Характеристика холостого хода

Характеристика холостого хода при и при параллельном воз­буждении может быть снята только в одном квадранте (рис. 2.2) путем регулирования тока возбуждения регулиро­вочным реостатом в цепи воз­буждения (см. рис. 2.1). Вид кривой характеристики холостого хода у гене­ратора с параллельным возбуж­дением будет таким же, как и у генера­тора с независимым воз­бужде­нием (см. работу № 1).

Внешняя характеристика

Внешняя характеристика генератора параллельного возбуждения зна­чительно отличается от такой же характеристики генератора независимого возбуждения. Для сравнения на рис. 2.3 приведена внешняя характеристика генератора параллельного возбуждения 1 и независимого возбуждения 2.

В генераторе параллельного возбуждения падение напряжения на за­жимах генератора больше, чем в генераторе независимого возбуж­дения. Это объясняется тем, что в генераторе параллельного возбуждения кроме падения напряжения в якоре и реакции якоря, способствующих снижению напряжения, действует еще третья причина – уменьшение тока возбужде­ния пропорционально снижению напряжения при увеличении нагрузки:

.

Рис. 2.3. Внешняя характеристика: 1 – генератора параллельного возбуждения; 2 – генератора независимого возбуждения

Ток нагрузки такого генератора увеличивается только до критического значения , превышающего номинальный ток в раза, а затем начи­нает уменьшаться вместе с продолжающим падать напряжением. Это объясняется следующим. При уменьшении сопротивления на­грузки ток стремится расти , но указанные выше причины, вы­зывающие падение напряжения на зажимах генератора, действуют в про­тивоположном направлении. До тех пор, пока машина насыщена, пре­обладает действие первого фактора, и ток растет. Затем с увеличением нагрузки машина переходит во все более ненасыщенное состояние, и пре­обладающее значение получают факторы, вызывающие падение напря­жения.

Достигнув значения , ток начинает уменьшаться и при коротком замы­кании достигает значения , определяемого только потоком остаточ­ного намагничивания, так как в этом режиме и . Часть характеристики, показанная пунктирной линией (рис. 2.3), является неустой­чивой.

Регулировочная характеристика

Регулировочная характеристика показывает зависимость тока возбуждения от тока нагрузки при постоянной скорости вращения якоря и постоянном напряже­нии на зажимах генератора, т. е. при и (рис. 2.4).

Рис. 2.4. Регулировочная характеристика

Характеристика снимается так же, как и внешняя, путем увеличения тока нагрузки, но для поддержания постоян­ного напряжения на зажимах генератора необходимо со­ответственно повышать ток возбуждения.

Порядок выполнения работы

1. Ознакомиться с устройством генератора, записать его паспортные дан­ные.

2. Собрать рабочую схему (см. рис. 2.1), произвести пробный пуск. В случае невозбуждения генератора прежде всего необходимо поменять местами концы обмотки возбуждения.

3. Возбудив генератор, снять характеристики: холостого хода, внешнюю и регулировочную, занося полученные данные в табл. 2.1–2.3.

Таблица 2.1 Характеристика холостого хода   ;		Таблица 2.2 Внешняя характеристика   ;		Таблица 2.3 Регулировочная Характеристика   ;
, В	, А		, В	, А		, А	, А

4. По данным исследований построить характеристики.

5. Сформулировать краткие выводы.

Рекомендуемая литература: [1, §9.4; 2, §5.9].

Лабораторная работа № 3
ИССЛЕДОВАНИЕ ГЕНЕРАТОРОВ ПОСТОЯННОГО ТОКА МЕТОДОМ
ХОЛОСТОГО ХОДА И КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

Цель работы: снятие и построение основных характеристик генераторов независимого и параллельного возбуждения без загрузки машины.

Содержание работы

Характеристики генераторов независимого и параллельного возбуждения можно построить с помощью характеристических треугольников. Для этого необходимо иметь характеристики холос­того хода Е = f(i_в) и короткого замыкания I_к = f(i_в).

Характеристика холостого хода строится обычным порядком без учета остаточного намагничивания (рис.3.1, E = f(i_в). Схема для снятия характеристики холостого хода представлена на рис. 3.2, а.

Для определения первой точки характеристики короткого замыкания зажимы якоря замыкаются через амперметр А (рис. 3.2, б) и при разомкнутой обмотке возбуждения якорь при­водится во вращение; измеряется ток I _ост.

Вторая точка характеристики короткого замыкания определяется при замкнутой обмотке возбуждения при малом токе возбуждения.

Так как при малых токах возбуждения магнитное насыще­ние невелико, то характеристика короткого замыкания представляет собой прямую линию.

