Правила техники безопасности. Правила выполнения работ

Правила выполнения работ

Общие положения

1. Лабораторные работы выполняются фронтальным методом, т.е. все студенты одновременно выполняют одну и ту же работу.

2. Работы производятся бригадами по 3 – 4 человека. За каждой бригадой закрепляется определенный стенд.

3. К началу занятия бригада должна находиться на рабочем месте. Опоздавшие к выполнению работы не допускаются.

4. К выполнению лабораторных работ допускаются студенты, прошедшие инструктаж по технике безопасности.

5. Студенты должны быть подготовлены к выполнению очередной лабораторной работы: необходимо изучить соответствующие разделы методического руководства и учебника.

6. Каждая бригада должна иметь свою рабочую тетрадь из клетчатой бумаги, в которую заносятся: технические данные машин, приборов и аппаратов; схемы (если они отличаются от схем, данных в методическом руководстве); таблицы с опытными данными; замечания по ходу выполнения работы.

7. Студентам запрещается без разрешения преподавателя переносить приборы и аппараты с соседних стендов, производить какие – либо переделки в машинах, аппаратах и приборах.

8. Во время работы не допускаются переходы с одного стенда на другой.

9. К выполнению следующей работы студент допускается лишь после сдачи отчета по предыдущей работе.

10. Студенты, нарушившие правила техники безопасности, от выполнения лабораторных работ отстраняются.

Сборка схемы.

7. Перед сборкой схемы необходимо прежде всего ознакомиться с машинами и записать их технические данные в рабочую тетрадь. Затем следует выбрать нужные для данной работы приборы и аппараты из числа имеющихся на стенде.

8. Переносные измерительные приборы, регулирующие и вспомогательные аппараты должны быть расположены таким образом, чтобы схема была простой, наглядной и удобной для сборки, а снятие показаний приборов и регулировка исследуемых величин не требовали лишних или затруднительных движений.

9. Сборку схемы следует производить в следующем порядке: сначала собираются главные (токовые) цепи, начиная с одного зажима источника питания и кончая другим. Затем проводами меньшего сечения присоединяются вспомогательные параллельные цепи. При сборке схемы не следует перепутывать провода, перекрывать проводами шкалы приборов и т.п.

10.При обнаружении в процессе сборки схемы неисправностей в машинах, приборах, аппаратах или проводах необходимо сообщить об этом преподавателю или лаборанту.

11.По окончании сборки схема проверяется членами бригады и предъявляется преподавателю или лаборанту для получения разрешения на включение.

БЕЗ РАЗРЕШЕНИЯ ВКЛЮЧЕНИЕ СХЕМЫ ПОД НАПРЯЖЕНИЕ ЗАПРЕЩАЕТСЯ.

Выполнение эксперимента.

1. Перед снятием какой – либо характеристики необходимо предварительно (без записи показаний приборов) быстро провести опыт, чтобы определить границы характеристики и интервалы между отдельными замерами.

2. Показания приборов во время эксперимента записываются чернилами в рабочей тетради. На основании этих данных строятся соответствующие графики. Полученные данные анализируются и сопоставляются с данными теории.

3. Показания приборов записываются с тремя значащими цифрами (например, напряжение 227 В, ток 2, 48 А и т.д.). В тех случаях когда измеряемая величина содержит ноль целых, то после запятой берется два десятичных знака (например, ток 0, 39 А).

4. Если работа состоит из нескольких разделов, требующих изменений в схеме, то прежде, чем изменять схему, надо показать данные по предыдущему разделу преподавателю и получить от него разрешение на переделку схемы.

5. После завершения работы рабочая тетрадь со всеми материалами по данной работе предъявляется преподавателю для окончательного просмотра и подписи.

6. Схема разбирается только с разрешения преподавателя после просмотра и подписи рабочих тетрадей.

7. После разборки схемы все оборудование и провода убираются и на стенде наводится порядок.

Оформление отчета.

Отчет по работе составляется на основе полученных при эксперименте данных.

Отчет о выполненной работе должен содержать:

цель испытаний;

номинальные (паспортные) данные машин и приборов;

принципиальные схемы, по которым производился опыт;

таблицы с опытными данными;

таблицы с расчетными данными;

выводы по работе.

Отчеты выполняются чернилами на стандартных листах бумаги, чисто и аккуратно.

Паспортные данные приборов заносятся в таблицу.

№ п/п	Наименова- ние	Фабрич- ный номер	Тип	Система	Класс точ- ности	Предел изме- рения	Цена деления
1 2

Графическая часть отчета выполняется на миллиметровой бумаге карандашом с помощью линейки, циркуля и лекала. Выполнение схем и графиков от руки не допускается. Чертежи наклеиваются на листы отчета в соответствии с текстом.

При построении графиков необходимо соблюдать следующие правила:

масштабные шкалы на обеих координатных осях должны быть равномерными и цену деления шкалы следует принимать кратной 1, 2

или 5;

если несколько величин зависят от одного и того же аргумента, то они изображаются на одном графике. При этом слева от оси ординат строят дополнительные масштабные шкалы;

результаты измерений и расчетов наносятся на график в виде точек, кружков и звездочек. Численные значения координат этих точек на шкалы не наносятся;

в результате опыта на графике всегда получается больший или меньший разброс точек по отношению к идеальной кривой. Все точки, соответствующие экспериментальным данным, должны быть четко отмечены на графике, а кривая проводится плавно между этими точками по возможности близко к каждой из них. Образец оформления графика показан ниже.

