Зависимость э.д.с. якоря от тока возбуждения Е = f (Iв), снятая при отсутствии тока нагрузки Iн (холостой ход генератора – внешняя цепь отключена) и постоянной (номинальной) частота вращения ротора nн, называется характеристикой холостого хода. Она также отражает магнитные свойства машины ( Iя = Iв ).
Изменения величины тока возбуждения осуществляется регулировочным реостатом. Если число оборотов отличается от номинального, то Еn пересчитывают на Ен.
Ен = Е nн /n (4)
Внешняя характеристика – зависимость напряжения на зажимах генератора от тока нагрузки Iв ( Iв мал и Iя = Iн ) при постоянных сопротивлениях цепи возбуждения rв и частоте вращения.
При загрузке не генератор напряжение его падает.
U = E – Iя rя (5)
Причинами падения напряжения являются:
1. Увеличение падения напряжения в обмотке якоря (Iя rя);
2. Уменьшение э.д.с. Е в результате реакции якоря;
3. Уменьшение тока возбуждения Iв = u / rв при снижении напряжения в результате чего уменьшается поток, а следовательно и э.д.с. Е. Это снижение напряжения определяется: ΔU = (Uo – Uн )/uн *100%, и при номинальной нагрузке составляет 10-15% от напряжения при холостом ходе.
При дальнейшем медленном увеличении нагрузки снижение напряжения происходит так быстро, что ток достигнув наибольшего значения Iкр. (критического) Iкр. = (2 + 2,5) Iн, самопроизвольно начинает уменьшаться вместе с резким снижением напряжения от нуля. Генератор размагничивается и «сбрасывает нагрузку», переходя режим установившегося замыкания (u = 0).
Ток короткого замыкания Iкв. обычно меньше номинального тока и определяется лишь действием э.д.с. якоря, создаваемой потоком остаточного намагничивания.
При внезапном коротком замыкании эта система не успевает сработать и ток якоря может достигнуть величины (20 + 30) Iкв.
Регулировочная характеристика.
Для поддержания постоянства номинального напряжения на зажимах генератора необходимо регулировать ток возбуждения реостатом в цепи возбуждения, изменяя тем самым поток, а следовательно и величину э.д.с. Е.
Зависимость тока возбуждения от тока нагрузки Iн.Iв. = f (Iн) при постоянном напряжении (u = const) и частоте вращения (n = const) называется регулировочной характеристикой.
Проведение лабораторной работы.
1. Ознакомиться с приборами, необходимыми для производства работы, записать систему приборов, номинальные значения величин, классы точности, заводские номера.
2. Снять характеристику холостого хода. Для этого рубильником I разомкнуть внешнюю цепь. Снять характеристику холостого хода сначала при нарастающих значениях тока возбуждения. Изменение тока возбуждения производить при помощи щунтового (регулировочного) реостата. В первоначальном положении движок реостата находится на максимуме.
Для удобства расчетов рекомендуется менять ток так, чтобы э.д.с. устанавливалась (кроме первой и последней точек) 20,40,60,80,120, 140 В. Первую точку снять при Iв. = 0 (цепь возбуждения размыкается выключателем).
Все данные занести в таблицу 1. По данным опыта построить кривую Е=f(Iв.).
3. Снять внешнюю характеристику. Схема остается без изменения. Пустить в ход генератор и установить номинальное напряжение. Включить рубильник 1, нагрузить генератор до номинальной нагрузки включением ламп. Затем не меняя сопротивление цепи возбуждения и нагрузки генератора произвести регулировку частоты вращения. Частоту вращения якоря генератора изменять с шагом 200 мин-1. Все данные занести в таблицу 2. По данным опыта построить кривую U=f(n.).
4. Снять внешнюю характеристику. Схема остается без изменения. Пустить в ход генератор и установить номинальное напряжение. Включить рубильник 1, нагрузить генератор до номинальной нагрузки включением ламп. Затем не меняя сопротивление цепи возбуждения выключая лампы уменьшить нагрузку до нуля.
Показания записать в таблицу 3. По данным опыта построить график U =f(Iн.)
5. Снять регулировочную характеристику. Схема остается без изменения. Пустив генератор, установить напряжение генератора, которое должно оставаться неизменным. Включив рубильник 1, производить нагрузку генератора (от нуля до номинального тока, включая лампы) и с помощью щунтового реостата увеличивать ток, чтобы напряжение оставалось постоянным.
Данные занести в таблицу 4, по ним построить кривую Iв. = f (Iн.)
6. Составить отчет установленной формы. Проанализировать различные схемы работы генератора (шунтового, компаундного, сериесного и с независимой обмоткой возбуждения). Проанализировать графические зависимости и сформулировать выводы.
