Методические рекомендации по выполнению лабораторных и практических работ (стр. 2 )

Порядок снятия скоростной регулировочной характеристики генератора

1.Проверить правильность подключения генератора к стенду согласно рис3.

Рисунок 3 – Подключение генератора Г-287 к стенду мод.532М.

2. Снять скоростную регулировочную характеристику генератора

при Iн = 0, Uг = 14 В.

Поставить переключатель 6 стенда в положение "без реле", а переключав положение "12В".

- установить рукоятку 1 реостата в крайнее верхнее положение;

- включить питание обмотки возбуждения включателем на панели 20 и реостатом возбуждения установить максимальный ток возбуждения по амперметру над панелью 20,

- включить стенд выключателем 2 и, увеличивая частоту вращения рукояткой 21, довести напряжение до 14,0 В по вольтметру 9;

- занести в таблицу 1 ( лабораторная работа №1) значения частоты вращения и тока возбуждения

- проделать замеры, увеличивая частоту вращения на 200 об/мин до 2000 об/мин. При этом реостатом возбуждения уменьшать ток возбуждения так, чтобы напряжение генератора оставалось 14,0 В. Данные всех замеров (Iв и n) занести в таблицу.

- уменьшить частоту вращения до минимума и установить реостатом возбуждения максимальный ток возбуждения.

3. Снять скоростную регулировочную характеристику генератора

при Iн = 10 А, Uг = 14,0 В

- перемещая ручку реостата нагрузки вниз и одновременно поворачивая рукоятку 21 по часовой стрелке так, чтобы напряжение генератора оставалось 12,5 В установить ток нагрузки по амперметру - 10 А;

- записать в таблицу частоту вращения и ток возбуждения;

- проделать замеры, увеличивая частоту на 200 об/мин до 2000 об/мин. При этом реостатом возбуждения уменьшать ток возбуждения так, чтобы напряжение оставалось 14 В. Данные всех замеров (Iг и n) занести в таблицу

- уменьшить частоту вращения до минимума и установить реостатом возбуждения максимальный ток возбуждения.

4 Снять скоростную регулировочную характеристику генератора

при Iн = 20 А, Uг = 14,0 В

- перемещая ручку реостата нагрузки вниз и одновременно поворачивая рукоятку 21 по часовой стрелке так, чтобы напряжение генератора оставалось 12,5 В установить ток нагрузки по амперметру - 20 А;

- записать в таблицу частоту вращения и ток возбуждения;

- проделать замеры, увеличивая частоту на 200 об/мин до 2000 об/мин. При этом реостатом возбуждения уменьшать ток возбуждения так, чтобы напряжение оставалось 14 В. Данные всех замеров (Iг и n) занести в таблицу

- уменьшить частоту вращения до минимума и установить реостатом возбуждения максимальный ток возбуждения.

- выключить стенд выключателем 2 и ток возбуждения генератора.

5. Снятие токоскоростной характеристики генератора

Токоскоростная характеристика генератора представляет собой зависимость тока нагрузки генератора (Iн) от частоты вращения (n) ротора, т. е. Iн = f(n) при постоянном напряжении генератора (Uг = const) и при постоянном токе возбуждения (см. рис. 4)

Рисунок 4 - Токоскоростная характеристика генератора переменного тока.

Из рисунка видно, что токоскоростная характеристика имеет значительную кривизну, так как с увеличением частоты вращения (n) отдаваемый генера­тором ток (IН) растет все медленнее.

Это объясняется тем, что с увеличением частоты вращения ротора генератора, а следовательно, частоты индуктированного в обмотке статора переменного тока увеличивается индуктивное сопротивление обмотки статор генератора, пропорционально квадрату числа витков в фазе. Вследствие этого, с увеличением частоты вращения ток генератора увеличивается медленно, ассиметрически стремясь к некоторому предельному значению.

Ток нагрузки генератора переменного тока определяется выражением:

(1)

где Еr = cnФ – ЭДС генератора;

хL – индуктивное сопротивление обмотки статора

(2)

Подставляя в уравнение (1) значения Еr и хL получим

(3)

При возрастании частоты вращения возрастает значение сL2 n2 и при большой частоте (r + RH)2 можно пренебречь значением, тогда ток будет равен

(4)

т. е. ток равен постоянной величине, уже не зависящей от частоты вра­щения, а определяемой параметрами обмотки статора генератора.

Обычно число витков обмотки статора подбирают таким образом, чтобы в области высоких частот вращения предельное значение тока не превышало допустимой величины по нагреву. В этом случае генератор обладает самоограничением максимального тока и не нуждается в ограничителе тока.