Полностью оформленный отчет представляется преподавателю для проверки.

Отчеты, признанные преподавателем неудовлетворительными, возвращаются для переделки и исправления.

Правильно оформленные отчеты подлежат защите, в процессе которой студент должен дать исчерпывающие пояснения по отчету и ответить на контрольные вопросы к данной теме.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1.

Цель работы

Ознакомиться с устройством и конструкцией однофазного трансформатора. Опытным путем исследовать работу трансформатора при холостом ходе и под нагрузкой.

2.Домашнее задание

Пользуясь учебником и конспектом, изучите материал по однофазным трансформаторам. Особое внимание обратите на следующие разделы: принцип действия трансформатора; физические процессы, происходящие в трансформаторе при холостом ходе и при нагрузке; потери и к.п.д. трансформатора. Подготовьте ответы на контрольные вопросы по данной работе.

3. Рабочее задание

1. Ознакомить с устройством данного трансформатора и записать его паспортные данные в таблицу 1.

Таблица 1

Фабричный номер	Тип	Номинальная мощность, ВА	U_1H В	U_2H В	I_1H А	I_2H А	K

Номинальные значения тока в первичной и вторичной обмотках трансформатора определяются по формулам:

; ,

где S_H – номинальная мощность трансформатора;

U₁_H, U₂_H – номинальные значения первичного и вторичного

напряжений.

Коэффициент трансформации трансформатора К=U₁_H/U₂_H.

2. Выбрать электроизмерительные приборы в соответствии с паспортными данными исследуемого трансформатора. Записать паспортные данные приборов в таблицу, показанную на стр. 3. Обозначить приборы на стенде в соответствии со схемой рис. 1.

3. Для исследования трансформатора в режиме холостого хода и под нагрузкой собирается электрическая цепь по схеме, приведенной на рис. 1. На этой схеме приняты следующие обозначения:

Тр – испытуемый трансформатор; ТТ – измерительный трансформатор тока; R_H – сопротивление нагрузки; B1 – выключатель.

Во вторичной цепи испытуемого трансформатора амперметр и токовая катушка ваттметра включаются через трансформатор тока, коэффициент трансформации которого К_I изменяется путем перестановки штекера. Сопротивление нагрузки ( R_H ) состоит из отдельных секций, которые включаются и отключаются с помощью тумблеров.

4. Исследование трансформатора начинается с режима холостого хода. При выключенных тумблерах выключателем В1 подается напряжение на первичную обмотку трансформатора. Показания всех приборов при опыте холостого хода заносятся в таблицу 2.

Таблица 2

№ за- меров	U₁, В	I₁, А	W₁, дел.	U₂, В	I₂, А	W₂, дел.	К_I	Примечание
								С_W1= C_W2=

Для определения цены деления ваттметров ( С_W₁ и C_W₂)необходимо предел измерения по току умножить на предел измерения по напряжению и разделить на число делений шкалы прибора.

5. Увеличивая нагрузку трансформатора за счет подключения необходимого числа секций R_H, снимают показания приборов еще 5 – 6 раз. Величину нагрузки удобно контролировать по показаниям амперметра во вторичной цепи трансформатора. Интервал между точками принимается равным примерно 0, 2 I₂_H. Максимальное значение тока в процессе опыта не должно превышать 1, 25 I₂_H. Результаты исследования трансформатора под нагрузкой также заносятся в таблицу 2.

6. По результатам эксперимента рассчитываются следующие величины:

активная мощность первичной обмотки трансформатора

ток и активная мощность вторичной обмотки трансформатора

;

полная мощность трансформатора

коэффициент мощности и к.п.д. трансформатора

;

Результаты заносятся в таблицу 3.

Таблица 3

№ за- меров	P₁, Вт	I₂, А	P₂, Вт	S₁, ВА	cosφ	η	Примечания

7. По данным таблицы 2 режима холостого хода рассчитывается коэффициент трансформации К. Полученный коэффициент трансформации сравнивается с имеющимся в таблице 1 значением, вычисленным по паспортным данным трансформатора.

8. По данным таблиц 2 и 3 в общих осях строятся на графиках следующие характеристики:

P₁, cosφ и η =f(P₂) и I₁, U₁, U₂=f (I₂)

Сравниваются характеристики, полученные экспериментальным путем, с теоретическими и делаются выводы по работе.

4. Контрольные вопросы

Устройство и принципы действия однофазного трансформатора.

Какие электродвижущие силы индуктируются в обмотках трансформатора и от чего они зависят?

Режим холостого хода трансформатора.

Работа трансформатора под нагрузкой.

Как изменяются токи в обмотках трансформатора при изменении нагрузки и почему?

Показать на графике и объяснить внешнюю характеристику трансформатора.

Почему потери в стали не зависят от нагрузки трансформатора?

Показать на графике и объяснить зависимость к.п.д. от нагрузки.

Как зависят от нагрузки потери в обмотках трансформатора?

