Исследование автономной энергетической установки со смешанной нагрузкой

1.1. Цель работы.

1.1.1. Изучить устройство синхронного генератора и приобрести практические навыки в снятии характеристик холостого хода, короткого замыкания, внешней и регулировочной характеристик; получить экспериментальное подтверждение теоретическим сведениям о свойствах синхронного генератора.

1.2. План работы.

1.2.1. Перед подключением стенда к питающей сети убедиться, что все тумблеры находятся в положении выкл., ручки потенциометров в крайнем левом положении (против часовой стрелки), переключатель SA5 (COS φ) в положении – R 1.0, а переключатель SA6 (K_L) в положении – 0.3.

1.2.2. Включите стенд автоматическим выключателем POWER. Проконтролировать наличие напряжения по свечению светодиодов, расположенных над автоматическим выключателем. После прохождения приветственной надписи и появления на всех цифровых приборах нулевых показаний измеряемых величин стенд готов к работе. Подключите МПСО к персональному компьютеру проводом USB. Запустите программу osc32 и загрузите профиль 1.

1.2.3. Для привода генератора G1 применен асинхронный двигатель M1, питание которого осуществляется от инвертора. Включите инвертор 1 тумблером SА1. Затем, плавно вращая ручку PR1 по часовой стрелке, задайте скорость вращения генератора G1 равной 100 rad/s (скорость контролировать по индикатору BR1). Для питания обмотки возбуждения генератора G1 используется PWM1. Подключить обмотку ротора генератора G1 к PWM1 тумблером SA7 (перевести тумблер в верхнее положение). Включить PWM1 – перевести тумблер SA3 в положение ON. Выходное напряжение генератора G1 и ток нагрузки контролировать в соответствующих окнах программы OSC32.

1.2.4. Характеристика холостого хода. Эта характеристика представляет собой зависимость ЭДС генератора в режиме холостого хода от тока возбуждения при номинальной частоте вращения. Для снятия характеристики холостого хода E₀=f(I_в) при ω=const постепенно увеличиваем ток возбуждения генератора G1 ручкой RP3 и замеряем выходное напряжение генератора G1 для каждого значения тока возбуждения A1 (рекомендуется увеличивать ток возбуждения с шагом 0.5-0.7А до номинального - 9А), поддерживая скорость вращения генератора G1 постоянной. Корректировать скорость вращения ручкой RP1.

1.2.5. После выполнения опыта выключить стенд в следующей последовательности:

1.2.5.1. Уменьшить ток возбуждения генератора G1 до нуля - перевести ручку RP3 в крайнее левое положение (против часовой стрелки).

1.2.5.2.Выключить PWM1 - тумблер SA3 в положение выкл.

1.2.5.3.Отключить обмотку возбуждения генератора G1 от PWM1 - тумблер SA7 в положение выкл.

1.2.5.4.Остановить приводной двигатель M1 - ручку RP1 в крайнее левое положение (против часовой стрелки).

1.2.5.5.Выключить инвертор 1 - тумблер SA1 в положение выкл.

1.2.5.6.Обесточить стенд - тумблер POWER в положение выкл.

1.2.6. Внешняя характеристика – это зависимость напряжения на выходе генератора от тока нагрузки при неизменной частоте вращения, токе возбуждения I_в=const и коэффициенте мощности cosφ=const.

1.2.6.1. Снятие внешней характеристики для cosφ=1. Включить стенд, следуя пунктам 1.2.1.,1.2.2.,1.2.3. Задаем номинальный ток возбуждения I_в=9А (контролируем по индикатору А1) ручкой RP3. Переключатель SA5 устанавливаем в положение R 1.0, а переключатель SA6 в положение 0.3. Подключаем нагрузку к генератору G1 – перевести тумблеры SA9, SA10 и SA12 в положение вкл. Если скорость вращения генератора G1 (прибор BR1) изменилась, скорректировать ее ручкой RP1. Зафиксировать значения выходного напряжения генератора G1 и тока нагрузки в соответствующих окнах программы OSC32. Изменить величину нагрузки – переводим переключатель SA6 в положение 0.6. Также корректируем скорость вращения генератора G1 и фиксируем данные. То же проделываем при положении переключателя SA6 в положении 1.0. После проведения опыта выключаем стенд, следуя пункту 1.2.5.

1.2.6.2. Снятие внешней характеристики для cosφ_RC=0,8. Опыт проводят, так же как и предыдущий, только переключатель SA5 должен находиться в положении R-C 0.8.

1.2.6.3. Снятие внешней характеристики для cosφ_RL=0,8. Опыт проводят, так же как и предыдущий, только переключатель SA5 должен находиться в положении R-L 0.8.

1.2.7. Регулировочная характеристика – это зависимость тока возбуждения генератора от тока нагрузки, при неизменных частоте вращения и напряжении на выходе генератора_. Включить стенд, следуя пунктам 1.2.1.,1.2.2.,1.2.3. Задаем ток возбуждения I_в=5А (контролируем по индикатору А1) ручкой RP3. Переключатель SA5 устанавливаем в положение R 1.0, а переключатель SA6 в положение 0.3. Подключаем нагрузку к генератору G1 – перевести тумблеры SA9, SA10 и SA12 в положение вкл. Если скорость вращения генератора G1 (по прибору BR1) изменилась, скорректировать ее ручкой RP1. Зафиксировать значения выходного напряжения генератора G1 и тока нагрузки в соответствующих окнах программы OSC32. Далее переводим тумблер SA6 в положение 0.6. Если скорость вращения генератора G1 (по прибору BR1) изменилась, скорректировать ее ручкой RP1. Изменяя задание тока возбуждения генератора G1 ручкой RP3, устанавливаем напряжение на выходе генератора G1 такое же, как было при коэффициенте нагрузки равным 0.3 (SA6 в положении 0.3). Фиксируем значения тока возбуждения по прибору А1, а ток нагрузки в соответствующем окне программы OSC32. Увеличиваем коэффициент нагрузки – переводим переключатель SA6 в положение 1.0. Также корректируем скорость и выходное напряжение генератора G1, фиксируем ток возбуждения генератора G1 и ток нагрузки. После проведения опыта выключаем стенд, следуя пункту 1.2.5. Для снятия внешней характеристики при коэффициенте мощности cosφ_RL=0,8 устанавливаем переключатель SA5 в соответствующее положение.

1.2.8. Характеристика короткого замыкания – это зависимость тока статора генератора при опыте к.з. от тока возбуждения при неизменной частоте вращения. Включить стенд, следуя пунктам 1.2.1., 1.2.2., 1.2.3. Устанавливаем переключатель SA6 в положение Short Circuit. Подключаем нагрузку к генератору G1 – перевести тумблеры SA9, SA10 и SA12 в положение вкл. Поддерживая частоту вращения генератора G1 ручкой RP1 (скорость контролируется прибором BR1), ручкой RP3 постепенно увеличивают ток возбуждения генератора G1 до значения, при котором ток к.з. I_к.з.=1.2I_ном. При этом через приблизительно (0,5-0.7А) одинаковые интервалы изменения тока возбуждения (Амперметр А1) измерить ток статора (в соответствующем окне программы OSC32). После проведения опыта выключаем стенд, следуя пункту 1.2.5.

1.2.9. Используя полученные данные, строим характеристики синхронного генератора.

2. Лабораторная работа №2