По токоскоростной характеристике мы можем определить начальную частоту вращения в режиме холостого хода (nxx), частоту вращения при полной отдаче генератора (nnc), максимальный ток нагрузки генератора (Imax).

Порядок снятия токоскоростной характеристики генератора

Подключение генератора к схеме стенда не изменяется:

- включить питание в обмотку возбуждения генератора;

- включить стенд включателем 2 и увеличить частоту вращения рукояткой 21, довести напряжение до 12,5 В по вольтметру 9;

- записать в таблицу 2 (журнал лабораторных работ) частоту вращения генератора при отсутствии тока нагрузки (IН = 0);

- увеличивать частоту вращения генератора на 200 об/мин до 2000 об/мин. При этом реостатом нагрузки 1 нагружать генератор так, чтобы напряжение оставалось равным 12,5 В. Показания приборов (IН и n) занести в таблицу 2;

- уменьшить частоту вращения до минимума, выключить стенд и выключить питание обмотки возбуждения.

6. Снятие рабочей характеристики генераторной установки

Рабочей (скоростной регулировочной) характеристикой генераторной установки называется зависимость напряжения генератора (Uг) и силы тока возбуждения (IB) от частоты вращения (n) ротора (рис. 5).

Рисунок 5 – Рабочие характеристики генераторной установки.

Из графика (рис. 5) видно, что напряжение генератора, по мере увеличения частоты вращения ротора, возрастает, а ток возбуждения остается постоянным. При частоте вращения ротора nmin напряжение генератора становится равным напряжению аккумуляторной батареи (Uб). В этот промежуток времени все потребители питаются электрической энергией от аккумуляторной батареи.

Дальнейшее увеличение частоты вращения ротора на участке от n1 до n2, т. е. до момента начала работы регулятора напряжения (РН) приводит к увеличению напряжения генератора (Uг = С n Ф – Iст Rст ) и тока возбуждения.

С момента начала работы регулятора напряжения при росте частоты вращения ротора сила тока возбуждения снижается из-за увеличения времени включения в цепь обмотки возбуждения добавочного резистора (роль добавочного резистора выполняет закрытый транзистор).

Порядок снятия рабочей характеристики генераторной установки

- подключить генератор и реле-регулятор к стенду как показано на рис. б

Рисунок 6 - Подключение генератора и регулятора напряжения к стенду модели 532М.

- установить переключатель 6 в положение «реле»;

- установить переключав положение «Б»;

- включить питание обмотки возбуждения;

- включить стенд;

- записать в таблицу (журнал лабораторных работ) значение напряжения (Uг), тока возбуждения (IB) и частоты вращения (n) генератора при минимальной частоте вращения;

- увеличивая частоту вращения генератора на 200 об/мин до частоты вращения 2000 об/мин заносить показания Uг, IB, n в таблицу 3;

- после последнего замера показаний приборов, снизить частоту вращения генератора до минимума, выключить стенд, поставить рычаги управления и переключатели в исходное положение.

7. Обработка полученных данных, построение графиков,

анализ результатов работы

1. Анализ скоростной регулировочной характеристики генератора

Используя полученные данные таблицы 1, построить графики:

IB = f (n) при Iн = 0, IB = f (n) при Iн = 10 А, IB = f (n) при Iн = 20 А

Анализируя графики, обратить внимание на следующее:

- с увеличением частоты вращения ротора генератора ток возбуждения во всех случаях уменьшается. Это происходит потому, что напряжение генератора должно было оставаться постоянным, согласно условия выполнения работы. За счет уменьшения тока возбуждения с ростом частоты вращения мы уменьшали магнитный поток, создаваемый обмоткой возбуждения и это позволяло возрастать напряжению генератора больше номинального значения;

- ток возбуждения начинает уменьшаться в каждом из трех случаев с различной частотой вращения и значение генератора разное. Это происходит потому, как видно из уравнения Uст = с n Ф – Iст Rст, что если возрастает ток нагрузки на генератор (Iст), то необходимо увеличивать магнитный поток (Ф), чтобы напряжение генератора (U) оставалось постоянным. Изменяется магнитный поток током возбуждения генератора.

2. Анализ токоскоростной характеристики генератора

Используя данные таблицы 2, построить графики IН = f (n)

Анализируя график, обратите внимание на тот факт, что каждой частоте вращения генератора должна соответствовать определенная величина отдаваемого тока, чтобы не произошло снижения напряжения генератора. Следовательно, при работе генератора на двигателе генератор может обеспечивать электрической энергией только определенное количество потребителей в зависимости от частоты вращения его ротора. Если появятся лишние потребители, то в этом случае будет вступать в работу аккумуляторная батарея.

3. Анализ рабочей характеристики генераторной установки