати струм від стороннього джерела живлення (генератор із зовнішнім збудженням) або від якоря тієї ж машини (генератор із самозбудженням), то магнітний потік збудження Ф перетинається провідниками обмотки якоря, і в них індукується змінна ЕРС, яка за допомогою колектора підключається до зовнішнього електричного ланцюга завжди однією і тією ж полярністю, тобто колектор машини перетворює змінну ЕРС на однополярну Е=СеnФ, де Се - конструктивна постійна машини; n - частота обертання якоря. За способом з’єднання обмоток якоря і збудження розрізняють машини паралельного, послідовного й змішаного збуджень. Схема з’єднання обмоток якоря й генератора паралельного збудження показана на рис.5.1. ЕРС створює на затисках генератора напругу (різниця потенціалів) U, яка має той же напрям, що і ЕРС (Е). При замиканні зовнішнього ланцюга генератора на навантаження (режим навантаження) по ланцюгу якоря протікає струм Ія, створюючи в ньому падіння напруги: ІяRЯ. Тоді напруга на затисках генератора U=Е-ІяRя, де Rя - опір ланцюга якоря. При розімкненому зовнішньому ланцюзі генератора (холостий хід) напруга на його затисках: Uх = Е. Генератор паралельного збудження (шунтовий генератор) запускається при розімкненому зовнішньому ланцюзі (холостий хід) і при повністю введеному реостаті збудження Rв. У початковий момент у ланцюзі генератора струму немає, а отже, немає і потоку Ф, створюваного обмоткою збудження. Проте в магнітопроводі машини звичайно існує невеликий потік залишкового намагнічування Фост, при перетині якого витками обмотки якоря в ній індукується ЕРС Еост=Сеn ∙ n∙ Фост. ЕРС Еоствикликає в обмотці струм збудження Із, що створює свій потік. Якщо він спрямований у той же бік, що і потік залишкового намагнічування, загальний потік збудження Ф збільшується, що, у свою чергу, приводить до збільшення струму збудження, магнітного струму і т.д. Цей процес називається самозбудженням генератора. Отже, необхідними умовами самозбудження є наявність у магнітопроводі генератора залишкового потоку намагнічування; збіг напряму магнітного потоку, створюваного струмом збудження, з напрямом потоку залишкового намагнічування.
Значення ЕРС, до якого збудиться генератор, визначається опором ланцюга збудження, установлюваного за допомогою реостата Rв. При зменшенні опору реостата струм у ланцюзі збудження збільшується, що приводить до збільшення магнітного потоку і напруги на затисках генератора. Залежність Е=Ux=f(Із) за відсутності навантаження і при постійній частоті обертання (n= Const) називається характеристикою холостого ходу генератора (рис.5.2, а). За допомогою зовнішньої характеристики можна визначити відносну зміну напруги при зміні навантаження, % . У генераторі постійного струму з паралельним збудженням є можливість підтримувати напругу на його затисках постійною, не залежною від величини навантаження. Для цього одночасно із зміною струму навантаження необхідно змінювати за допомогою реостата збудження Rв струм збудження Із, а отже, і потік Ф, і ЕРС якоря Е. Залежність Із=f(Ін) при постійних значеннях напруги на затисках генератора U і частота обертання якоря n називається регулювальною характеристикою. Зразковий її вигляд зображений на рис.5.2, в. При підключенні до затисків генератора опору навантаження RH по ньому потече струм навантаження: ІН=U/Rн. Струм якоря при цьому становить Ія=ІН+Із. Із збільшенням струму якоря падіння напруги на його обмотці ІяRЯ збільшиться, що приведе до зменшення напруги на його затисках: U=Е-ІяRЯ.
