2801.Электрические машины

«∞» до «3»), снять 5–6 точек характеристики, поддерживая при этом реостатом RP2 ток возбуждения постоянным. Результаты опыта занести в табл. 8.3.

Таблица 8 . 3 Внешняя характеристика генератора

4. Определение регулировочной характеристики

Регулировочная характеристика генератора представляет собой зависимость тока возбуждения от тока нагрузки при неизменном напряжении на зажимах якоря и постоянной скорости

вращения, т.е. iв = f(Ja), при U = Uн = const, n1 = nн = const.

В учебных целях достаточно определить ветвь при увеличении нагрузки и рассматривать ее как регулировочную характеристику генератора.

Опыт проводится в следующей последовательности:

–установить переключатель SA1 добавочного сопротивления RP1 силового модуля в положение «∞». В этом случае цепь якоря генератора будет разомкнута;

–установить максимальный ток возбуждения (переключатель SA2 в положение «0»), подать напряжение на обмотку возбуждения LM нажатием кнопки «SB1» модуля питания/возбуждения ДПТ и установить номинальное напряжение

Uн, при токе якоря, равном нулю, затем записать ток возбуждения для первой точки характеристики;

–переключателем SA1 реостата RP1 изменять добавочное сопротивление в цепи якоря (положение переключателя от «∞» до «3»), нагружая генератор и снимая 5–6 точек характеристики, при этом необходимо поддерживать напряжение на выходе генератора постоянным, регулируя ток возбуждения генератора (потенциометр RP2). Результаты опыта занести в табл. 8.4;

91

Таблица 8 . 4 Регулировочная характеристика генератора

– после проведения опыта остановить приводной двигатель установкой на модуле ПЧ потенциометра RP1 в положение «0» и переключателя SA2 – в среднее положение. Убрать ток возбуждения синхронного двигателя до 0, выведя потенциометр RP1 модуля силового в крайнее положение против часовой стрелки. Отключить ток возбуждения генератора (кнопка «SB2» модуля питания/возбуждения ДПТ).

Б. Генератор при параллельном возбуждении

Принципиальная схема генератора параллельного возбуждения и рабочая схема для исследования генератора представлены на рис. 8.2.

Принципиальной особенностью параллельной схемы возбуждения является то, что источником питания обмотки возбуждения является якорь генератора, т.е. ток возбуждения жестко связан с напряжением на его зажимах.

Ток якоря генератора параллельного возбуждения Ja = J + Jв, где J – ток нагрузки генератора, Jв – ток возбуждения. Рассматриваемый генератор не имеет постороннего источника возбуждения. Поэтому появление напряжения на его зажимах неизбежно связано с процессом самовозбуждения генератора постоянного тока при замкнутой цепи возбуждения и разомкнутой цепи нагрузки.

Условия самовозбуждения следующие:

а) наличие остаточного магнитного потока полюсов; б) одинаковое направление потока обмотки возбуждения и

остаточного потока;

в) сопротивление цепи возбуждения Rцв должно быть меньше критического при данной скорости вращения.

92

Перед началом работы внимательно проверяют выполнение каждого из этих условий. Для этого следует сделать пробный пуск генератора вхолостую и убедиться в возможности его самовозбуждения.

Рис. 8.2. Схема для снятия характеристик генератора постоянного тока параллельного возбуждения

В лабораторной работе на схеме (см. рис. 8.2) используются следующие модули: 1 – модуль питания стенда (МПС); 2 – модуль питания (МП); 3 – модуль питания/возбуждения ДПТ (МП ДПТ); 4 – модуль силовой (СМ); 5 – модуль преобразователя частоты (ПЧ).

Определение внешней характеристики генератора при параллельном возбуждении выполняют так же, как и для генератора с независимым возбуждением, но не при неизменном токе возбуждения, а при неизменном сопротивлении цепи возбужде-

ния: т.е. U = f(Ja), при Rцв = const, n1 = nн = const. Это объясняет-

ся спецификой питания цепи возбуждения этого генератора.