Обе характеристики строятся в одном координатном поле, при этом характеристика I_к = f(i_в) переносится параллельно самой себе в начало координат.

Рис. 3.1 Построение характеристического треугольника по характеристикам холостого хода и короткого замыкания

Рис. 3.2. Схемы для снятия характеристик: а – холостого хода; б – короткого замыкания

Для построения характеристического треугольника необходимы величины сопротивлений обмоток якоря R_а и возбуждения r_в, измерение которых производится по схемам (рис. 3.3).

Рис. 3.3. Схемы для определения сопротивлений: а – обмотки якоря; б – обмотки возбуждения

Один катет ВС треугольника АВС пропорционален паде­нию напряжения в обмотке якоря и может быть подсчитан по формуле I_нR_a. По известной величине I_нR_a с помощью харак­теристики холостого хода определятся необходимый ток возбуждения i_в1.

Второй катет АВ треугольника АВС выражает реакцию якоря в масштабе тока возбуждения и равняется i_в2 – i_в1. Ток i_в2 опреде­ляется по характеристике короткого замыкания для номинального тока I_н.

Соединив точки А и С, получаем характеристический тре­угольник АВС.

1. Нагрузочные характеристики U = f(i_в) при I_a = const, n = const генераторов независимого и параллельного возбуждения.

Так как при постоянной нагрузке падение напряжения в обмотке якоря и реакция якоря неизменны, то для построения характеристики U = f(i_в) достаточно перемещать треугольник АВС, построенный для тока I_a = const, параллельно самому себе (рис. 3.4).

Рис. 3.4. Графическое построение нагрузочных характеристик

2. Для построения внешней характеристики генератора независимого возбуждения U = f(I_а) при i_в = const, n = const строится характеристический треугольник для тока I_н и разме­щается так, чтобы вершина А₁ лежала на характеристике холос­того хода, а вершина С₁ – на прямой i_в = const (рис. 3.5). Ордината ДС₁ будет соответствовать величине
напряжения U_н. Приближенно можно считать, что стороны характеристического треугольника меняются пропорционально току нагрузки I и I_н2 = I_н (А₂С₂/А₁С₁).

Рис. 3.5. Построение внешней характеристики генератора независимого возбуждения

Построение треугольника А₂В₂С₂ осуществляется аналогично построению А₁В₁С₁. Напряжение (ордината ДС₂) соответствует току нагрузки I₂. И так далее.

3. Построение регулировочной характеристики i_в = f(I_a) при U = const, n = const производится аналогично построению внешней характеристики с той лишь разницей, что постоянным поддерживается напряжение U (рис. 3.6).

Рис. 3.6. Построение регулировочной характеристики

4. Внешняя характеристика генератора параллельного воз­буждения U = f(I_а) при i_в ≠ const, n = const в отличие от внешней характеристики генератора независимого возбуждения строится по прямой линии U= i_в·r_в (характеристика шунта). Характеристика шунта строится по двум точкам: по точке, со­ответствующей началу координат, и точке, соответствующей произвольному току возбуждения (см. рис. 3.3, б). Построение внешней характеристики производится с использованием харак­теристических треугольников для разных токов нагрузки. При этом вершина А каждого характеристического треугольника находится на характеристике холостого хода, а вершина С – на характеристике шунта (рис. 3.7).

Рис. 3.7. Внешняя характеристика генератора параллельного возбуждения

Порядок выполнения работы

1. Снять характеристики холостого хода и короткого замыкания.

2. Используя характеристики холостого хода и короткого замыкания, необходимо построить для нескольких значений нагрузочного тока характеристические треугольники.

3. С помощью характеристических треугольников построить характеристики генератора, не производя его загрузки.

Рекомендуемая литература: [2, §5.9].

Лабораторная работа № 4
ИССЛЕДОВАНИЕ ГЕНЕРАТОРА ПОСТОЯННОГО ТОКА
СМЕШАННОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ

Цель работы: ознакомление с устройством генератора смешанного возбуждения и методикой снятия внешних и регулировочных характеристик при согласном и встречном включении обмоток возбужде­ния.

Содержание работы

Генератор смешанного возбуждения (рис. 4.1) имеет две обмотки возбуждения – параллельную и последовательную, намагничивающие силы которых могут либо склады­ваться, либо вычитаться. Свойства генератора определяются его характе­ристиками, основные из них – внешние и регулировочные. Рассмотрим методику их снятия.

Рис. 4.1. Схема генератора смешанного возбуждения

Внешняя характеристика генератора – это зависимость напряжения генератора от тока нагрузки при постоянной частоте вращения якоря, т. е. при и .

