Определение коэффициента трансформации однофазного трансформатора 3 страница
Реостат А13 повышает дискретность изменения тока возбуждения генератора G4.
С помощью мультиметров блока Р1 контролируются ток возбуждения If, ток I и напряжение U якорной обмотки испытуемого генератора G4.
Указания по проведению эксперимента
· Убедитесь, что устройства, используемые в эксперименте, отключены от сети электропитания.
· Соберите электрическую схему соединений тепловой защиты машины переменного тока (стр. 14).
· Соедините гнезда защитного заземления " 
" устройств, используемых в эксперименте, с гнездом "РЕ" трехфазного источника питания G1.
Генератор постоянного тока с независимым возбуждением
· Соедините аппаратуру в соответствии с электрической схемой соединений (вариант 1).
· Переключатели режима работы источника G2, возбудителя G3 и выключателей А6 и А8 установите в положение "РУЧН.".
· Регулировочные рукоятки источника G2 и возбудителя G3 поверните против часовой стрелки до упора.
· Регулировочные рукоятки активной нагрузки А10 установите в положение "0"
· В трехфазной трансформаторной группе А2 установите номинальное напряжение вторичных обмоток трансформаторов равным 230 В.
· Установите в каждой фазе реостата А3 сопротивление 8 Ом.
· Включите выключатель «СЕТЬ» выключателей А6 и А8, блока мультиметров Р1, указателя частоты вращения Р3.
· Активизируйте мультиметры блока Р1, задействованные в эксперименте.
· Включите выключатель А8 кнопкой «ВКЛ».
· Включите источник G1. О наличии напряжений фаз на его выходе должны сигнализировать светящиеся лампочки.
· Включите выключатель «СЕТЬ» возбудителя G3 и, вращая его регулировочную рукоятку, установите на его выходе напряжение равным 20 В.
· Включите выключатель А6 кнопкой «ВКЛ». При этом двигатель М1 должен начать вращаться.
· Нажмите кнопку "ВКЛ." возбудителя G3. Двигатель М1 при этом должен перейти из асинхронного в синхронный режим работы с сетью. Частота его вращения n должна достичь 1500 мин-1.
· Отключите выключатель А8 кнопкой «ОТКЛ».
· Включите выключатель "СЕТЬ" и нажмите кнопку "ВКЛ." источника G2.
· Вращая регулировочную рукоятку источника G2, установите и поддерживайте неизменным в ходе эксперимента ток возбуждения If, равным, например, 0,1 А.
· Перемещая регулировочные рукоятки нагрузки А10, изменяйте ток Iякорной обмотки генератора G4 и заносите показания амперметра Р1.1 (ток I) и вольтметра Р1.2 (напряжение U якорной обмотки генератораG4) в таблицу 2.4.1.
Таблица 2.4.1.
| I, A | ||||||||||
| U, B |
· Верните регулировочные рукоятки активной нагрузки А10 в положение "0".
· Установите путем регулирования тока возбуждения If напряжение Uякорной обмотки генератораG4, равным, например, 140 В.
· Перемещая регулировочные рукоятки активной нагрузки А10 по часовой стрелке и поддерживая путем регулирования тока возбуждения If напряжение U якорной обмотки неизменным и равным 140 В, изменяйте ток I якорной обмотки генератора G4 и заносите показания амперметров Р1.1 (ток I) и Р1.3 (ток If) в таблицу 2.4.2.
Таблица 2.4.2.
| I, A | ||||||||||
| If, А |
· Меняя положение регулировочных рукояток активной нагрузки А10 и поддерживая путем регулирования тока возбуждения If ток I якорной обмотки неизменным и равным, например, 0,15 А, изменяйте напряжение U якорной обмотки генератора G4 и заносите показания вольтметра Р1.2 (напряжение U) и амперметра Р1.3 (ток If) в таблицу 2.4.3.
