РОЗДІЛ 3
ЛАБОРАТОРНІ ЗАНЯТТЯ

3.1 Лабораторне заняття №1П – Дослідження характеристик генераторів постійного струму з незалежним, паралельним і змішаним збудженням

3.1.5 Методичні вказівки до виконання лабораторної роботи

1. Для випробування генераторів різних типів збудження використовується одна машина постійного струму, кінці всіх обмоток якої виведені на похилу панель лабораторного стенду.

Електрична схема лабораторної установки подана на рис. 3.7 [1].

Рисунок 3.7 – Схема електрична принципова лабораторної установки для дослідження генератора постійного струму

Приводним двигуном генератора є трифазний асинхронний двигун, обмотка статора якого складається за схемою трикутника. Для зміни струму якоря генератора використовується активне навантаження. В коло генератора вмикають послідовно три фази цього навантаження. Замикають вимикач SA6. Потім за допомогою наборів перемикачів SA8–SA17 вмикають опори навантаження R_нав1–R_нав10.

При дослідженні ГНЗ незалежна обмотка F1–F2 через автомат QF2 і регулювальний реостат R_р, ввімкнений за схемою потенціометра, під’єднується до мережі постійного струму.

2. Характеристику холостого ходу починають знімати з точки, що відповідає Ε₀ ≈ 1,3 U_ном (рис. 3.1, точка В), після чого струм збудження за допомогою регулювального реостату R_р повільно зменшують до нуля (точка D), де в обмотці якоря наводиться ЕРС E_зал (відрізок 0Д). При цьому знімають дані, що стосуються спадаючої частини характеристики (крива 2). Далі потрібно відключити живлення обмотки збудження, змінити полярність прикладної до неї напруги і знову ввімкнути живлення. Реостатом R_р повільно збільшують струм збудження в зворотному напрямку доти, поки E₀ не стане рівною нулю (точка Е). В цій точці необхідно виміряти значення струму збудження (відрізок 0Е). Потім струм збудження плавно збільшувати до значення, при якому Ε₀ ≈ 1,3U_ном. При цьому знімають дані зростаючої частини характеристики (крива 3).

При знятті кожної частини характеристики вимірюють значення I_з і Ε₀ в 6-8 точках. Результати вимірювань заносять до табл. 3.1.

Таблиця 3.1 – Дослідні дані для побудови характеристик генератора з незалежним збудженням

Треба мати на увазі, що при знятті параметрів характеристики холостого ходу струм збудження повинен змінюватись тільки в одному напрямку: зменшуватися на спадаючій частині характеристики і збільшуватися на зростаючій. Недотримання цієї умови приведе до викривлення характеристики. Друга частина характеристики, яка зображена штриховою лінією, будується з міркувань симетрії. Розрахункова характеристика (крива 1) є середньою між ними (див. рис. 3.1).

Внаслідок магнітного гістерезису значення ЕРС при збільшенні й при зменшенні струму збудження виходить неоднаковим при одних і тих самих струмах збудження.

Навантажувальну характеристику ГНЗ починають знімати з точки, в якій U = U_ном, I_а = I_а.ном, I_з = I_з.ном (див. рис. 3.2, точка с). Потім зменшують опір R_нав навантаження, що приводить при тому самому струмі збудження до збільшення струму якоря I_а. Оскільки струм якоря повинен залишатися постійним, то його потрібно зменшити і довести до номінального значення зменшенням U за рахунок зниження струму збудження I_з. Меншому значенню R_нав будуть відповідати менші значення U і I_з. При кожному новому значенні R_нав вимірюють U, I_з, а струм якоря I_а = I_а.ном = const. Всього знімають 6-8 точок. Результати вимірювань заносять до табл. 3.1.

Зовнішню характеристику генератора починають знімати з точки, що відповідає номінальному режиму, тобто при U = U_ном, I_а = I_а.ном, I_з = I_з.ном. Потім при незмінному струмі збудження I_з.ном зменшують струм навантаження до нуля, вимірюючи U і I_а в 6-8 точках. Результати вимірювань заносять до табл. 3.1.