93

Характеристику снимаютв следующейпоследовательности:

–установить переключатель SA1 добавочного сопротивления RP1 силового модуля в положение «∞». В этом случае цепь якоря генератора будет разомкнута;

–установить максимальный ток возбуждения (переключатель SA2 в положение «0») и подать напряжение на обмотку возбуждения LM нажатием кнопки «SB1» модуля питания/возбуждения ДПТ;

–переключателем SA1 резисторов RP1 установить номи-

нальное напряжение Uн, получим первую точку характеристики при токе якоря равном нулю;

–изменять добавочное сопротивление в цепи якоря реостатом RP1 (положение переключателя SA1 от «∞» до «3»), снять 5–6 точек характеристики, не изменяя сопротивление RP2 в цепи возбуждения. Результаты опыта занести в табл. 8.5;

Таблица 8 . 5 Внешняя характеристика генератора параллельного возбуждения

– после проведения опыта остановить приводной двигатель установкой на модуле ПЧ потенциометра RP1 в положение «0» и переключателя SA2 в среднее положение. Убрать ток возбуждения синхронного двигателя до 0, выведя потенциометр RP1 модуля силового в крайнее положение против часовой стрелки. Отключить ток возбуждения генератора (кнопка «SB2» модуля питания/возбуждения ДПТ).

Обработка результатов испытания

1.По опытным данным (см. табл. 8.1 и 8.2) построить в одних осях характеристики холостого хода, нагрузочную и характеристический треугольник.

2.По опытным данным (см. табл. 8.3 и 8.5) построить в одних осях внешние характеристики генератора при независимом

ипараллельном возбуждении.

94

3.По опытным данным (см. табл. 8.4) построить регулировочную характеристику.

4.Определить сопротивления цепи возбуждения и его кри-

тическую величину Rкр при параллельном возбуждении генератора. Сопротивления Ra , Rв задаются.

Контрольные вопросы

1.Устройство и принцип действия генератора постоянного тока.

2.Классификация генератора постоянного тока по способу возбуждения.

3.Энергетическая диаграмма генератора постоянного тока.

4.Уравнение напряжений генератора постоянного тока.

5.Принцип самовозбуждения. Условия самовозбуждения генератора параллельного возбуждения. Критическое сопротивление цепи возбуждения.

6.Характеристики генераторов постоянного тока.

7.Построение характеристического треугольника.

8.Влияние тока якоря на распределение магнитной индукции в воздушном зазоре и основные характеристики генератора.

9.Назначение и работа дополнительных полюсов и компенсационной обмотки в машине постоянного тока.

10.Опытная оценка и настройка коммутации машины постоянного тока.

11.Способы определения положения геометрической нейтрали машины постоянного тока.

12.Как и почему будут изменяться стороны характеристи-

ческого треугольника при Ja = const и изменении тока возбуждения?

13.Чем объяснить нелинейность характеристик генератора?

14.Чем объяснить наличие точки перегиба внешней характеристики генератора с параллельным возбуждением?

15.Какой вид будет иметь внешняя характеристика генератора с параллельным возбуждением при медленном изменением сопротивления нагрузки и при внезапном коротком замыкании?

95

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 9 Разделение потерь и определение КПД электрической машины постоянного тока

Цель работы. Получение навыков в разделении потерь холостого хода и расчете КПД двигателя по опытным данным.

План работы

1. Ознакомиться с установкой и записать данные машин, аппаратов и измерительных приборов.

и потери навихревые токи pвх .

5. Определить КПД машины при номинальном режиме и сравнить сКПД, рассчитаннымпо паспортнымданным двигателя.

Общие сведения

В машине постоянного тока имеют место следующие потери: механические ( pмех ) , магнитные потери в стали ( pмг ),

электрические потери в меди якоря ( pэл ) и обмотки возбуждения ( pв ), потери в щеточном контакте ( pщ ) и потери доба-

вочные (рис. 9.1).