Таблица 2.4.3.
| If, А | ||||||||||
| U, В |
· По завершении эксперимента у источника G2 поверните регулировочную рукоятку против часовой стрелки до упора, нажмите кнопку "ОТКЛ." и отключите выключатель "СЕТЬ". Отключите выключатель А6 нажатием кнопки "ОТКЛ.". Отключите источник G1 нажатием на кнопку – гриб, и последующим отключением ключа – выключателя. Отключите выключатель "СЕТЬ" возбудителя G3, выключателей А6 и А8, блока мультиметров Р1 и указателя частоты вращения Р3.
· Используя данные табл. 2.4.1…2.4.3 постройте:
- внешнюю характеристику U = f ( I ) при n = const, If= const (табл. 2.4.1.);
- регулировочную характеристику If = f ( I ) при n = const, U = const (табл. 2.4.2.);
- нагрузочную характеристику U = f ( If ) при n = const, I = const (табл. 2.4.3.).
Генератор постоянного тока с параллельным возбуждением
· Соедините аппаратуру в соответствии с электрической схемой соединений (вариант 2).
· Переключатели режима работы возбудителя G3 и выключателей А6 и А8 установите в положение "РУЧН.".
· Регулировочные рукоятки возбудителя G3 поверните против часовой стрелки до упора.
· Регулировочные рукоятки активной нагрузки А10 установите в положение "0".
· В трехфазной трансформаторной группе А2 установите номинальное напряжение вторичных обмоток трансформаторов равным 230 В.
· Установите в каждой фазе реостата А3 сопротивление 8 Ом.
· Установите суммарное сопротивление реостата А13, равным 200 Ом и закоротите его проводником.
· Включите выключатель «СЕТЬ» выключателей А6 и А8, блока мультиметров Р1, указателя частоты вращения Р3.
· Активизируйте мультиметры блока Р1, задействованные в эксперименте.
· Включите выключатель А8 кнопкой «ВКЛ».
· Включите источник G1. О наличии напряжений фаз на его выходе должны сигнализировать светящиеся лампочки.
· Включите выключатель «СЕТЬ» возбудителя G3 и, вращая его регулировочную рукоятку, установите на его выходе напряжение равным 20 В.
· Включите выключатель А6 кнопкой «ВКЛ». При этом двигатель М1 должен начать вращаться и стрелка указателя частоты Р3 должна отклониться вправо.
· Нажмите кнопку "ВКЛ." возбудителя G3. Двигатель М1 при этом должен перейти из асинхронного в синхронный режим работы с сетью. Частота его вращения n должна достичь 1500 мин-1.
· Отключите выключатель А8 кнопкой «ОТКЛ». В результате генератор постоянного тока G4 должен самовозбудиться.
· Перемещая регулировочные рукоятки нагрузки А10 по часовой стрелке, изменяйте ток Iякорной обмотки генератора G4 и заносите показания амперметра Р1.1(ток I) и вольтметра Р1.2 (напряжение U якорной обмотки генератораG4) в таблицу 2.4.4.
· Перенесите закоротку с реостата А13 на активную нагрузку А10.
· Уменьшая сопротивление реостата А13 до нуля, продолжайте заносить показания амперметра Р1.1(ток I) и вольтметра Р1.2 (напряжение U якорной обмотки генератораG4) в таблицу 2.4.4.
Таблица 2.4.4.
| I, A | ||||||||||
| U, B |
· Отключите выключатель А6 нажатием кнопки "ОТКЛ.". Двигатель М1 должен остановиться.
· Нажмите кнопку "ОТКЛ." возбудителя G3.
· Соедините аппаратуру в соответствии с электрической схемой соединений (вариант 3).
· Установите сопротивления реостата возбуждения А11 и реостата А13, равными 0 Ом.
· Включите выключатель А8 кнопкой «ВКЛ».
· Включите выключатель А6 кнопкой «ВКЛ». При этом двигатель М1 должен начать вращаться и стрелка указателя частоты Р3 должна отклониться вправо.