Таблица 1.
| Шунтовый генератор. | |||
| № 1-6 | Ен (В) | n (мин-1) | Iв (А)(Возбуждение) |
| Компаундный генератор. | |||
| № 1-6 | Ен (В) | n (мин-1) | Iв (А)(Возбуждение) |
| Сериесный генератор. | |||
| № 1-6 | Ен (В) | n (мин-1) | Iв (А)(Возбуждение) |
| Генератор с независимой обмоткой возбуждения. | |||
| № 1-6 | Ен (В) | n (мин-1) | Iв (А)(Возбуждение) |
Таблица 2.
| Шунтовый генератор. | |||
| № 1-10 | Uн (В) | n (мин-1) | Iн (А)(Нагрузки) |
| Компаундный генератор. | |||
| № 1-10 | Uн (В) | n (мин-1) | Iн (А)(Нагрузки) |
| Сериесный генератор. | |||
| № 1-10 | Uн (В) | n (мин-1) | Iн (А)(Нагрузки) |
| Генератор с независимой обмоткой возбуждения | |||
| № 1-10 | Uн (В) | n (мин-1) | Iн (А)(Нагрузки) |
Таблица 3.
| Шунтовый генератор. | ||||
| № 1-6 | Iв (А)(Возбуждения) | Iн (А)(Нагрузки) | n (мин-1) | Uн(В) |
| Компаундный генератор. | ||||
| № 1-6 | Iв (А)(Возбуждения) | Iн (А)(Нагрузки) | n (мин-1) | Uн(В) |
| Сериесный генератор. | ||||
| № 1-6 | Iв (А)(Возбуждения) | Iн (А)(Нагрузки) | n (мин-1) | Uн(В) |
| Генератор с независимой обмоткой возбуждения | ||||
| № 1-6 | Iв (А)(Возбуждения) | Iн (А)(Нагрузки) | n (мин-1) | Uн(В) |
Таблица 4.
| Шунтовый генератор. | ||||
| № 1-6 | Uн (В) | Iв (А)(Возбуждения) | Iн (А)(Нагрузки) | n (мин-1) |
| Компаундный генератор. | ||||
| № 1-6 | Uн (В) | Iв (А)(Возбуждения) | Iн (А)(Нагрузки) | n (мин-1) |
| Сериесный генератор. | ||||
| № 1-6 | Uн (В) | Iв (А)(Возбуждения) | Iн (А)(Нагрузки) | n (мин-1) |
| Генератор с независимой обмоткой возбуждения | ||||
| № 1-6 | Uн (В) | Iв (А)(Возбуждения) | Iн (А)(Нагрузки) | n (мин-1) |
Исследование индукционного регулятора
Цель работы: Приобрести практические навыки по сборке схемы индукционного регулятора и получить экспериментальное подтверждение теоретическим сведениям о свойствах индукционного регулятора.
Программа работы. 1. Ознакомиться с конструкцией индукционного регулятора, записать его паспортные данные, а также данные измерительных приборов.
2. Собрать схему по рис. 1 и после проверки ее преподавателем провести опыт х. х. индукционного регулятора, при этом снять данные и построить график зависимости напряжения на выходе индукционного регулятора от угла поворота ротора; по данным опыта начертить векторную диаграмму напряжений и график зависимости U20 = f(αp).
3. Снять и построить внешнюю характеристику индукционного регулятора; определить номинальное изменение напряжения при сбросе нагрузки.
4. Составить отчет и сделать заключение о проделанной работе.
Подготовка к работе: 1. Повторить теоретический материал: устройство и принцип действия индукционного регулятора; векторная диаграмма напряжений; зависимость напряжения на выходе индукционного регулятора от угла поворота ротора; внешняя характеристика индукционного регулятора.
2. Подготовить к рабочей тетради таблицы для занесения результатов опытов и координатные сетки для построения графиков.
Порядок выполнения работы.
Основные сведения. Индукционный регулятор представляет собой заторможенную асинхронную машину с фазным ротором. При этом ротор машины заторможен посредством червячной передачи, позволяющей вращением маховика, укрепленного на червяке, плавно поворачивать ротор.
Индукционный регулятор предназначен для плавкой регулировки напряжения на схемах переменного тока. На рис. 1 представлена схема включения индукционного регулятора, на которой видно, что обмотки статора и ротора имеют автотрансформаторную связь. При этом обмотки статора разомкнуты, а обмотки ротора соединены звездой. Возможна также схема, когда разомкнутыми являются обмотки ротора.
Рис.1. Схема включения индукционного регулятора.
При включении индукционного регулятора в сеть напряжением U1 токи в обмотке ротора создают вращающееся магнитное поле, которое, сцепляясь с обмотками ротора и статора, наводит в них ЭДС Е1 и Е2 соответственно. ЭДС ротора Е1 находится в противофазе с напряжением сети и уравновешивает его: Ė1 » - U1. ЭДС статора Ė2 взаимодействует с напряжением сети и создает на выходе индукционного регулятора напряжение (В)
U20 = U1 + Ė2 cos a (1)
где a - угол поворота ротора относительно его положения, при котором Ė2 и U1 совпадают по фазе и напряжение U20 имеет наибольшее значение U2 наиб.. Уравнение (1) иллюстрируется векторной диаграммой напряжений индукционного регулятора, построенного для одной фазы в режиме х. х. (рис.2 а). задаваясь значениями угла поворота a, можно по (1) определить напряжение на выходе индукционного регулятора для любого положения ротора. Так, например, при