Исследование электрической машины постоянного тока

В РЕЖИМЕ ГЕНЕРАТОРА

Цель работы: исследование генератора постоянного тока параллельного возбуждения, ознакомление с конструкцией генератора; экспериментальное подтверждение возможности регулирования напряжения путем изменения сопротивления регулировочного реостата; получение опытным путем характеристики генератора.

Основные теоретические положения

Генератор, у которого обмотка возбуждения подключена к якорю параллельно нагрузке, называется генератором параллельного возбуждения (шунтовым).

Напряжение на зажимах генератора параллельного возбуждения создается в процессе самовозбуждения, которое основано на том, что в машине практически всегда существует поток остаточного магнетизма . Если привести якорь во вращение с номинальной скоростью, то под действием этого потока в якоре возникает эдс , и по обмотке возбуждения пойдет ток, который будет создавать магнитный поток машины . Направление этого потока должно совпадать с потоком остаточного магнетизма и усиливать его, в противном случае результирующий магнитный поток практически может стать равным нулю, машина «размагнитится» и не будет создавать эдс.

При согласном направлении потоков и результирующий поток увеличивается, что приводит к росту наводимой в якоре эдс и, в свою очередь, вызывает дальнейшее повышение тока возбуждения и магнитного потока машины до тех пор, пока не наступит равновесие между эдс якоря и падением напряжения в цепи возбуждения. Электрическая схема генератора постоянного тока параллельного возбуждения представлена на рис. 11.1.

Рис. 11.1. Электрическая схема генератора постоянного тока параллельного возбуждения

Эдс обмотки якоря машины постоянного тока

,

где – электрическая постоянная, зависящая от конструктивных данных машины; – магнитный поток, Вб; – частота вращения якоря, об/мин; – число пар полюсов машины; – число активных проводников обмотки якоря; – число параллельных ветвей обмотки якоря.

Напряжение на зажимах генератора , где Е – эдс обмотки якоря, В; – ток якоря, А; – сопротивление цепи якоря, Ом.

Полезная мощность, отдаваемая генератором в сеть, .

Мощность, подводимая к генератору для его вращения, .

Потери мощности электрической машины .

Кпд электрической машины .

Ток в цепи якоря генератора .

Порядок выполнения работы

1. Собрать схему для исследования генератора постоянного тока параллельного возбуждения (рис. 11.1).

2. Снять характеристику холостого хода генератора (это зависимость напряжения на зажимах генератора от тока возбуждения при отключенной нагрузке и постоянной частоте вращения, т. е. при и ).

Регулировочным реостатом в цепи возбуждения увеличить ток от минимального значения до величины, при которой напряжение на зажимах генератора будет превышать номинальное напряжение генератора на 10…15 %. Показания амперметра и вольтметра для 5…6 измерений записать в табл. 11.1. Далее, уменьшая ток возбуждения, показания приборов также записать в табл. 11.1.

Таблица 11.1

Характеристика холостого хода при и

, А
, B →
, B ←

3. Снять внешнюю характеристику генератора (это зависимость напряжения на зажимах генератора U от тока нагрузки I при постоянной частоте вращения и сопротивлении регулировочного реостата, т. е. при и ).

Регулировочным реостатом установить номинальное напряжение генератора. Увеличивая нагрузку включением ламп реостата , измерить показания амперметра и вольтметра. Данные для 5…6 измерений записать в табл. 11.2.

Таблица 11.2

Характеристика внешняя при

U, B
I, A

4. Снять регулировочную характеристику генератора (это зависимость тока возбуждения от тока нагрузки I при постоянном напряжении и частоте вращения, т. е. при и ).

Реостатом в цепи возбуждения установить напряжение на зажимах генератора . Увеличивая нагрузку ламповым реостатом, поддерживать напряжение генератора постоянным путем изменения тока возбуждения. Показания амперметров для 5…6 значений нагрузки записать в табл. 11.3.

Таблица 11.3

Характеристика регулировочная при

, А
, A

5. По данным этих таблиц поcтроить в различных системах координат в масштабе характеристики холостого хода , внешнюю и регулировочную .

6. Сформулировать выводы по работе.

Контрольные вопросы

1. Назовите конструктивные элементы генератора постоянного тока. Каково их назначение?

2. На каком законе основан принцип действия генератора?

3. Объясните принцип самовозбуждения генератора.

4. Каковы условия самовозбуждения генератора параллельного возбуждения?

5. Как регулируется напряжение на зажимах генератора?

6. Что такое реакция якоря и как она влияет на работу генератора?

7. Какие существуют способы уменьшения реакции якоря?

8. Каково назначение обмотки возбуждения в генераторе постоянного тока?

Лабораторная работа № 12