Для снятия этой характеристики при отключенной нагрузке с помощью регулировочного реостата устанавливается номинальное напря­же­ние генератора. Затем постепенным увеличением нагрузки до (1÷1,2) снимают значения напряжения, тока нагрузки и тока возбуждения.

Опыт следует повторить трижды: для согласного, встречного и параллельного возбуждения. Удобнее переключать последовательную обмотку воз­буждения (СС). Данные опыта занести в табл. 4.1.

Таблица 4.1

Данные для построения внешних характеристик

Согласное включение	Параллельное возбуждение	Встречное включение
IB, A	I, A	U, В	IB, A	I, A	U, В	IB, A	I, A	U, В

По данным табл. 4.1 нужно определить в каком случае парал­лельная и последовательная обмотки возбуждения были включены согласно, а в каком – встречно.

Затем требуется снять внешнюю характеристику только для одной па­раллельной обмотки (последовательная об­мотка отключена) и посте­пенно нагружать генера­тор. Данные опыта зане­сти в табл. 4.1 и построить по ним в одних осях коорди­нат внешние характеристики генера­тора смешанного возбуждения, примерный вид которых показан на рис. 4.2.

Рис. 4.2. Примерный вид внешних характеристик:
1 – при согласном включении обмоток возбуждения; 2 – при параллельном возбуждении; 3 – при встречном включении обмоток возбуждения

Снять регулировочную характеристику для согласного включения об­моток возбуждения: при и .

Соединить обмотки возбуждения согласно. Запустить двигатель и возбу­дить генератор, регулировочным реостатом установить номинальное на­пряжение.

Постепенно нагружая генератор и поддерживая напряжение на его за­жимах постоянным путем изменения тока возбуждения, снять регулиро­вочную характеристику.

Показания приборов занести в табл. 4.2. Для сравнения снять регулиро­вочную характеристику только при параллельном возбуждении.

Таблица 4.2

Данные для построения регулировочных характеристик

Смешанное возбуждение	Параллельное возбуждение
I, A	Iв, A	I, A	Iв, A

По результатам табл. 4.2 построить регулировочные характеристики в одних координатных осях (рис. 4.3).

Рис. 4.3. Регулировочные характеристики: 1 – при согласном включении обмоток возбуждения; 2 – при параллельном возбуждении

Порядок выполнения работы

1. Ознакомиться с конструкцией генератора и расположением обмоток; записать паспортные данные генератора.

2. Проверить наличие приборов и оборудования, соответствие их пас­портным данным генератора.

3. Собрать схему включения генератора (см. рис. 4.1).

4. Пустить двигатель, возбудить генератор и проверить его в рабочем ре­жиме.

5. Снять внешние характеристики генератора.

6. Снять регулировочные характеристики генератора.

7. По данным опытов построить характеристики.

8. Сформулировать краткие выводы.

Рекомендуемая литература: [1, §9.6; 2, §5.9].

Лабораторная работа № 5
ИССЛЕДОВАНИЕ ДВИГАТЕЛЯ ПАРАЛЛЕЛЬНОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ

Цель работы: ознакомление с устройством двигателя и его пускорегу­лирующей аппаратурой; навык управлять двигателем в период пуска, работы, остановки и реверсирования; опытным путем снятие рабочих и ре­гулировочных характеристик двигателя.

Содержание работы

Пуск двигателя

При работе двигателя ток якоря определяется уравнением . В момент пуска якорь двигателя неподвижен ( ) и противоэдс якоря равна нулю: . Так как сопротивление якорной цепи мало, то, как видно из равенства , ток в якоре в началь­ный момент получается очень большим. Для ограничения тока при пуске последовательно с якорем включается пусковой реостат, который перед пуском двигателя должен быть полностью введен. Тогда пусковой ток определится следующим выражением: . По мере возрастания скорости вращения якоря растет противоэдс, ток уменьшается. Пусковой реостат необходимо постепенно выводить, но с такой скоростью, чтобы не было слишком больших бросков тока. По окон­чании пуска пусковой реостат должен быть совершенно выведен, так как он рассчитан на кратковременную работу.

Регулировочный реостат в цепи возбуждения следует выве­сти, чтобы магнитный поток при пуске был максимальным. В этом случае необходимый пусковой момент, согласно выражению , будет достаточно большим при относительно малом пусковом токе в обмотке якоря. Кроме того, при малом магнитном потоке скорость двигателя по окончании пуска может оказаться недопустимо большой: .

Реверсирование двигателя производится путем из­менения направления тока либо в обмотке якоря, либо в обмотке возбуждения, так как при этом изменяется знак вращающего момента.