Генератор постоянного тока

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Исследование генератора постоянного тока с независимым возбуждением

Цель работы: Ознакомиться с конструкцией генератора, схемой его привода, аппаратурой управления и измерения; экспериментально подтвердить возможность регулирования напряжения путем изменения сопротивления регулировочного реостата; получить опытным путем характеристики генератора и оценить его свойства.

Оборудование и приборы:

- двигатель постоянного тока и генератор с независимым возбуждением;

- амперметр магнитоэлектрический в цепи возбуждения;

- амперметр магнитоэлектрический в цепи нагрузки;

- вольтметр магнитоэлектрический;

- реостат регулировочный в цепи возбуждения генератора;

- реостат для нагрузки генератора.

Ход выполнения работы:

1. Сборка схемы.

Генератор постоянного тока (ГПТ) имеет независимое возбуждение, т.е. его обмотка возбуждения электрически не соединена с обмоткой якоря и подключена к постороннему источнику постоянного тока через потенциометр R_рег..

Собрав схему по приведенной выше схеме, после проверки ее, замыкаем рубильник Р1 и запускаем приводной двигатель Д. при этом Р2 должен быть разомкнут. Затем, установив номинальную частоту вращения, потенциометром R_рег. Устанавливаем такую величину тока возбуждения I_в, при которой напряжение на выходе генератора равно номинальному. После этого замыкаем рубильник Р2 и проверяем возможность нагрузки генератора.

2. Выбран генератор независимого возбуждения, имеющий следующие номинальные данные: Р_н = 178 кВт; U_н = 230 В; I_{возб. н.} = 4,6 А; I_{я. н.} = 775 А; номинальное напряжение на зажимах обмотки возбуждения U_{в. н}. = =100 В; сопротивление обмоток якоря в нагретом состоянии r_я = 0,0181 Ом.

3. Снятие характеристик.

a) Характеристика холостогохода. Характеристика х. х. представляет собой зависимость ЭДС генератора в режиме х. х. Е₀ от тока возбуждения I_в при номинальной частоте вращения n = n_ном.

Данные для построения этой характеристики получаем следующим образом: при разомкнутом Р2 устанавливаем номинальную частоту вращения и в течение всего опыта поддерживаем ее неизменной. Затем измеряем ЭДС генератора Е_ост (ЭДС остаточного магнетизма) и, потенциометром R_рег. Постепенно увеличиваем ток возбуждения I_в до величины, при которой ЭДС генератора достигнет значения 1,15 U_ном. При этом через приблизительно одинаковые интервалы ЭДС Е₀ снимаем показания вольтметра и амперметра А и заносим в таблицу 1. Так получаем данные для построения восходящей (намагничивающей) ветви характеристики х. х. затем с помощью потенциометра постепенно уменьшаем ток возбуждения до 0 и вновь снимаем показания. Так получаем данные нисходящей (размагничивающей) ветви характеристики х. Построив обе ветви характеристики, проводим между ними среднюю линию, которую и принимаем за характеристику х. х. затем к этой характеристике проводим касательную, а из точки а, соответствующей номинальному напряжению (Е₀ - U_ном.), проводим прямую ас. Коэффициент магнитного насыщения: k_м = ас / ав. (Для машин постоянного тока k_м = 1,10 - 1,75).

Таблица 1. Характеристика холостого хода

k_м = 8,7 / 7,8 = 1,115.

б) Внешняя характеристика. Эта характеристика генератора представляет собой зависимость напряжения на выходе генератора U от тока нагрузки I_а при номинальной частоте вращения n = n_ном. = const. и неизменном токе возбуждения I_{возб. н.} = 4,6 А.

Для получения данных внешней характеристики генератора устанавливаем номинальную частоту вращения и, замкнув рубильник Р2, увеличиваем ток возбуждения и ток нагрузки до тех пор, пока генератор не окажется в режиме номинальной нагрузки: U = U_ном и I = I_а.ном. после этого постепенно разгружаем генератор, не изменяя величины тока возбуждения и поддерживая неизменной частоту вращения. При этом через приблизительно одинаковые интервалы снимаем показания амперметра и вольтметра. Показания заносим в таблицу 2. Строим характеристику.

Таблица 2. Внешняя характеристика

в) Регулировочная характеристика. Регулировочная характеристика генератора - это зависимость тока возбуждения от тока нагрузки при номинальном напряжении и номинальной частоте вращения. Данные получаем следующим образом: устанавливаем номинальную частоту вращения и возбуждаем генератор до номинального напряжения. Затем подключаем нагрузку (замыкаем Р2) и постепенно увеличиваем ток нагрузки до номинального значения. При этом ток возбуждения увеличиваем так, чтобы напряжение на выходе генератора оставалось равным номинальному. Снимаем показания.