Почему сердечник трансформатора выполняется из листовой электротехнической стали?

Литература

1. Электротехника. Под редакцией проф. В.Г. Герасимова. «Высшая школа», 1985, с.237 – 247, 253 – 256.

2. Борисов Ю.М. и др. Электротехника. «Энергоатомиздат», 1985, с.301 – 321, 329 – 330.

Лабораторная работа № 2

Трансформатора

1. Цель работы

Изучение устройства трехфазного трансформатора и исследование его свойств путем проведения опытов холостого хода и короткого замыкания.

2. Домашнее задание

Пользуясь учебником и конспектом, изучите материал по трехфазным трансформаторам. Подготовьте ответы на контрольные вопросы по данной работе.

Внимательно прочитайте методические задания к данной работе. Ознакомьтесь с электрическими схемами испытания трансформатора в режимах холостого хода и короткого замыкания. Обдумайте порядок проведения опыта. Начертите в рабочей тетради таблицы 1, 2, 3, 4.

3. Рабочее задание

1. Ознакомиться с устройством исследуемого трехфазного трансформатора и записать его паспортные данные в таблицу 1.

Таблица 1

Фабричный номер

Тип

Номиналь-

ная мощность,

кВА

При соединении

U_1H В

U_2H В

I_1H А

I_2H А

При соединении в звезду номинальные значения тока в первичной и вторичной обмотках трансформатора определяются по формулам:

;

где S_H – номинальная мощность трансформатора;

U₁_H, U₂_H – номинальные значения линейных напряжений первичной и вторичной цепи.

Выбрать электроизмерительные приборы в соответствии с паспортными данными исследуемого трансформатора. Записать паспортные данные приборов в таблицу, показанную на стр. 3. Обозначить приборы в соответствии со схемой рис. 1.

Для испытания трансформатора собирается цепь по схеме, приведенной на рис. 1. К зажимам А, В и С обмотки высшего напряжения (первичной) подводят напряжение 380 В. Амперметры и токовые обмотки ваттметров включаются через трансформаторы тока.

Опыт холостого хода проводится по схеме (см. рис. 1). Вторичная обмотка исследуемого трансформатора при этом опыте должна быть разомкнута. Перед включением схемы первичные обмотки трансформаторов тока шунтируются. Выключателем В1 подается напряжение на первичную обмотку исследуемого трансформатора. Снимаются шунты с трансформаторов тока и записываются показания всех приборов в таблицу 2.

При записи показаний ваттметров необходимо учитывать знак показаний (+ или - ).

рис. 1.

U₁, В	U₂, В	I_А, А	I_В, А	I_С, А	W₁, дел	W₂, дел	С_W, Вт/дел	К_I	К

Следует обратить внимание, что ток холостого хода средней фазы I_В будет значительно меньше токов крайних фаз вследствие более короткого пути магнитного потока этой фазы.

По данным таблицы 2 рассчитываются:

коэффициент трансформации

мощность холостого хода

, Вт

ток холостого хода

коэффициент мощности в режиме холостого хода

Активная мощность, потребляемая трансформатором при холостом ходе, расходуется на потери в стали трансформатора, так как потери в меди первичной обмотки от тока холостого хода ничтожны, т.е.

Р₀= Р_с

6. Опыт короткого замыкания проводится также по схеме

(см. рис. 1), в которую вносятся следующие изменения:

зажимы вторичной обмотки а, в и с замыкаются накоротко проводниками большого сечения (см. рис. 1, схема справа);

изменяются пределы измерения напряжения ваттметров и вольтметра и коэффициент трансформации трансформатора тока;

к первичной обмотке трансформатора подводится пониженное напряжение, чтобы токи в обмотках были примерно равны номинальным.

Включив трансформатор на пониженное напряжение U₁_K, записывают показания приборов в табл. 3.

I_А, А	I_В, А	I_С, А	U₁_К, В	W₁, дел	W₂, дел	С_W, Вт/дел	К_I

На основании опытных данных определяется ток и мощность короткого замыкания:

, А;

, Вт,

Коэффициент мощности при коротком замыкании

Если опыт проводится при , то мощность короткого замыкания пересчитывается на номинальный ток

, Вт

Мощность, потребляемая трансформатором при коротком замыкании, расходуется на потери в меди обеих обмоток, так как в связи с резким понижением напряжения магнитный поток, а следовательно, и потери в стали трансформатора очень малы.

7. Зависимость к.п.д. трансформатора от нагрузки определяется расчетным путем. При этом величину нагрузки трансформатора удобно характеризовать коэффициентом загрузки

При значениях коэффициента загрузки трансформатора, равных 0, 25; 0, 5; 0, 75; 1, 0 и 1, 5 рассчитываются:

полезная мощность

, Вт,

потери в обмотках

, Вт,

потребляемая мощность

, Вт

коэффициент полезного действия трансформатора

Расчеты выполняются при cosφ ₂= const. Значение коэффициента мощности задается преподавателем.

Результаты расчета сводятся в таблицу 4.

