Контрольные вопросы

1. Как соединить однофазные приемники звездой (треугольником)?

2. Покажите нейтральную точку приемника.

3. Как собрать четырехпроводную или трехпроводную цепь?

4. Какие напряжения и токи называют фазными и линейными и как их измерить при различных способах соединения электроприемников?

5. Какую нагрузку в трехфазной сети называют равномерной (неравно­мерной)? Как создать равномерную (неравномерную) нагрузку?

6. При каком условии применим метод двух ваттметров при измерении мощности трехфазного приемника?

7. Для измерения каких токов (линейных или фазных) при соединении приемников в треугольник следует взять амперметр с бóльшим пределом измерения?

РАБОТА 5

ИСПЫТАНИЕ ГЕНЕРАТОРА

ПОСТОЯННОГО ТОКА

5.1. ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ

Цель работы — формирование знаний об устройстве, системах возбуждения и принципе действия генератора постоянного тока (ГПТ), приобретение практических навыков в сборке электрических цепей, опытном исследовании и построении основных характеристик генератора, а также экспериментальное подтверждение теоретических знаний о ГПТ.

Работа ГПТ в установившихся режимах определяется уравнением

U = Е _я – I_я(R_я+ R_с) , (5.1)

где U — напряжение генератора; Е_я — электродвижущая сила якоря; I_я — ток якоря, R_я — сопротивление цепи якоря, в дальнейшем — сопротивление якоря, R_с — сопротивление последовательной обмотки возбуждения генератора смешанного возбуждения.

В свою очередь

Е_я = с_ЕnФ, (5.2)

где с_Е — коэффициент, значение которого зависит от конструкции ГПТ; n — частота вращения якоря; Ф — магнитный поток.

В лаборатории проводят испытания ГПТ независимого, параллельного и смешанного возбуждения. Для испытаний собирают электрические цепи в соответствии со схемами, изображенными на рис. 5.1.

Для возбуждения генератора параллельного и смешанного возбуждения необходимо выполнение трех условий:

1. Наличие остаточного магнитного потока Ф_ост, который при вращении якоря генератора индуцирует в его обмотке остаточную ЭДС Е_ост;

2. Ток возбуждения I_b генератора, обусловленный ЭДС Е_ост, должен создавать такой магнитный поток Ф₀, чтобы результирующий магнитный поток Ф = Ф₀ + Ф_oст увеличивался;

3. Сопротивление цепи возбуждения ГПТ, равное сумме сопротивлений обмотки возбуждения R_B, обмотки якоря R_я и регулировочного реостата R1, должно быть меньше некоторого критического значения R_кр: R_в + R_я + R1 < R_kp.

Возбуждение генератора проводят на холостом ходу (нагрузка отключена). Выполнение условий возбуждения проверяют по показанию вольтметра, подключенному к якорю генератора.

5.2. Снятие характеристик генератора

Рис. 5.1, а. Схема ГПТ параллельного возбуждения для снятия характеристики холостого хода

Рис. 5.1, б. Схема ГПТ параллельного возбуждения для снятия внешней характеристики

Рис. 5.1, в. Схема ГПТ смешанного возбуждения

Рис. 5.1, г. Схема ГПТ независимого возбуждения

Характеристика холостого хода — зависимость напряжения генератора от тока возбуждения при отсутствии нагрузки и постоянной частоте вращения, т. е. U₀ = f(I_в) при n = const и I = 0.

Выключают все выключатели источника питания, относящиеся к трехфазной цепи. Собирают цепь в соответствии со схемой рис. 5.1, а. В качестве реостата R_рв, предназначенного для изменения тока возбуждения I_в, используют блок резисторов 67-142 при параллельном включении всех резисторов (рис. 5.2).

Рис. 5.2. Схема включения блока резисторов

Включают главный источник переменного тока, используя зеленую кнопку. Устанавливают вращающиеся регуляторы в крайнее положение в направлении вращения против часовой стрелки. Присоединяют динамометр к блоку 68-441 управления скоростью. Устанавливают выключатель наружного напряжения (demand voltage) в положение +ʋe. Нажимают на кнопку «power», которая светится зеленым светом. Нажимают на кнопку «dynamometer power» так, чтобы соседняя красная лампочка загорелась.

Затем трехфазный выключатель блока 60-105 источника питания устанавливают во включенное положение. С помощью блока 68-441 управления скоростью устанавливают частоту вращения динамометра равной 3000 об/мин. Эту частоту вращения поддерживают в дальнейшем постоянной.

Таким образом, с помощью динамометра якорь генератора приводят во вращение. При отключенном резисторе R_рв записывают в таблицу 5.1 показания вольтметра V1. Это остаточная ЭДС Е_ост. Затем обмотку возбуждения генератора подключают к обмотке якоря путем включения резисторов R₃ и R₆. Если при этом ЭДС якоря Е₀ будет уменьшаться по сравнению с Е_ост., то самовозбуждение генератора не произойдет. Необходимо поменять местами провода, присоединенные к зажимам Е1 и Е2 обмотки возбуждения.

Характеристику холостого хода снимают в следующем порядке. Для снятия восходящей ветви поочередно включают резисторы в порядке, указанном в табл. 5.1. Измеряют ток возбуждения и напряжение на обмотке якоря. Последнюю точку снимают, когда все выключатели, включая , включены. Нисходящую ветвь снимают в обратном порядке, т.е. при уменьшении тока возбуждения.

Таблица 5.1.

_{Характеристика холостого хода ГПТ при n = const и I = 0}

№ п/п	Rрв, Ом	Включенные резисторы			U0
					восходящая ветвь			нисходящая ветвь
					В	U0*		В	U0*
1	∞	все выключены
2	1885	R3 и R6
3	1285	R2 и R3
4	950	R1
5	640	R2
6	317	R1, R4 и R7
7	253	R1, R4, R7, R3, R6 и R8
8	213	все, кроме R3, R6 и R8
9	182	все
10	0	включен

По данным испытаний строят характеристику холостого хода ГПТ – графическую зависимость (восходящую и нисходящую ветви, рис. 5.3.), где

; ;

– номинальный ток возбуждения (при ).

Если на этом эксперимент заканчивается, то нужно повернуть регулятор напряжения на блоке 60-105 в нулевое положение и отключить трехфазный выключатель.

Внешняя характеристика ГПТ.

Собирают электрическую цепь в соответствии со схемой рис. 5.2,б. В качестве нагрузки (электроприемника) используют блок резисторов 67-142. Внешняя характеристика показывает взаимную связь между электрическими величинами, относящимися к той части цепи, которая является внешней по отношению к генератору, т.е. между напряжением и током электроприемника – при , .

Приведение якоря генератора во вращение описано выше (см. характеристику холостого хода).

Снятие внешней характеристики начинают с режима холостого хода, когда ток электроприемника . Затем увеличивают ток I, изменяя сопротивление блоков резисторов. Данные изменений записывают в табл. 5.2.

Таблица 5.2.

_{Внешняя характеристика ГПТ параллельного возбуждения при n = const и Rрв = 0}

№ п/п	Включенные резисторы
1	все выключены
2	R1 и R2
3	R1
4	R2
5	R1, R4, R7
6	все включены

По данным измерений строят внешнюю характеристику – графическую зависимость , где

; ;

Аналогично снимают внешние характеристики ГПТ при смешанном и независимом возбуждении. Схемы представлены на рис. 5.1,в и 5.1,г, соответственно. Данные измерений записывают в таблицы вида табл. 5.2.