1507

В третьей части лабораторной работы снять характеристики короткого замыкания Ik f (iв ) при U 0 для трехфазного, двухфазного и однофазного короткого замыкания.

1. Снятиехарактеристиктрехфазногокороткогозамыкания

Опыт проводится в следующей последовательности:

−отключить фазорегулятор от ключа К и замкнуть освободившиеся зажимы накоротко;

−замкнуть ключом К накоротко три фазы генератора;

–тумблер SA4 перевести в положение «Пуск» и потенциометром RP2 установить частоту вращения электрических машин

1500 об/мин;

–включить кнопку «Сеть» блока возбуждения модуля «Электрические машины»;

− увеличивая ток возбуждения, записать 3–4 значения тока

статора I Ik и iв в табл. 11.5. Ток статора не должен превышать Ik 1,2Iн.

Таблица 1 1 . 5 Характеристики короткого замыкания.

2. Снятие характеристик двухфазного и однофазного короткого замыкания

Опыт проводится в следующей последовательности:

−уменьшить ток возбуждения СГ до нуля и отключить ключ К, замкнуть на нем две фазы накоротко, замкнув ключ К, снять характеристику двухфазного короткого замыкания.

−уменьшить ток возбуждения СГ до нуля и отключить ключ К, замкнуть одну из фаз на нулевую точку обмотки СГ, замкнув ключ К, снять характеристику однофазного короткого замыкания.

121

Характеристики двухфазного и однофазного короткого замыкания снимают аналогично трехфазному короткому замыканию. При однофазном и двухфазном коротких замыканиях значение тока статора не должно превышать Ik (0,25÷0,3)Iн .

Обработка результатов испытания

1. Определениеактивного сопротивленияобмоткистатора

Производится в следующей последовательности:

а) измерить тестером сопротивление фазы статора R и привести к условной температуре t 75 :

где t − температура окружающей среды;

б) найти активное сопротивление обмотки статора:

R KфR75 ,

где Kф − коэффициент, учитывающий вытеснение тока. Для машин малой мощности Kф 1,03...1,05 .

2. Построение характеристик генератора

Все характеристики строятся в относительных единицах:

За номинальный ток возбуждения принимается ток, создающий номинальное напряжение при холостом ходе генератора.

А. Построить в общих осях координат:

− характеристику холостого хода U0* f (iв* ) по данным

табл. 11.1 и нормальную характеристику холостого хода по данным табл. 11.6. Сравнить эти характеристики;

− нагрузочные характеристики U * f (iв* ) при cos 1 и cos 0,2 по данным табл. 11.2.

122

Таблица 1 1 . 6 Нормальная характеристика холостого хода

cos 0,2 нагрузок.

В. Построить в общих осях координат регулировочные характеристики iв* f (I * ) при cos 1 и cos 0,2 .

Г. Построить в общих осях координат характеристики трехфазного, двухфазного и однофазного короткого замыкания

Ik* f (iв* ) .

Примечание. При наличии остаточного потока перенести ось координат в точку пересечения характеристики с осью абсцисс.

3. Определение индуктивных сопротивлений генератора

С помощью характеристики холостого хода, индукционной нагрузочной характеристики и характеристического треугольника определить для номинальной нагрузки I Iн :

−индуктивноесопротивлениерассеянияобмоткистатора: X ;

−продольное и поперечное синхронное сопротивление: Xd

иXq 0,6Xd ;

−продольное и поперечное сопротивления реакции якоря:

Xad Xd X , Xaq Xq X .

4. Построение векторной диаграммы ЭДС для номинальной нагрузки при cos 0,8 , 0 без учета насыщения магнит-

ной цепи

Порядок построения диаграммы:

− из начала координат построить векторы U и I ;

123

− построить вектор OA , равный ЭДС генератора при нагрузке:

E U Ir1 jI X ;

− из точки A на продолжении вектора jIX построить вектор AB , равный jIXaq . Прямая OB определяет направление (но

не величину) вектора ЭДС холостого хода E0 и угол ;

− вычислить продольную и поперечную составляющие тока статора:

Id I sin , Id I cos ,

где − угол между током I и ЭДС − E0 ;

− из точки A опустить перпендикуляр на вектор E0 . Получим отрезок:

AD Eaq jIq Xaq ;

−из точки D отложить отрезок DB , совпадавший по фазе

свектором E0 , равный продольной ЭДС реакции якоря ( Ead ) :

DB Ead jId Xad ;

− ЭДС холостого хода генератора:

E0 E Eaq Ead U0 измеряется вектором OE.

5. Определение изменения напряжения генератора при сбросе нагрузки:

U U0 Uн 100 .

Uн

6. Определение коэффициента Kокз:

124

Контрольные вопросы

1.Опишите принцип работы и устройства синхронного генератора.

2.Какие способы улучшения форм кривой ЭДС синхронного генератора вам известны?

3.Что называется реакцией якоря (статора) в синхронной машине?

4.Почему МДС реакции якоря синхронной машины с явнополюсным ротором раскладывают на продольную и поперечные составляющие?

5.В каких случаях в синхронном генераторе имеет место продольный, поперечный поток реакций якоря?

6.Что называется продольным и поперечным синхронным сопротивлением машины?

7.Почему продольное синхронное сопротивление машины больше поперечного?