Таблица 4

β	P₂, Вт	P_M, Вт	P₁, Вт	η	Исходные данные
0 0, 25 0, 5 0, 75 1, 0 1, 5 β _опт					P₀= Вт P_КН= Вт cosφ ₂=0, 8

Особо определяется оптимальный коэффициент загрузки, при которой к.п.д. будет максимальным. Это имеет место при равенстве потерь в обмотках и стали трансформатора. То есть при

откуда

Полученное значение β _опт также заносится в табл. 4 и по нему определяется η _max.

По табл. 4 строится характеристика и на ней указывается точка номинального режима работы трансформатора.

4. Контрольные вопросы

Устройство и способы охлаждения трехфазных трансформаторов.

Схемы соединения обмоток трансформатора.

Почему ток холостого хода средней фазы меньше токов крайних фаз?

Чем отличается опыт короткого замыкания трансформатора от аварийного короткого замыкания?

Почему в опыте короткого замыкания значительно снижают напряжение на первичной обмотке трансформатора?

Какими потерями можно пренебречь в опыте холостого хода и почему?

Какими потерями можно пренебречь в опыте короткого замыкания и почему?

Какой вид имеет зависимость к.п.д. от нагрузки и почему?

Зависит ли коэффициент трансформации трехфазного трансформатора от схемы соединения обмоток?

Литература

1. Электротехника. Под редакцией проф. В.Г. Герасимова. «Высшая школа», 1985, с.248 – 250.

2. Борисов Ю.М. и др. Электротехника. «Энергоатомиздат», 1985, с.322 – 336.

Лабораторная работа №3

Цель работы

Ознакомиться с особенностями устройства трехфазного асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором и исследовать свойства этого двигателя путем снятия рабочих характеристик.

2. Домашнее задание.

Пользуясь учебником и конспектом лекций, изучите материал по трехфазным асинхронным электродвигателям. Обратите особое внимание на следующие разделы: устройство двигателя, условия создания вращающегося магнитного поля; принцип действия; от чего зависят и с какой частотой изменяются электродвижущие силы и токи в обмотках статора и ротора; вращающий момент и механическая характеристика двигателя; потери и энергетическая диаграмма двигателя; коэффициент полезного действия и коэффициент мощности; пуск, реверс, торможение и регулирование скорости.

Подготовьте ответы на контрольные вопросы по данной работе.

Внимательно порочитайте методические указания к данной лабораторной работе. Ознакомьтесь с принципиальной электрической схемой лабораторной установки, показанной на рис. 1, и уясните назначение каждого элемента схемы. Продумайте порядок выполнения работы. Начертите в рабочей тетради таблицы 1 и 2.

3. Рабочее задание

1. Ознакомиться с устройством асинхронного короткозамкнутого двигателя и нагрузочной машины. Записать их паспортные данные в таблицу 1.

Таблица 1

Тип	U₁_К, В	I_С, А	P₂, Вт	n_H, об/мин	М_Н, Вт	η _н	сosφ _н	Приме- Чание

В этой таблице для асинхронного двигателя указываются номинальные значения тока и линейного напряжения при соединении обмоток в звезду. Номинальный вращающий момент машины вычисляется по формуле , где М (Нм), Р (Вт), n (об/мин).

2. Выбрать электроизмерительные приборы в соответствии с паспортными данными асинхронного двигателя и нагрузочной машины. Записать паспортные данные приборов в таблицу, показанную на стр. 3. Обозначить приборы на стенде в соответствии с таблицей 2.

3. Для исследования асинхронного двигателя собирается электрическая цепь согласно рис. 1. Обмотка статора двигателя соединяется звездой и подключается с помощью выключателя В1 к трехфазной сети с линейным напряжением 380 В.

Вал исследуемого асинхронного электродвигателя механически соединен с валом генератора постоянного тока. С помощью этого генератора создается механическая нагрузка (момент сопротивления) на валу исследуемого асинхронного электродвигателя.

Обмотка возбуждения генератора подключается к сети постоянного тока напряжением 230 В. По этой обмотке протекает постоянный ток и создает основное магнитное поле генератора. При этом из сети потребляется электрическая энергия, которая на сопротивлении обмотки возбуждения полностью преобразуется в тепловую энергию и рассеивается в окружающую среду.

Асинхронный двигатель потребляет из трехфазной сети электрическую энергию и преобразует ее в механическую. Механическая энергия с вала двигателя передается на вал генератора. Генератор преобразует механическую энергию в электрическую. На сопротивлениях якорной цепи электрическая энергия, выработанная генератором, преобразуется в тепловую и рассеивается в окружающую среду.

4. В процессе преобразования механической энергии в электрическую генератор создает электромагнитный момент, который препятствует вращению асинхронного двигателя. Величина этого момента зависит от значения тока в обмотке якоря генератора. Момент сопротивления на валу асинхронного двигателя несколько больше электромагнитного момента генератора, что обусловлено влиянием сил трения. В установившихся режимах работы при постоянной скорости ротора вращающий момент асинхронного двигателя равен моменту сопротивления.

Режим холостого хода асинхронного двигателя создается путем отключения всех секций сопротивления R_H. При этом ток в обмотке якоря и электромагнитный момент генератора равны нулю и асинхронный двигатель развивает небольшой вращающий момент, необходимый для преодоления сил трения.