· Нажмите кнопку "ВКЛ." возбудителя G3. Двигатель М1 при этом должен перейти из асинхронного в синхронный режим работы с сетью. Частота его вращения n должна достичь 1500 мин-1.
· Отключите выключатель А8 кнопкой «ОТКЛ». В результате генератор постоянного тока G4 должен самовозбудиться.
· Установите, изменяя сопротивления реостата возбуждения А11 и реостата А13,напряжение Uякорной обмотки генератораG4, например,на уровне 90 В.
· Перемещая регулировочные рукоятки активной нагрузки А10 и поддерживая путем изменения сопротивления реостата возбуждения А11 и реостата А13 напряжение U якорной обмотки неизменным и равным 90 В, изменяйте ток I якорной обмотки генератора G4 и заносите показания амперметров Р1.1 (ток I) и Р1.3 (ток If) в таблицу 2.4.5.
Таблица 2.4.5.
| I, A | ||||||||||
| If, А |
· Меняя положение регулировочных рукояток активной нагрузки А10 и поддерживая путем изменения сопротивления реостата возбуждения А11 и реостата А13 ток I якорной обмотки неизменным и равным, например, 0,15 А, изменяйте напряжение U якорной обмотки генератора G4 и заносите показания вольтметра Р1.2 (напряжение U) и амперметра Р1.3 (ток If) в таблицу 2.4.6.
Таблица 2.4.6.
| If, А | ||||||||||
| U, В |
· По завершении эксперимента отключите выключатель А6 нажатием кнопки "ОТКЛ.". Отключите источник G1 нажатием на кнопку – гриб, и последующим отключением ключа – выключателя. Отключите выключатель "СЕТЬ" возбудителя G3, выключателей А6 и А8, блока мультиметров Р1 и указателя частоты вращения Р3.
· Используя данные табл. 2.4.4…2.4.6 постройте:
- внешнюю характеристику U = f ( I ) при n = const, If= const (табл. 2.4.4.);
- регулировочную характеристику If = f ( I ) при n = const, U = const (табл. 2.4.5.);
- нагрузочную характеристику U = f ( If ) при n = const, I = const (табл. 2.4.6.).
2.5. Регистрация и отображение на компьютере тока короткого
замыкания генератора постоянного тока
с параллельным возбуждением
- Электрическая схема соединений
- Перечень аппаратуры
- Описание электрической схемы соединений
- Указания по проведению эксперимента
Электрическая схема соединений (продолжение)
Перечень аппаратуры
| Обозначение | Наименование | Тип | Параметры |
| G1 | Трехфазный источник питания | 201.2 | ~ 400 В / 16 А |
| G3 | Возбудитель синхронной машины | 209.2 | - 0…40 В / 3,5 А |
| G4 | Машина постоянного тока | 101.2 | 90 Вт / 220 В / 0,56 А (якорь) / 2×110 В / 0,25 А (возбуждение) |
| G5 | Преобразователь угловых перемещений | 6 вых. каналов / 2500 импульсов за оборот | |
| М1 | Машина переменного тока | 102.1 | 100 Вт / ~ 230 В / 1500 мин- |
| А2 |  Трёхфазная трансформаторная группа | 347.1 | 3´80 В×А / 230 В/242,235, 230, 226, 220, 133, 127 В |
| А4 | Коннектор | 8 аналог. диф. входов; 2 аналог. выходов; 8 цифр. входов / выходов | |
| А5 | Персональный компьютер | IBM совместимый, Windows 9*, монитор, мышь, клавиатура, плата сбора информации PCI-6023E (PCI-6024E) | |
| А6, А8 | Трехполюсный выключатель | 301.1 | ~ 400 В / 10 А |
| А12 | Блок датчиков тока и напряжения | 402.3 | 3 датчика напряжения ±100; 1000 В / ±5 В; 3 датчика тока ±1; 5 А / ±5 В |
| Р3 | Указатель частоты вращения | 506.2 | -2000…0…2000 мин-1 |
Описание электрических схем соединений
Источник G1 - источник синусоидального напряжения промышленной частоты.