Потери в меди цепи якоря, обмотке возбуждения, щеточном контакте и добавочные определяются обычно расчетным путем. Потери механические и потери в стали находятся опытным путем по способу вспомогательного двигателя или, чаще, по методу холостого хода двигателя. Все потери наглядно можно представить на энергетической диаграмме двигателя постоянного тока, независимого возбуждения (рис. 9.1).

96

Исследуемая машина постоянного тока входит в состав электромашинного агрегата, включающего в себя электродвигатель постоянного тока параллельного (независимого) возбуждения М1, нагрузочную машину переменного тока М2 и импульсный датчик скорости М3.

Электродвигатель постоянного тока М1 получает напряжение питания от модуля тиристорного преобразователя ТП (3). Обмотка возбуждения LM подключается к выходу UОВ ТП (клеммы X6, X7), а обмотка якоря ДПТ подключается к выходу UТП (клеммы X4, X5) модуля тиристорного преобразователя через регулируемые активные добавочные сопротивления RP1 силового модуля.

Вякорную цепь двигателя постоянного тока для контроля

тока якоря последовательно включается амперметр Iя; для контроля напряжения якоря параллельно выходам якорной цепи включается вольтметр Uя.

Вкачестве нагрузочной машины используется асинхронный электродвигатель М2, подключенный к выходу преобразователя частоты (клеммы U, V, W). Преобразователь частоты запитывается трехфазным напряжением переменного тока от модуля питания (клеммы L1, L2, L3). Сопротивление в роторной цепи двигателя должно быть равно нулю.

Порядок выполнения работы

1. Для эксперимента собрать схему (см. рис. 9.2). Эксперимент проводится в режиме холостого хода двигателя постоянного тока.

2. Экспериментально определить кривые P0 f (iв ) при

n = const.

Опыт проводится в следующей последовательности:

− обмотка возбуждения двигателя запитывается от регулируемого источника тока. В начале работы источником тока устанавливают напряжение 250 В, что соответствует максимальному току возбуждения;

98

−сопротивление в цепи якоря полностью выведено (RP1

вположение «0»);

−к выходу питания обмотки возбуждения тиристорного преобразователяподключитьбалластное сопротивление на1000 Ом;

−запустить двигатель от тиристорного преобразователя и измерить скорость двигателя на холостом ходу при максимальном токевозбуждения и сопротивлении в якорной цепи равном нулю;

−далее, поддерживая неизменной скорость (n = 1300 об/ мин), увеличивать сопротивление в цепи якоря и уменьшать ток возбуждения источником тока. При этом фиксировать значения напряжения, тока якоря и возбуждения для 6–7 точек и заносить их в табл. 9.1;

Таблица 9 . 1 Экспериментальные данные для определения кривых P0 f (iв )

− аналогичные опыты выполнить для значения скорости двигателя n = 1200 об/мин, n = 1000 об/мин, n = 900 об/мин, соблюдая последовательность операций, описанных выше, при переходе от одного опыта к другому.

Обработка результатов испытания

1.Представить экспериментальные таблицы (см. табл. 9.1) зависимости напряжения, тока якоря, тока возбуждения для постоянной скорости 1300, 1200, 1000, 900 об/мин.

2.Вычислить механические и магнитные потери по данным каждого опыта для всех точек и занести их в табл. 9.2:

в) сумму механических и магнитных потерь P0 pмг

+ pмех Pxx pэл , Вт.

99

pмех постоянные для данной скорости, экстраполируя кривую P0 f (iв ) (рис. 9.3, a) до пересечения с осью ординат и магнитные потери pмг.

5. Используя рис. 9.3, а для различных скоростей, построить зависимости pмг f (n) и pмех f n (рис. 9.3, б, в), где

iвн Uн , Rв 340 Ом.

Rв

6. Разделить магнитные потери на гистерезис и вихревые токи, полагая, что при постоянном токе возбуждения они зависят от частоты перемагничивания. При этом стоит учитывать,

100