После этого процесс ведем в обратном направлении, т.е. уменьшаем ток нагрузки вплоть до режима Х. х. и ток возбуждения так, чтобы напряжение на выходе генератора оставалось равным номинальному.

Полученные в этом случае две ветви характеристики не совпадают, что объясняется явлением гистерезиса. За регулировочную характеристику принимаем среднюю характеристику.

Выводы.

1. Полученные результаты вполне согласовываются с теоретическими моделями работы генератора постоянного тока с независимым возбуждением.

2. Восходящая ветвь характеристики х. х. расположена ниже нисходящей ветви, тот же эффект наблюдается при снятии регулировочной характеристики. Это объясняется явлением гистерезиса, возникающего в процессе намагничивания-размагничивания.

3. Степень наклона внешней характеристики к оси абсцисс - жесткость характеристики - оценивается изменением напряжения генератора при номинальной нагрузке, называемым номинальным изменением напряжения генератора.

2. Определение КПД трехфазного двухобмоточного трансформатора по методу холостого хода и работы под нагрузкой

Цель работы.

Ознакомиться с работой трехфазного двухобмоточного трансформатора и определений КПД, построение кривой КПД.

Оборудование.

- Трехфазный трансформатор:

S = 1,5 кВ А.; U₁ = 500 В; U₂ =230 В; I₁ = 3,77 А; U_К = 4,6% U_ном; f = 50 Гц.

Тип: ТС - 1,5/0,5.

- Ваттметр - 2 шт.

- Амперметр - 3 шт.

- Нагрузочный реостат - 1 шт.

- Рубильник трехполюсной - 2 шт.

- Вольтметр - 2 шт.

Порядок выполнения работы.

1. Сборка лабораторной испытательной схемы.

2. Опыт холостого хода.

Соберем схему холостого хода

Для плавного регулирования напряжения применен трехфазный регулятор напряжения РНТ. Подведенное к первичной обмотке напряжение (сторона ВН) изменяем от 0,5 U_{1 ном.} до 1,2U_1.ном. и приблизительно через одинаковые интервалы тока х. х. снимаем показания приборов и заносим их в таблицу 8.1.

При этом измеряем фазные значения напряжений, прикладывая концы соединенных проводов вольтметра к началу и концу каждой фазной обмотки трансформатора.

При холостом ходе ток проходит только по первичной обмотке, а вторичная обмотка не оказывает влияния на процессы в трансформаторе.

2. Работа трансформатора под нагрузкой.

Замыкаем рубильник Р2 и изменяем сопротивление нагрузочного реостата. Подведенное к первичной обмотке напряжение (сторона ВН) изменяем от 0,5 U_{1 ном.} до 1,2U_1.ном. и приблизительно через одинаковые интервалы тока снимаем показания приборов и заносим их в таблицу 8.1.

генератор постоянный ток трансформатор

Таблица 8.1. Зависимости з = f(Р₂) и cosц = f(Р₂)

Для расчета применялись следующие формулы:

з = Р₂ / Р₁ * 100%;

cos ц = ;

Р₂ = U₂ I₂.

Зависимость м = f(Р₂)

Выводы.

1. Неравенство токов I₁ в режиме холостого хода можно объяснить явлением магнитного насыщения магнитопровода. Измеренные ток х. х. и мощность х. х. вполне совпадает с каталожными данными: по каталогу I_хх - i_хх(%) I_{1 ном.} = 0,11 * 3,77 = 0,4В при U = 0,5 U_ном.; Р_хх = 73 Вт.

2. В трансформаторе имеют место магнитные потери Р₀ и зависят они от индукции, частоты перемагничивания и веса магнитопровода. При расчетах обычно принимают, что при неизменном напряжении эти потери с нагрузкой не меняются.

Электрические потери в проводниках обмоток изменяются пропорционально квадрату тока нагрузки.

С учетом потерь обычно КПД записывают:

З = вS_нcosц / (вS_нcosц + в²Р_кз + Р₀), где

в - I₂ / I_{2 ном.} - относительная величина тока;

Р_кз - потери короткого замыкания.

Максимальное значение КПД имеет место при в_М = 0,5 - 0,7.

При уменьшении коэффициента мощности уменьшится и КПД трансформатора.

3. Характер нагрузки влияет на КПД трансформатора: это можно объяснить, рассматривая внешнюю характеристику трансформатора и зависимость КПД от нагрузки:

Внешние характеристики трансформатора в зависимости от типа нагрузки

Коэффициент полезного действия трансформатора в зависимости от нагрузки (зависимость приведена в виде м(в))

Размещено на Allbest.ru