8.Объясните разницу в нагрузочных и внешних характери-

стиках синхронного генератора при активной, индуктивной

иемкостной нагрузках.

9.Объясните прямолинейность характеристики короткого замыкания.

125

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 12 Испытание трехфазного синхронного двигателя

Цель работы. Изучение принципа действия и устройства синхронного двигателя, экспериментальное получение U-образных и рабочих характеристик.

План работы

1.Знакомство с установкой, машинами, приборами. Запись паспортных данных.

2.Сборка схемы и проверка ее работоспособности.

3.Снятие U-образных характеристик синхронного двигате-

ля I f (iв ) при P2 0 и P2 0,5Pн .

4. Снятие рабочих характеристик синхронного двигателя

I, P1, M , cos , f (P2 ) .

Рис. 12.1. Схема электрическая принципиальная для исследования синхронного двигателя

126

На рис. 12.1 приведена принципиальная электрическая схема опыта. На схеме приняты следующие обозначения: ОВД – обмотка возбуждения генератора; Г – якорь генератора; W – трехфазный измеритель мощности.

Рис. 12.2. Схема соединения модулей стенда для исследования синхронного двигателя

В лабораторной работе на схеме (рис. 12.2) используются следующие модули: 1 – модуль питания/возбуждения ДПТ; 2 – модуль питания стенда (МПС); 3 – модуль питания (МП); 4 – модуль силовой (СМ); 5 – модуль измерителя мощности.

Порядок выполнения работы

1. Снятие U-образной характеристики I f (iв ) при P2 0 (холостой ход двигателя)

127

Опыт проводится в следующей последовательности:

−собрать схему для опытов (см. рис. 12.2);

−зашунтировать обмотку возбуждения сопротивлением Rг (тумблер в положении 2 – «резистор»);

– включить автоматический выключатель QF1 силового модуля;

−с помощью модуля питания (кнопка SB3) подать напряжение на зажимы двигателя, после чего двигатель должен разогнаться до подсинхронной скорости;

−включить кнопку «Сеть» блока возбуждения силового модуля;

−подать напряжение в цепь возбуждения СД переключением тумблера в положение 1 – «источник»;

−увеличивая ток возбуждения убедиться, что двигатель втянулся в синхронизм;

−плавно регулируя ток возбуждения двигателя, убедиться, что с ростом тока возбуждения ток статора вначале уменьшается, а затем, пройдя минимальное значение, возрастает;

−изменяя ток возбуждения двигателя от минимального

значения до возбуждения, соответствующего току статора I 2 A , записать в табл. 12.1 показания напряжения, мощности

и тока статора с измерителя мощности для 7–8 значений тока возбуждения, тщательно найти ток возбуждения, соответствующий минимальному току статора.

Таблица 1 2 . 1

U-образные характеристики

P2 0,5Рн

128

Опыт проводится в следующей последовательности:

−установить ток возбуждения синхронного двигателя, соответствующий минимальному значению тока статора;

−замкнуть якорную цепь генератора постоянного тока (см. рис. 12.2) и установить сопротивление RP1 в положение ∞;

−с помощью модуля возбуждения подать на обмотку возбуждения генератора постоянного тока напряжение. Установить сопротивление RP2, соответствующее номинальному напряжению генератора;

−переключить сопротивление RP1 в якорной цепи генера-

тора, нагрузив при этом синхронный двигатель до P2 0,5Рн . При такой нагрузке двигатель потребляет из сети мощность

P1 0,75Рн ;

− не меняя нагрузки двигателя, снять U-образную характеристику аналогично характеристике, снятой при холостом ходе. Ток статора не должен превышать 1,5Iн . Особенно внимательно

снять показания приборов при минимальном токе статора. Данные замеров занести в табл. 12.1;

− разгрузить двигатель, установить сопротивление RP1 в положение ∞.

3. Снятие рабочих характеристик синхронного двигателя

I, P1, M , cos , f (P2 ) при U const , iв const

Производится в следующей последовательности:

−установить ток возбуждения двигателя, соответствующий току статора при cos 1;

−с помощью модуля возбуждения подать на обмотку возбуждения генератора постоянного тока напряжение. Установить сопротивление RP2, соответствующее номинальному напряжению генератора. Ток возбуждения поддерживать постоянным;

−записать в табл. 12.2 показания токов, напряжений, мощности и угла нагрузки для режима холостого хода;

129

− переключая сопротивление RP1 в якорной цепи генератора постоянного тока, нагружать синхронный двигатель до тока статора I 1,2Iн . Записать в табл. 12.2 показания токов, напря-

жений, мощности и угла нагрузки для 5–7 точек; После проведения опытов привести модули стенда в от-

ключенное состояние.

Таблица 1 2 . 2 Рабочие характеристики синхронного двигателя

Обработка полученных результатов

1. В общих осях координат построить I f (iв ) , cos f (iв ) , для P 0 и P 0,5Pн :

любого тока возбуждения.

2. Построить рабочие характеристики синхронного двига-

теля I, P1, M2 , n, , cos f (P2 ) .

Для построения характеристик выполнить расчеты и занести их в табл. 12.3:

P0 3I02 R1.

−потери в обмотке статора при нагрузке: pэл 3I12 R1 ;

− мощность на валу: P2 P1 ( pмг pмех pдоб ) pэл ;

− коэффициент полезного действия P2 ;

P1

130