Некоторые положения теории

В некоторых случаях может возникнуть необходимость построения рабочих характеристик ГПТ, не прибегая к непосредственным испытаниям. Это можно сделать, сняв лишь характеристики х.х. и к.з. или характеристику х.х. и одну точку нагрузочной характеристики. В обоих случаях появляется возможность построения характеристического (реактивного) треугольника и, с его помощью – рабочих характеристик. Оба подхода имеют свои преимущества и недостатки.

Рис. 21 разом. Экспериментально снимается

В первом случае значительно уп-рощается экспериментальная часть, в частности, отпадает необходимость в нагрузочных реостатах. Однако реактив-ный треугольник, построенный по этому методу, совершенно не учитывает раз-магничивающее действие поперечной ре-акции якоря. Во втором случае это действие в какой-то мере бывает учтено, однако опыт требует наличия регулируемой нагрузки. В данной лабораторной работе пред-лагается познакомиться со вторым ме-тодом. Построение характеристического треугольника производится следующим об- характеристика х.х. и, по крайней мере, хо-

тя бы одна точка нагрузочной характеристики при некотором токе якоря I_а, напряжении U_а и токе возбуждения i_в1 (рис. 21, точка С). Через точку С проведем линию DH, параллельно оси ординат. При известном сопротивлении цепи якоря R_а и токе I_а, при котором получена точка С, определим падение напряжения в цепи якоря I_аR_а и отложим отрезок BC = I_аR_а в масштабе оси ординат по линии DH.

На основании уравнения равновесия ЭДС (22) точка В должна находиться на характеристике х.х. Однако этого не происходит в связи с тем, что под действием реакции якоря уменьшается величина магнитного потока в зазоре машины и, следо-

вательно, уменьшается ЭДС на величину, пропорциональную отрезку ВН. Ту же самую ЭДС (U_а0) можно было бы получить в режиме х.х., уменьшив ток возбуждения до величины i_в2. Таким образом, катет АВ реактивного треугольника АВС, равный разности i_в1–i_в2, характеризует размагничивающее действие реакции якоря (в мас-

штабе тока возбуждения).

При изменении нагрузки (тока I_а) катет ВС=I_аR_а будет изменяться пропор-ционально. В то же время размагничивающее действие реакции якоря с ростом тока проявляется более сильно и пропорциональность катета АВ току якоря I_а нарушается, причем тем заметнее, чем больше ток. Однако в пределах (1,0–1,2)I_н можно с некоторым приближением считать, что действие реакции якоря пропорционально току и, следовательно, катеты характеристического треугольника изменяются также пропорционально току. Это позволяет достаточно просто построить рабочие характеристики, не прибегая к непосредственной нагрузке генератора.

Экспериментальная часть

1) Собрать схему испытаний генератора с независимым возбуждением (см. рис. 16).

2) Записать паспортные данные испытуемого генератора.

3) Снять характеристику х.х. E_а = f(i_в).

4) Снять одну точку нагрузочной характеристики.

5) Измерить или рассчитать сопротивление якорной цепи генератора.

Расчеты и построения

1) Построить характеристику х.х. и характеристический треугольник.

2) Построить рабочие характеристики: нагрузочную, внешнюю, регу-лировочную.

3) Сравнить построенные характеристики со снятыми экспериментально в ходе лабораторной работы 6.

Методические указания

Схема включения генератора аналогична приведенной в лабораторной рабо- те 6 (см. рис. 16). Отличие заключается в том, что в данном случае переключатель направления тока возбуждения из схемы можно исключить. Характеристика х.х. в этом случае снимается только по нисходящей ветви в одном квадранте. За расчетную в дальнейшем принимается кривая, проходящая через начало координат, пре-небрегая остаточной ЭДС.

Точку нагрузочной характеристики, необходимую для построения реактив-ного треугольника, в принципе, можно снять при любом токе якоря, желательно, однако, чтобы он был ближе к номинальному. С этой целью при полностью

включенном нагрузочном реостате R_н устанавливается максимальный ток возбуж-

дения и производятся замеры U_а, I_а, i_в1. Конечно, при этом ток якоря не должен пре-вышать номинальной величины.

Сопротивление цепи якоря можно измерить любым измерительным мостом постоянного тока или найти по закону Ома с помощью амперметра и вольтметра. При известных паспортных данных машины его можно так же, с достаточной для учебных целей степенью точности, определить аналитически, Ом:

(25)

где U_н и I_а.н – соответственно номинальные напряжение и ток по паспорту машины;

h_н – КПД генератора в номинальном режиме.