Увеличение нагрузки на валу асинхронного двигателя осуществляется путем подключения соответствующего числа секций R_H. При этом сопротивление нагрузки генератора уменьшается, а ток обмотке якоря и электромагнитный момент генератора увеличиваются. Следовательно, возрастет и момент сопротивления на валу асинхронного двигателя.

5. Пуск асинхронного двигателя производится подключением обмотки статора на полное напряжение сети 380 В. Пусковой ток двигателя в 5 раз больше номинального, а измерительные приборы выбраны по номинальным данным, поэтому чтобы не повредить приборы, амперметр и токовые катушки ваттметров на время пуска необходимо шунтировать.

6. Реверсирование асинхронного двигателя осуществляется путем изменения направления вращения магнитного поля. Для этого изменяют чередование фаз подводимого напряжения, меняя местами два любых проводника, питающих статор двигателя и наблюдают за направлением вращения ротора.

7. Рабочие характеристики асинхронного двигателя снимаются следующим образом. Зашунтировав амперметр и токовые катушки ваттметров запускают асинхронный двигатель. Проверяют направление вращения двигателя (оно должно совпадать с указанным на стенде).

Тумблерами отключают все секции сопротивления R_H и подают постоянное напряжение 230 В на обмотку возбуждения генератора. Убедившись, что ток в якорной цепи генератора равен нулю, записывают показания всех приборов в таблицу 2. Скорость вращения двигателя измеряется тахометр.

Затем, увеличивая нагрузку на валу двигателя путем включения необходимого числа секций R_H снимают показания приборов еще 5 – 6 раз. Величину нагрузки можно контролировать по величине тока в якорной цепи генератора. Интервал между точками принимается равным примерно 0, 2 I_H. В процессе опыта максимальные значения токов генератора и двигателя не должны превышать 1, 25 I_H.

Таблица 2

№ за- мера	I₁, А	W, дел.	U_г, В	I_г, А	n, об/мин	Примечание
						U₁= В С_W= Вт/дел

По данным табл. 2 определяются:

Мощность, потребляемая двигателем из сети,

, Вт,

полезная мощность генератора постоянного тока

, Вт,

мощность, передаваемая от двигателя к генератору (полезная мощность двигателя),

, Вт,

(значения к.п.д. генератора η _г берутся из графика η _г=f (P_г), который строится на основании таблицы 3. При этом номинальная мощность генератора берется из таблицы 1);

момент на валу двигателя

, Нм,

где P₂(Вт) и n (об/мин);

скольжение

коэффициент мощности двигателя

;

к.п.д. двигателя

Результаты расчетов сводят в таблицу 4.

Таблица 3

P_г/P_н	0, 2	0, 4	0, 6	0, 8	1, 0	1, 2	1, 4
η _г	0, 73	0, 79	0, 8	0, 78	0, 76	0, 72	0, 68

Таблица 4

№ то-чек	P₁, Вт	P_г, Вт	η _г	P₂, Вт	S	n, об/мин	М, Нм	cosφ	η _д	Приме- чание
										n₀= об/мин

По данным табл. 4 в общих координатных осях строятся характеристики P₁, P₂, I₁, n, S=f(M) и η, cosφ = f(P₂).

Характеристики, полученные экспериментальным путем, сравниваются с теоретическими и делаются выводы по работе.

4. Контрольные вопросы

Устройство асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.

Почему статор и ротор выбираются из отдельных изолированных друг от друга стальных пластин?

Какие условия необходимы для создания вращающегося магнитного поля?

От каких величин зависит частота вращения магнитного поля?

Принцип действия асинхронного двигателя. Почему двигатель называется асинхронным?

Что характеризует скольжение и как оно зависит от скорости вращения ротора?

От каких величин зависят ЭДС, индуцируемые в обмотках статора и ротора?

Какова связь между частотой тока ротора и частотой сети?

От каких величин зависит ток ротора?

Какими способами можно регулировать частоту вращения ротора?

Показать на графике и объяснить механическую характеристику двигателя.

Нарисовать и объяснить энергетическую диаграмму двигателя.

Как зависят от нагрузки к.п.д. и cosφ?

Почему при отсутствии нагрузки на валу двигателя ток статора не равен нулю?

Каким образом влияет изменение нагрузки на валу двигателя на токи ротора и статора?

Литература

1. Электротехника. Под редакцией проф. В.Г. Герасимова. «Высшая школа», 1985, с.387 – 407.

2. Борисов Ю.М. и др. Электротехника. «Энергоатомиздат», 1985, с.401 – 455.

Лабораторная работа № 4

Исследование генератора постоянного тока независимого
и параллельного возбуждения

Цель работы

Ознакомиться с устройством генератора независимого и параллельного возбуждения и исследовать его свойства путем снятия характеристики холостого хода и внешней характеристики.

при I_я= 0; при I_b= const

Домашнее задание

Пользуясь учебниками и конспектами лекций, изучите устройство, принцип действия и характеристики генератора независимого и параллельного возбуждения. Особое внимание обратить на следующие вопросы: устройство генератора и его конструкция; назначение отдельных элементов генератора; зависимость ЭДС генератора от магнитного потока и тока возбуждения; влияние реакции якоря на напряжение генератора независимого возбуждения; факторы, влияющие на вид внешней характеристики генератора независимого возбуждения; условия возбуждения генератора параллельного возбуждения; факторы, влияющие на вид внешней характеристики генератора параллельного возбуждения; области применения генераторов независимого и смешанного возбуждения.