Регулювальну характеристику генератора з незалежним збудженням починають знімати з номінального режиму, тобто при U = U_ном, I_а = I_а.ном. Потім зменшують струм навантаження до нуля, вимірюючи I_з і I_а в 6-8 проміжних точках. Щоб напруга генератора не змінювалась при зміні струму якоря I_а, треба за допомогою регулювального реостата R_p встановлювати кожен раз такий струм збудження, при якому U = U_ном і лише після цього потрібно вимірювати струм якоря і струм збудження. Результати вимірювань заносять до табл. 3.1.

Для зняття характеристики короткого замикання необхідно за допомогою регулювального реостату R_р встановити струм збудження I_з = 0, закоротити навантаження за допомогою перемикача SA7. Повільно збільшуючи струм збудження від нуля до значення, при якому струм якоря дорівнює номінальному, вимірюють I_а.к і I_в.к в 3-5 проміжних точках. Результати вимірювань заносять до табл. 3.1.

3. Для отримання схеми генератора з паралельним збудженням необхідно незалежну обмотку F1–F2 відключити від джерела живлення постійного струму і ввімкнути її паралельно обмотці якоря A1–A2 через регулювальний реостат R_р (рис. 3.8, а). В цьому випадку незалежна обмотка F1–F2 стає шунтовою обмоткою Е1–Е2.

Рисунок 3.8 – Схеми для випробування генератора з паралельним (а) і змішаним (б) збудженням

Зовнішню характеристику генератора з паралельним збудженням починають знімати з номінального режиму, тобто при U = U_ном, I_а = I_а.ном. Потім, при незмінному регулювальному реостаті R_р, зменшують струм навантаження до нуля, вимірюючи U, I_а, I_з в 6-8 точках. Результати вимірювань заносять до табл. 3.2.

Таблиця 3.2 – Дослідні дані для побудови характеристик генератора з паралельним і змішаним збудженням

4. Для отримання схеми генератора зі змішаним збудженням в коло якоря вмикають послідовну (серієсну) обмотку D1–D2 (рис.3.8, б). Для зустрічного вмикання обмоток збудження необхідно змінити напрям струму в серієсній обмотці збудження.

Дослідним шляхом зовнішню характеристику при узгодженому вмиканні обмоток збудження починають знімати з точки, в якій U = U_ном, I_а = I_а.ном. Потім зменшують струм якоря від номінального значення до нуля. При цьому вимірюють U, I_а і I_з в 6-8 точках. Результати вимірювань заносять до табл. 3.2. При зміні струму I_а від I_а.ном до нуля вихідна напруга змінюється незначно.

При зустрічному вмиканні обмоток збудження зовнішню характеристику необхідно починати знімати при U = U_ном, I_а = 0. Потім збільшують струм навантаження від нуля до максимально можливого значення, вимірюють U, I_а і I_з в декількох точках. Результати вимірювань заносять до табл. 3.2. При зустрічному вмиканні напруга швидко знижується зі збільшенням струму навантаження.

Для генератора зі змішаним збудженням регулювальну характеристику знімають лише при узгодженому вмиканні обмоток. Змінюючи навантаження і струм збудження, потрібно встановити номінальні значення напруги U = U_ном і струму якоря I_а = I_а.ном. Далі методика зняття характеристики така ж, як і для генератора з незалежним збудженням. Результати вимірювань заносять до табл. 3.2.

5. Критичний опір генератора з паралельним збудженням визначається з його розрахункової характеристики холостого ходу (див. рис. 3.1, крива 1) [1]. Для цього необхідно провести на початку координат дотичну до кривої розрахункової характеристики холостого ходу. Будь-яка точка на цій дотичній характеризує критичний опір, тому що ця крива є вольт-амперною характеристикою кола збудження I_зR_з.кр = f(I_з). Отже, R_з.кр = U/I_з. Наприклад, для точки С (див. рис. 3.1) будемо мати:

                                                                                              (3.13)