Возбудитель G3 служит для питания обмотки возбуждения машины переменного тока М1, работающей в режиме синхронного двигателя.
Преобразователь угловых перемещений G5 генерирует импульсы, поступающие на вход указателя частоты вращения Р3 электромашинного агрегата.
Машина (синхронный двигатель) М1 получает питание от источника G1 через трехфазную трансформаторную группу А2 и выключатель А6.
Реостат А9 выполняет роль резистора синхронизации и подключается выключателем А8 к обмотке возбуждения синхронного двигателя М1 на этапе пуска последнего.
Датчик тока в блоке А12 обеспечивает гальваническую развязку силовой и измерительной цепей и преобразует ток короткого замыкания испытуемого генератора G4 в пропорциональное ему нормированное напряжение.
Через аналоговые входы АСН0-АСН8 коннектора А4 напряжение, пропорциональное току короткого замыкания испытуемого генератора G4 вводится в компьютер А5.
Указания по проведению эксперимента
· Убедитесь, что устройства, используемые в эксперименте, отключены от сети электропитания.
· Соберите электрическую схему соединений тепловой защиты машины переменного тока (стр.14).
· Соедините гнезда защитного заземления " " устройств, используемых в эксперименте, с гнездом «РЕ» трехфазного источника питания G1.
· Соедините аппаратуру в соответствии с электрической схемой соединений.
· Переключатели режима работы возбудителя G3 и выключателей А6 и А8 установите в положение «РУЧН.».
· Регулировочную рукоятку возбудителя G3 поверните против часовой стрелки до упора.
· В трехфазной трансформаторной группе А2 установите номинальное напряжение вторичных обмоток трансформаторов равным 230 В.
· Установите в каждой фазе реостата А3 суммарное сопротивление 8 Ом.
· Включите выключатель «СЕТЬ» выключателей А6, А8, указателя частоты вращения Р3 и блока А12 датчиков тока и напряжения.
· Приведите в рабочее состояние персональный компьютер А5 и запустите прикладную программу “Многоканальный осциллограф”. Настройте программу для запоминания, например, последних 5 секунд процесса.
· Включите выключатель А8 кнопкой «ВКЛ».
· Включите источник G1. О наличии напряжений фаз на его выходе должны сигнализировать светящиеся лампочки.
· Включите выключатель «СЕТЬ» возбудителя G3 и, вращая его регулировочную рукоятку, установите на его выходе напряжение, равное 20 В.
· Включите выключатель А6 кнопкой «ВКЛ». При этом двигатель М1 должен начать вращаться и стрелка указателя Р3 должна отклониться вправо.
· Нажмите кнопку «ВКЛ.» возбудителя G3. Двигатель М1 при этом должен перейти из асинхронного в синхронный режим работы с сетью.
· Отключите выключатель А8 кнопкой «ОТКЛ».
· Нажмите кнопку «ВКЛ» включения сканирования первого канала виртуального осциллографа.
· Закоротите проводником якорную обмотку генератора G4 и через 3с остановите сканирование данных программой «Многоканальный осциллограф» нажатием на виртуальную кнопку «Остановить».
· Отключите выключатель А6 нажатием кнопки «ОТКЛ.». Отключите источник G1 нажатием на кнопку – гриб, и последующим отключением ключа – выключателя. Отключите выключатель «СЕТЬ» возбудителя G3, выключателей А6 и А8, указателя частоты вращения Р3 и блока А12 датчиков тока и напряжения.
· Используя возможности программы “Многоканальный осциллограф”, проанализируйте полученную временную зависимость тока короткого замыкания генератора постоянного тока параллельного возбуждения.