Подготовьте ответы на контрольные вопросы по данной работе.

Внимательно прочитайте методические указания в данной лабораторной работе. Ознакомьтесь с принципиальными электрическими схемами лабораторной установки, показанной на рисунках 1 и 2, и уясните назначение каждого элемента схемы. Начертите в рабочей тетради таблицы 1, 2, 3, 4.

Рабочее задание

1. Ознакомиться с устройством генератора независимого возбуждения и приводного асинхронного двигателя. Записать их паспортные данные в таблицу 1.

Таблица 1

Тип	Фаб- ричный номе	U_Н, В	I_H, А	Р_Н, Вт	n_H, об/мин	η _н	сosφ _н

2. В соответствии с номинальными данными генератора постоянного тока выбрать электроизмерительные приборы и записать их паспортные данные в таблицу.

3. Для исследования генератора независимого возбуждения собирается электрическая схема, приведена на рис. 1.

Генератор постоянного тока приводится во вращение асинхронным двигателем (АД). Обмотка возбуждения генератора питается от источника напряжения U_в=115 В. Через реостат R₁, включенный по схеме потенциометра. Это позволяет регулировать ток возбуждения от нуля до максимального значения.

Сопротивление предназначено для изменения тока нагрузки генератора. Амперметры А₁ и А₂предназначены для измерения тока возбуждения и тока якорной цепи. Вольтметр V измеряет напряжение на зажимах генератора.

4. Снять характеристику холостого хода генератора независимого возбуждения. Для этого, при включенных тумблерах изменяют ток возбуждения I_в и измеряют значения ЭДС на зажимах якоря генератора. Первую точку характеристики снимают при максимальном токе возбуждения. Постепенно уменьшая ток возбуждения, делают еще 6 – 8 замеров E₀ и I_в. Последний замер делают при I_в=0. При этом вольтметр покажет значение ЭДС, наводимой остаточным магнитным потоком. Число оборотов измеряется тахометром.

Результаты измерений записываются в таблицу 2, по которой строится характеристика холостого хода.

Таблица 2

I_в, А

n = об/мин

I_в= 0

E₀, В

5. Внешнюю характеристику генератора независимого возбуждения снимают следующим образом. Генератор приводится во вращение и при помощи потенциометра R₁ устанавливается значение тока возбуждения, близкое к максимальному. При снятии характеристики ток возбуждения должен оставаться неизменным.

Первая точка характеристики снимается при выключенных тумблерах, т.е. при I_я=0. Постепенно увеличивая нагрузку генератора, снимают

5 – 6 точек характеристики. Максимальное значение тока якоря не должно превышать 1, 25 I_H.

Результаты измерений заносятся в таблицу 3.

Таблица 3

I_я, А

I_в= А

n = об/мин

U, В

Внешнюю характеристику генератора параллельного возбуждения снимают по схеме, показанной на рис. 2.

Для этого, включив тумблеры, пускают асинхронный двигатель, вращающий генератор и уменьшают сопротивление R₁ в цепи возбуждения. Если генератор не возбуждается (напряжение на якоре остается близким к нулю), то необходимо поменять местами концы обмотки возбуждения.

Возбудив генератор и убедившись, что ток якоря равен нулю, реостатом R₁изменяют ток возбуждения и устанавливают напряжение равным напряжению холостого хода в таблице 3. В дальнейшем сопротивление R₁ остается неизменным. Записывают показания приборов в таблицу 4 при

I_я= 0. С помощью тумблеров постепенно увеличивают нагрузку генератора и снимают еще 5 – 6 точек характеристики. Максимальное значение тока якоря не должно превышать 1, 25 I_H. Результаты измерений заносятся в таблицу 4.

Таблица 4

I_я, А		Примечания
I_в, А		n = об/мин
U, В		r_в= Ом

Сопротивление цепи возбуждения определяют по закону Ома:

По данным таблиц 3 и 4 на одном графике строят внешние характеристики генератора при независимом и параллельном возбуждении. С графика снимают напряжение при I_я= 0 и I_я= I_H. Определяют изменение напряжения генераторов независимого и параллельного возбуждения при изменении нагрузки от нуля до номинального значения:

где U₀ - напряжение холостого хода

U_H - напряжение при номинальном токе якоря

4. Контрольные вопросы

Как устроен генератор постоянного тока?

Зачем нужен коллектор в генераторах постоянного тока?

Как изменяется основной магнитный поток при изменении тока возбуждения генератора?

Чем объяснить наличие остаточной ЭДС генератора?

Вследствие каких причин характеристика холостого хода генератора имеет нелинейный характер?

Почему при наличии нагрузки снижается напряжение на щетках генератора независимого возбуждения?

Почему внешняя характеристика генератора параллельного возбуждения проходит круче, чем у генератора независимого возбуждения?

Почему для поддержания постоянства напряжения генератора постоянного тока с ростом нагрузки приходится увеличивать ток возбуждения?

Каким образом влияет реакция якоря генератора постоянного тока на вид внешней характеристики?

