МУ ЭМ для УПИ- ред-окончат_100311

Основными величинами, характеризующими работу генератора постоянного тока являются: вырабатываемая мощность Р = U I, напряжение на зажимах U, ток возбуждения IВ, ток якоря IЯ или ток нагрузки I, частота вращения n (обычно n = const). Зависимость между этими величинами описывается двумя основными уравнениями – уравнением ЭДС (Е = сЕnФ) и уравнением электрического состояния цепи якоря (U = E – IЯ RЯ). Об эксплуатационных свойствах генераторов судят по его основным характеристикам, показывающим зависимость основной величины генератора – напряжения – от тока возбуждения IВ, тока нагрузки I и скорости вращения якоря. При испытании генератора обычно снимают три характеристики: характеристику холостого хода, внешнюю характеристику и регулировочную характеристику.

Характеристика холостого хода – это зависимость э. д. с. генератора Е0 от тока возбуждения IВ при разомкнутой внешней цепи. Характеристику холостого хода рекомендуется снимать, отключив обмотку возбуждения от якоря испытуемого генератора и пропуская ток возбуждения от постороннего источника постоянного тока. В этом случае получается независимое возбуждение. Снятие характеристики начинается и заканчивается при разомкнутой обмотке возбуждения. При снятии характеристики ток возбуждения сначала плавно и через равные интервалы увеличивают до номинального значения (восходящая ветвь), а затем уменьшают до нуля (нисходящая ветвь). Полученная характеристика аналогична кривой намагничивания магнитных материалов магнитной цепи генератора.

По характеристике холостого хода судят о возможной устойчивости работы генератора и о степени использования магнитных материалов.

Внешняя характеристика генератора – это зависимость напряжения U на зажимах генератора от тока нагрузки I .

Уравнение внешней характеристики генератора постоянного тока с параллельным возбуждением легко получить из уравнения электрического состояния цепи якорь–нагрузка, записанного на основании второго закона Кирхгофа:

Е = U + IЯ RЯ.

Так как ток возбуждения IВ значительно меньше тока якоря IЯ, то можно считать, что I≈ IЯ. Тогда можно записать U = E – I RЯ.

В действительности внешняя характеристика генератора с параллельным возбуждением имеет вид ниспадающей кривой. Уменьшение напряжения на зажимах генератора с параллельным возбуждением при увеличении тока нагрузки происходит по следующим основным причинам:

1) с увеличением тока нагрузки увеличивается падение напряжения на обмотке якоря I RЯ;

2)с увеличением тока нагрузки увеличивается тормозной момент и скорость вращения двигателя уменьшается, следовательно, уменьшается ЭДС, индуктируемая в якоре генератора;

3)с увеличением тока нагрузки, из-за реакции якоря происходит уменьшение результирующего магнитного потока, следовательно, и ЭДС, индуктируемой в об-

мотке якоря ЕЯ.

Уменьшение напряжения приводит к уменьшению тока возбуждения и, следовательно, к уменьшению магнитного потока, ЭДС якоря и соответственно к дополнительному уменьшению напряжения на зажимах якоря.

21

По внешним характеристикам судят о процентном изменении напряжения генератора U = 100 (U0 – UН ) / UН.

Регулировочная характеристика представляет зависимость тока возбуждения IВ от тока нагрузки I IВ = f (I) при постоянном напряжении на зажимах генера-

тора U = const.

При снятии регулировочной характеристики изменяют ток нагрузки до номинального значения, а напряжение на зажимах генератора поддерживают постоянным при помощи регулировочного реостата в цепи возбуждения. Так как при увеличении тока нагрузки напряжение должно уменьшаться, то для поддержания его постоянным необходимо увеличивать ЭДС за счет увеличения тока возбуждения.

По регулировочной характеристике определяют пределы регулирования напряжения генератора.

3.Порядок выполнения работы

3.1.Ознакомиться с лабораторной установкой (компьютер, модуль ввода, модуль генератора постоянного тока, модуль двигателя постоянного тока, модуль мультиметров).

3.2.Перевести мультиметр в режим измерения сопротивления, и измерить значения сопротивлений обмоток якоря и возбуждения.

3.3.В соответствии с рис. 1 нарисовать принципиальную схему установки для снятия характеристик генератора с независимым возбуждением. Собрать схему для снятия характеристики холостого хода генератора с независимым возбуждением (рис. 1). Переключатель SA2 модуля генератора установить в положение «6», переключатели модуля двигателя SA2 и SA3 –в позицию «0» и «1» соответственно.