Зменшення напруги U при постійному опорі ланцюга збудження Rв приведе до зменшення струму збудження і, отже, потоку Ф. У результаті напруга на затисках генератора різко зменшується із зростанням струму навантаження. Залежність U=f(ІН) при незмінних значеннях опору в ланцюзі збудження Rв і швидкості обертання якоря n називається зовнішньою (навантаження) характеристикою. Зразковий її вигляд показаний на рис.5.2, б. У пристроях, котрі вимагають постійності вихідної напруги при навантаженні, що часто змінюється, застосовуються генератори із змішаним збудженням. У цих машинах, крім основної паралельної обмотки збудження, існує інша обмотка з невеликою кількістю витків, яка включається послідовно з навантаженням. При збільшенні струму навантаження зростає струм і в послідовній обмотці збудження, завдяки чому сумарний магнітний потік дещо підвищується, тим самим збільшуючи індуковану ЕРС. Цим частково компенсується падіння напруги в ланцюзі якоря.
Опис лабораторної установки
Випробовувана установка складається з генератора постійного струму із зовнішнім збудженням, обертання якого здійснюється асинхронним двигуном. Електрична схема установки показана на рис.5.1. Вольтметр V вимірює напругу на затисках генератора, амперметри Ав, Ан - струм у ланцюзі відповідно обмоток збудження і навантаження. Струм навантаження змінюється залежно від зміни опору навантаження Rн перемикачем П2, струм збудження - за допомогою реостата Rв, що включається послідовно з обмоткою збудження перемикачем П3. Асинхронний двигун запускається автоматом увімкнення П1.
Порядок виконання роботи
1.Ознайомитися з елементами електричної схеми випробовуваної установки. Записати паспортні дані генератора, визначити ціну поділки електровимірювальних приладів. 2.Зняти характеристику Х.Х. генератора: Е=f(Ів) при ІН = 0; n=const. Для цього вимкнути навантаження (перемикач П2 перевести в крайнє ліве положення), розімкнути ланцюг збудження (перемикач П3 вимкнений), движком реостата збудження Rв установити його максимальне значення і перемикачем П1 запустити привідний асинхронний двигун. Записати показання вольтметра на затисках генератора при струмі збудження Із=0 у табл. 5.1. Це буде перша точка висхідної гілки характеристики холостого ходу. Таблиця 5.1
Поступово зменшуючи величину опору реостата Rв до нуля Rв = 0, записати в табл.5.1 струм збудження й напругу холостого ходу генератора Uх = Е через інтервали, рівні 15.., 20 В. Зняти ту ж характеристику у зворотному напрямі, знижуючи ЕРС якоря ступенями по 15...20 В до максимального опору реостата Rв. Примітка. При знятті як висхідної, так і низхідної гілки характеристики холостого ходу струм збудження повинен змінюватися в одному і тому ж напрямі, а саме: на висхідній гілці - в бік збільшення, а на низхідній - у бік зниження. Якщо випадково движок реостата Rв буде переведений далі, ніж це необхідно, для отримання ступеня ЕРС, рівного 15-20 В, слід записати цю точку, яка вийшла, але у жодному випадку не пересувати движок реостата в зворотному напрямі. 3. Зняти зовнішню характеристику генератора: U=f(Ін) при Rв=const. Для цього при розімкненому зовнішньому ланцюзі (Ін = 0) порушити генератор до максимально можливої напруги (Rв = 0) і ступенями (за допомогою перемикача П2) збільшувати струм навантаження, записуючи при цьому відповідне кожному струму навантаження напруги генератора. Дані вимірювань занести в табл.5.2. 4. Зняти регулювальну характеристику генератора: Ів = f(Ін) при n=const; U=const. Для цього при холостому ходу генератора встановити движок реостата Rв в середнє положення. Напругу генератора встановлює викладач. Таблиця 5.2
Збільшуючи ступенями струм навантаження за допомогою перемикача П2, установлювати кожного разу первинне значення вихідної напруги збільшенням струму збудження. Дані вимірювань занести в табл.5.3. Таблиця 5.3
Обробка результатів вимірювань
1. Використовуючи дані табл.5.1. - 5.3. викреслити (в масштабі) характеристики холостого ходу, зовнішню й регулювальну. 2. За даними зовнішньої характеристики обчислити відносну зміну напруги генератора для кожного струму навантаження Контрольні запитання 1. Як улаштований генератор постійного струму? 2. Як відбувається процес самозбудження генератора? 3. Як регулюється напруга генератора? 4. У чому полягає призначення колектора машини постійного струму? 5. Чому коротке замикання генератора з паралельним збудженням не небезпечне?
|