Какова величина тока короткого замыкания для генераторов независимого и параллельного возбуждения?

При каких условиях может произойти самовозбуждение генератора параллельного возбуждения?

Литература

1. Электротехника. Под редакцией проф. В.Г. Герасимова. «Высшая школа», 1985, с.358 – 372.

2. Борисов Ю.М. и др. Электротехника. «Энергоатомиздат», 1985, с.342 – 363.

Лабораторная работа № 5.

Возбуждения

Цель работы

Ознакомиться с особенностями устройства генератора смешанного возбуждения и исследовать его свойства путем снятия внешних характеристик.

Домашнее задание

Пользуясь учебниками и конспектами лекций, изучите устройство, принцип действия и характеристики генератора постоянного тока смешанного возбуждения. Особое внимание обратить на следующие разделы: устройство генератора и расположение обмотки последовательного возбуждения, влияние обмотки последовательного возбуждения на характеристики генератора при согласном и встречном включении обмоток, область применения генераторов смешанного возбуждения при различных способах включения последовательной обмотки.

Подготовьте ответы на контрольные вопросы по данной работе.

Внимательно прочитайте методические указания к данной лабораторной работе. Ознакомьтесь с принципиальной электрической схемой лабораторной установки, показанной на рис. 1, и уясните назначение каждого элемента схемы. Начертите в рабочей тетради таблицы 1 и 2.

3. Рабочее задание

1. Ознакомиться с устройством генератора смешанного возбуждения и приводного асинхронного двигателя. Записать их паспортные данные в таблицу 1.

Таблица 1

№	Тип	Фабрич- ный номер	U_Н, В	I_H, А	Р_Н, Вт	n_H, об/мин	η _н	сosφ _н

2. Выбрать электроизмерительные приборы в соответствии с паспортными данными генератора постоянного тока и записать паспортные данные приборов в таблицу.

3. Для исследования генератора смешанного возбуждения собирается электрическая схема, приведенная на рис. 1.

Генератор постоянного тока приводится во вращение асинхронным двигателем (АД). Исследуемый генератор имеет две обмотки возбуждения: параллельную, зажимы которой обозначены Ш₁ и Ш₂, и последовательную с обозначениями С₁ и С₂. Сопротивление R_Н предназначено для изменения тока якоря генератора (нагрузки генератора). Амперметры А₁ и А₂ предназначены для измерения тока возбуждения и тока нагрузки. Вольтметр V измеряет напряжение на щетках генератора.

В режиме холостого хода (при отсутствии тока нагрузки) напряжение генератора определяется величиной магнитного потока, создаваемого параллельной обмоткой возбуждения и скоростью вращения якоря. При отсутствии последовательной обмотки с ростом тока нагрузки происходит уменьшение напряжения генератора, которое обуславливается падением напряжения в якорной цепи и уменьшением магнитного потока генератора вследствие реакции якоря и уменьшения тока возбуждения.

При согласном включении последовательной обмотки направления магнитных потоков, создаваемых параллельной и последовательной обмотками, совпадают. С ростом тока якоря возрастает магнитный поток последовательной обмотки, а следовательно, и результирующий магнитный поток. Это возрастание магнитного потока компенсирует уменьшение напряжения генератора от указанных выше факторов.

При встречном включении последовательной обмотки магнитный поток этой обмотки имеет противоположное направление с потоком параллельной обмотки, поэтому при увеличении тока якоря результирующий магнитный поток генератора уменьшается, что ведет к резкому уменьшению напряжения генератора.

4. Снять внешнюю характеристику генератора параллельного возбуждения. Для этого собирается электрическая схема, представленная на

рис. 1, причем последовательная обмотка С₁, С₂ в схему не включается. При выключенных тумблерах реостата R_H пакетным переключателем В1 запускается приводной асинхронный двигатель, и проверяется направление вращения генератора (направление вращения должно совпадать с указанным на корпусе генератора). В случае неправильного направления вращения нужно отключить схему от сети и поменять местами два любых проводника, подводящих напряжение к асинхронному двигателю. При правильно включенной параллельной обмотке генератор постоянного тока возбуждается, при этом его напряжение превышает номинальное значение. Если генератор не возбуждается (напряжение на зажимах якоря близко к нулю), то необходимо при отключенном приводном двигателе поменять местами проводники, подсоединенные к концам параллельной обмотки Ш₁ и Ш₂.

Возбудив генератор, снимают показания приборов при токе нагрузки, равном нулю, и записывают в таблицу 2. Постепенно нагружая генератор, снимают еще 5 – 6 точек характеристик. Максимальное значение тока нагрузки не должно превышать 1, 25 I_H. Результаты опыта заносят в таблицу 2. Скорость вращения генератора измеряется тахометром.

5. Внешние характеристики генератора при согласном и встречном включении обмоток возбуждения снимают следующим образом. При выключенном приводном двигателе последовательная обмотка С₁, С₂ включается в якорную цепь генератора в соответствии со схемой, показанной на рис. 1. Выключают все тумблеры реостата R_H и запускают асинхронный двигатель. Убедившись, что ток нагрузки равен нулю, записывают показания приборов в таблицу, аналогичную таблице 2. Постепенно увеличивая нагрузку снимают еще 5 – 6 точек внешней характеристики.