3. ДВИГАТЕЛИ ПОСТОЯННОГО ТОКА
3.1. Пуск в ход двигателя постоянного тока с независимым /
параллельным / последовательным возбуждением
с регистрацией и отображением
режимных параметров на компьютере
- Электрические схемы соединений
- Перечень аппаратуры
- Описание электрических схем соединений
- Указания по проведению эксперимента
Электрическая схема соединений (продолжение)
Перечень аппаратуры
| Обозначение | Наименование | Тип | Параметры |
| G1 | Трехфазный источник питания | 201.2 | ~ 400 В / 16 А |
| G2 | Источник питания двигателя постоянного тока | 206.1 | - 0…250 В / 3 А (якорь) / - 200 В / 1 А (возбуждение) |
| G3 | Возбудитель синхронной машины | 209.2 | - 0…40 В / 3,5 А |
| G5 | Преобразователь угловых перемещений | 6 вых. каналов / 2500 импульсов за оборот | |
| G6 | Машина переменного тока | 102.1 | 100 Вт / ~ 230 В / 1500 мин- |
| М2 | Машина постоянного тока | 101.2 | 90 Вт / 220 В / 0,56 А (якорь) / 2×110 В / 0,25 А (возбуждение) |
| А4 | Коннектор | 8 аналог. диф. входов; 2 аналог. выходов; 8 цифр. входов / выходов | |
| А5 | Персональный компьютер | IBM совместимый, Windows 9*, монитор, мышь, клавиатура, плата сбора информации PCI-6023E (PCI-6024E) | |
| А6 | Трехполюсный выключатель | 301.1 | ~ 400 В / 10 А |
| А10 | Активная нагрузка | 306.1 | 220 В / 3´0…50 Вт; |
| А12 | Блок датчиков тока и напряжения | 402.3 | 3 датчика напряжения ±100; 1000 В / ±5 В; 3 датчика тока ±1; 5 А / ±5 В |
| А13 | Реостат | 323.2 | 2×0…100 Ом / 1 А |
| Р3 | Указатель частоты вращения | 506.2 | -2000…0…2000 мин-1 |
Описание электрических схем соединений
Источник G1 - источник синусоидального напряжения промышленной частоты.
Источник питания G2 двигателя постоянного тока используется для питания регулируемым напряжением якорной обмотки и нерегулируемым напряжением обмотки возбуждения машины постоянного тока М2, работающей в режиме двигателя с независимым возбуждением и для питания регулируемым напряжением якорной обмотки и обмотки возбуждения машины постоянного тока М2, работающей в режиме двигателя с параллельным / последовательным возбуждением.
Возбудитель G3 служит для питания обмотки возбуждения машины переменного тока G6, работающей в режиме синхронного генератора.
Преобразователь угловых перемещений G5 генерирует импульсы, поступающие на вход указателя частоты вращения Р3 электромашинного агрегата.
Синхронный генератор G6 питает активную нагрузку А10, выступая в качестве нагрузочной машины.
Реостат А13 ограничивает пусковой ток двигателя М2.
Выключатель А6 предназначен для шунтирования реостата А13 после разгона двигателя М2.
Датчики тока и напряжения в блоке А12 обеспечивают гальваническую развязку силовой и измерительной цепей и преобразуют ток и напряжение якорной обмотки испытуемого двигателя М2 в пропорциональные им нормированные напряжения.
Через аналоговые входы АСН0-АСН8, АСН1-АСН9, АСН2-АСН10, АСН3-АСН11 коннектора А4 напряжения, пропорциональные току и напряжению якорной обмотки, току обмотки возбуждения и частоте вращения испытуемого двигателя М2, вводятся в компьютер А5.
Указания по проведению эксперимента
· Убедитесь, что устройства, используемые в эксперименте, отключены от сети электропитания.
· Соберите электрическую схему соединений тепловой защиты машины переменного тока (стр. 14).
· Соедините гнезда защитного заземления " " устройств, используемых в эксперименте, с гнездом «РЕ» трехфазного источника питания G1.