Рис. 1 3.4. Снять характеристику холостого хода генератора с независимым возбу-

ждением ЕЯ = f (IВ) при IЯ = 0 (разомкнутой внешней цепи генератора). Включить компьютер, открыть программу Delta Рrofi. Выбрать «Электроме-

ханика – Работа № 4. Испытание генератора постоянного тока». Выбрать вкладку

22

«Генератор с независимым возбуждением». Запустить программу в работу, нажа-

тием кнопки «Пуск» или командой главного меню «Управление – Пуск». Пустить в ход двигатель постоянного тока (выключатель SA1 модуля двига-

теля постоянного тока). После пуска двигателя переключатель SA3 перевести в позицию «0». При токе возбуждения IВ = 0 измерить ЭДС от потока остаточной магнитной индукции ЕОСТ. Включить электропитание генератора постоянного тока (выключатель SA1). Изменяя величину тока возбуждения генератора с помощью переключателя SA2 снять восходящую ветвь характеристики холостого хода. Уменьшая ток возбуждения, снять нисходящую ветвь характеристики. Результаты измерений занести в табл. 1. Выключить питание модулей.

Таблица 1

IВ, А

ЕЯ ВОЗР , В

ЕЯ УБЫВ, В

3.5. Снять внешнюю характеристику генератора с независимым возбуждением U = f (IЯ). Установить переключатель SA2 модуля генератора в позицию «0». Переключатель SA3 модуля двигателя установить в позицию «1». Пустить в ход приводной двигатель постоянного тока (выключатель SA1 модуля двигателя постоянного тока). После пуска двигателя переключатель SA3 двигателя перевести в позицию «0». Подать питание на обмотку возбуждения генератора (выключатель SA1 модуля генератора). Увеличивая с помощью нагрузочного реостата RН (переключатель SA2) ток нагрузки от нуля снять внешнюю характеристику генератора. Результаты занести в табл. 2. Выключить электропитание. Остановить программу,

нажатием кнопки «Стоп» или командой главного меню «Управление – Стоп». По полученным данным построить внешнюю характеристику.

Таблица 2

U, В

I, А

3.6 Снять внешнюю характеристику генератора с параллельным возбуждением U = f (IЯ ) при RВ=const. Для этого собрать схему по рис. 2.

Установить переключатели модуля двигателя SA2 и SA3 –в позицию «0» и «1» соответственно. Установить переключатель SA3 нагрузочного реостата модуля генератора в позицию «0».

Открыть программу Delta Рrofi. Выбрать «Электромеханика – Работа № 4. Испытание генератора постоянного тока». Выбрать вкладку «Генератор с параллельным возбуждением». Запустить программу в работу, нажатием кнопки «Пуск»

или командой главного меню «Управление – Пуск».

Запустить приводной двигатель (см. п. 3.5) и включить генератор. Изменяя ток нагрузки генератора от нуля (переключатель SA3), снять внешнюю характеристику генератора. Результаты измерений занести в табл. 3. Выключить питание мо-

дулей и стенда. Остановить программу, нажатием кнопки «Стоп» или командой главного меню «Управление – Стоп». По полученным экспериментальным данным построить внешнюю характеристику генератора с параллельным возбуждением и сравнить её с внешней характеристикой генератора с независимым возбуждением.

23

Рис. 2

Таблица 3

U, В

I, А

4. Содержание отчета

4.1.Наименование и цель работы.

4.2.Паспортные данные исследуемого генератора постоянного тока.

4.3.Схема включения генератора и приводного двигателя.

4.4.Таблицы с результатами испытания генератора.

4.5.Графики полученных характеристик холостого хода, внешних и регулировочных.

4.6.Выводы о рабочих и регулировочных свойствах генератора с параллельным и независимым возбуждением.

5. Контрольные вопросы

1.Как устроен генератор постоянного тока?

2.По каким внешним признакам можно отличить машину постоянного тока от машины переменного тока?

3.Каков принцип действия генератора постоянного тока?

4.Каковы условия самовозбуждения генератора с параллельным возбужде-

нием?

5.Как протекает процесс самовозбуждения генератора с параллельным возбуждением?

6.По каким причинам генератор может не возбудиться?

7.Что отражает характеристика холостого хода?

8.Укажите причины уменьшения напряжения на зажимах генератора с параллельным возбуждением при увеличении тока нагрузки.

9.Как можно регулировать напряжение на зажимах генератора постоянного

тока?

10.По каким признакам можно судить о том, что генератор постоянного тока непригоден для дальнейшей эксплуатации?

24