Рис. 22   характеристике х.х. (в любой точке) и кат При последующем перемещении треуголь

Построение характеристического треугольника описано в подразд. 7.1. Все последующие построения начинаются с характеристики х.х., которая должна быть построена в тех же масштабах по осям тока возбуждения и напряжения. Если масштабы по каким-то причинам изменены, необхо-димо соответственно пересчитать длины сторон характеристического треугольника. На всех нижеследующих графиках по осям координат должны быть нанесены равно-мерные шкалы в абсолютных величинах токов и напряжений. Для построения нагрузочной харак-теристики реактивный треугольник распо-лагают так, чтобы его вершина А лежала на ет АВ был параллелен оси абсцисс (рис. 22). ника параллельно самому себе его вершина С

опишет нагрузочную характеристику при заданном токе I_а. Практически достаточно

провести ряд линий, параллельных гипотенузе АС, и на каждой из них отложить отрезки А_кС_к = АС. Полученные точки С_к будут принадлежать искомой характеристике. Вершина В реактивного треугольника опишет при этом так называемую внутреннюю нагрузочную характеристику при данном токе якоря.

При необходимости построения нагрузочной характеристики для иного тока

якоря, например I_а1, следует пропорционально изменить катеты треугольника:

(26)

и повторить описанные построения.

Построение внешней характеристики также начинается с построения характеристики х.х. (рис. 23). Реактивный треугольник располагается таким образом, чтобы его вершина А лежала на характеристике х.х., а катет ВС находился на линии DH, проведенной для заданного тока возбуждения.

Рис. 23

Вершина С при этом показывает величину напряжения на зажимах генератора при том токе якоря, для которого построен треугольник. Если перенести ординату вершины С на правый график, получим точку внешней характеристики при данном токе I_а. Для определения других точек внешней характеристики проводится ряд линий, параллельных гипотенузе треугольника АВС. Ординаты точек С_к переносятся на правый график, а соответствующие им абсциссы находятся из соотношения:

. (27)

Совокупность полученных точек дает внешнюю характеристику генератора при данном токе возбуждения i_в1.

Если необходимо построить внешнюю характеристику при ином токе воз-буждения, необходимо соответственно изменить положение линии DH и провести описанные выше построения.

При построении регулировочной характеристики, с целью увеличения наглядности, повернем характеристику х.х. на 900(рис. 24). Проведем на левой части рисунка линию MN, соответствующую заданному напряжению. Характеристический треугольник расположим таким образом, чтобы его вершина А находилась на характеристике х.х., а вершина С – на линии MN. Ордината вершины С будет в этом случае соответствовать току возбуждения i_в1, при котором был построен реактивный треугольник. Отложив на оси тока якоря ток I_а, принятый при построении треугольника, получим одну из точек регулировочной характеристики. Другие точки можно получить, проведя ряд линий А_кС_к параллельно гипотенузе АС и смещая ординаты точек С_к на ось токов возбуждения. Ток якоря при этом пересчитывается по соотношению (27).

Рис. 24

Регулировочные характеристики для других значений напряжения можно построить аналогично, изменив лишь соответственно положение линии MN на левой части рис. 24.

Контрольные вопросы

1) Почему сумма напряжения на зажимах генератора и падения напряжения в цепи якоря оказывается меньше ЭДС при данном токе возбуждения?

2) Что означает понятие "реакция якоря"?

3) В чем заключается различие продольной и поперечной реакции якоря?

4) В чем заключается действие продольной (поперечной) реакции якоря?

5) Какое основное допущение принято при построении рабочих характерис-тик генератора с помощью реактивного треугольника?

6) Как будет проходить внешняя характеристика, если ее построить при большем (меньшем) токе возбуждения?

7) Как будет проходить регулировочная характеристика, если ее построить при большем (меньшем) напряжении?

8) Как располагаются нагрузочные характеристики для различных значений тока якоря?

9) Чем отличается внутренняя нагрузочная характеристика от нормальной?

Лабораторная работа 8

ИСПЫТАНИЯ ГЕНЕРАТОРОВ ПОСТОЯННОГО ТОКА

С ПАРАЛЛЕЛЬНЫМ И СМЕШАННЫМ ВОЗБУЖДЕНИЕМ

Ц е л ь р а б о т ы: ознакомиться с устройством генератора, схемой вклю-чения, приобрести опыт исследования его свойств по основным характеристикам

[1, c. 51–61, 75, 233–256; 2, c. 27–39, 90–93, 99–108, 179–195; 3, c. 113–139, 155–156].