· Соедините аппаратуру в соответствии с электрической схемой соединений (вариант 1 для исследования двигателя с независимым возбуждением) / (вариант 2 для исследования двигателя с параллельным возбуждением) / (вариант 3 для исследования двигателя с последовательным возбуждением).
· Переключатели режима работы источника G2, возбудителя G3 и выключателя А6 установите в положение «РУЧН.».
· Регулировочные рукоятки источника G2 и возбудителя G3 поверните против часовой стрелки до упора.
· Установите суммарное сопротивление реостата А3 равным, например, 100 Ом.
· Установите в каждой фазе активной нагрузки А10 суммарную ее величину 100 %.
· Приведите в рабочее состояние персональный компьютер А5, и запустите прикладную программу «Регистратор режимных параметров машины постоянного тока».
· Включите выключатель «СЕТЬ» выключателя А6, блока датчиков тока и напряжения А12, указателя частоты вращения Р3.
· Включите источник G1. О наличии напряжений фаз на его выходе должны сигнализировать светящиеся лампочки.
· Включите выключатель «СЕТЬ» источника G2 и, вращая его регулировочную рукоятку, установите на его выходе «ЯКОРЬ» напряжение, например, равное 200 В.
· Включите выключатель «СЕТЬ» возбудителя G3 и, вращая его регулировочную рукоятку, установите на его выходе напряжение, например, равное 10 В.
· Нажмите на виртуальную кнопку «Запустить» на экране компьютера.
· Нажмите последовательно кнопки «ВКЛ.» возбудителя G3, источника G2, спустя, например, 2 с выключателя А6 и не позднее, чем через 10 с, остановите сбор данных нажатием на виртуальную кнопку «Остановить». В результате должен осуществиться двухступенчатый пуск нагруженного двигателя постоянного тока М2 и должны записаться в компьютер данные о режимных параметрах на интервале пуска.
· Остановите запись процессов, нажав на виртуальную кнопку «Остановить».
· Нажмите кнопку «ОТКЛ.» источника G1.
· Отключите выключатель «СЕТЬ» возбудителя G3, источника G2, выключателя А6, блока датчиков тока и напряжения А12 и указателя частоты вращения Р3.
· Используя возможности программы «Регистратор режимных параметров машины постоянного тока», проанализируйте отображенные на мониторе компьютера механическую характеристику и временные зависимости тока якорной обмотки, электромагнитного момента, частоты вращения двигателя постоянного тока при пуске его в ход.
3.2. Определение механической характеристики n=f(М)
двигателя постоянного тока с независимым
/ параллельным / последовательным возбуждением
- Электрические схемы соединений
- Перечень аппаратуры
- Описание электрических схем соединений
- Указания по проведению эксперимента
Перечень аппаратуры
| Обозначение | Наименование | Тип | Параметры |
| G1 | Трехфазный источник питания | 201.2 | ~ 400 В / 16 А |
| G2 | Источник питания двигателя постоянного тока | 206.1 | - 0…250 В / 3 А (якорь) / - 200 В / 1 А (возбуждение) |
| G3 | Возбудитель синхронной машины | 209.2 | - 0…40 В / 3,5 А |
| G5 | Преобразователь угловых перемещений | 6 вых. каналов / 2500 импульсов за оборот | |
| G6 | Машина переменного тока | 102.1 | 100 Вт / ~ 230 В / 1500 мин- |
| М2 | Машина постоянного тока | 101.2 | 90 Вт / 220 В / 0,56 А (якорь) / 2×110 В / 0,25 А (возбуждение) |
| А10 | Активная нагрузка | 306.1 | 220 В / 3´0…50 Вт; |
| Р1 | Блок мультиметров | 508.2 | 3 мультиметра  0...1000 В / 0...10 А / 0…20 МОм |
| Р3 | Указатель частоты вращения | 506.2 | -2000…0…2000 мин-1 |