Таблица 2

I, А

i _в= А

n = об/мин

U, В

Меняют местами проводники, подключенные к концам С₁ и С₂ последовательной обмотки возбуждения, и аналогично ранее проделанному снимают еще одну внешнюю характеристику генератора. Результаты измерений также заносят в таблицу, аналогичную табл. 2.

6. По полученным данным строятся внешние характеристики генератора постоянного тока параллельного и смешанного возбуждения при согласном и встречном включении параллельной и последовательной обмоток. Все три характеристики строятся в одних координатных осях. По построенным характеристикам определяются напряжения генератора при номинальном токе и при холостом ходе. Изменение напряжения для всех схем возбуждения генератора вычисляют по формуле:

где U_H - напряжение при номинальном токе;

U₀ - напряжение при холостом ходе.

7. Сравнить все три внешние характеристики генератора и объяснить физические процессы в генераторе, обуславливающие изменение его характеристик.

4. Контрольные вопросы

С какой целью обмотка последовательного возбуждения включается в якорную цепь генератора?

Почему сопротивление обмотки последовательного возбуждения значительно меньше, чем сопротивление параллельной обмотки?

Как влияет число витков последовательной обмотки на внешнюю характеристику генератора смешанного возбуждения?

В чем заключается главное достоинство генераторов смешанного возбуждения с согласным включением последовательной обмотки по сравнению с генератором параллельного возбуждения?

Для каких целей применяется встречное включение последовательной обмотки? Область применения этих машин.

Литература

1. Электротехника. Под редакцией проф. В.Г. Герасимова. «Высшая школа», 1985, с.372 – 373.

2. Борисов Ю.М. и др. Электротехника. «Энергоатомиздат», 1985, с.363 – 366.

Лабораторная работа № 6

Цель работы

Пользуясь учебником и конспектом лекций, изучите материал по двигателям постоянного тока параллельного возбуждения. Обратите особое внимание на следующие вопросы: устройство двигателя; принцип действия; от чего зависят ток возбуждения и магнитный поток двигателя; как изменяется ток и ЭДС якоря при изменении нагрузки на валу двигателя; влияние тока возбуждения и сопротивления якорной цепи на механическую характеристику; потери и к.п.д. двигателя; пуск, реверс и регулирование скорости.

Подготовьте ответы на контрольные вопросы по данной работе.

Внимательно прочитайте методические указания к данной лабораторной работе. Ознакомьтесь с принципиальной электрической схемой лабораторной установки, показанной на рис. 1, и уясните назначение каждого элемента схемы. Продумайте порядок выполнения работы. Начертите в рабочей тетради таблицы 1, 2, 4, 5, 6.

3. Рабочее задание

1. Ознакомиться с устройством двигателя постоянного тока и нагрузочного генератора. Записать их паспортные данные в табл. 1.

Таблица 1

Наименование	U_Н, В	I_H, А	Р_Н, Вт	n_H, об/мин	Тип	Фабрич- Ный номер
Двигатель
Генератор

2. Выбрать электроизмерительные приборы в соответствии с паспортными данными двигателя и нагрузочного генератора. Записать паспортные данные приборов в таблицу. Обозначить приборы на стенде в соответствии с таблицей 2.

3. Для исследования двигателя постоянного тока параллельного возбуждения собирается электрическая цепь согласно рис. 1. На этом рисунке приняты следующие обозначения:

Д – якорь исследуемого электродвигателя;

Г – якорь нагрузочного генератора;

ОВД и ОВГ – обмотки возбуждения двигателя и генератора;

R₁, R₂ – регулировочные реостаты в цепи возбуждения и в якорной цепи двигателя;

ПР – пусковой реостат;

R_H – сопротивление нагрузки;

В1 – пакетный выключатель.

Вал исследуемого двигателя механически соединен с валом генератора. С помощью этого генератора создается механическая нагрузка ( момент сопротивления) на валу исследуемого двигателя. Обмотка возбуждения генератора питается от сети постоянного тока напряжением 115 В. К якорю генератора подключено сопротивление R_H, с помощью которого можно изменять нагрузку генератора. При этом изменяется нагрузка и на валу исследуемого двигателя. Обмотки исследуемого двигателя подключаются к сети постоянного тока через пусковой реостат.

4. Пуск и реверс двигателя осуществляется следующим образом. Убедившись, что тумблеры выключены, пусковой реостат введен полностью (ручка реостата находится в положении «стоп»), а реостаты R₁ и R₂ выведены, замыкают выключатель В1 и плавно переводят ручку пускового реостата в положение «ход». При пуске ток в цепи якоря двигателя не должен превышать 2, 5 I_H.

Определяют направление вращения якоря (правое или левое) и останавливают двигатель, переведя ручку пускового реостата в положение «стоп». После этого размыкают выключатель В1 и меняют местами концы якорной обмотки двигателя Я₁ и Д₂. Затем снова замыкают выключатель В1, пускают двигатель и убеждаются в изменении направления вращения якоря.

Аналогичным образом меняют направление вращения переключением концов обмотки возбуждения Ш₁ и Ш₂.

5. Естественные характеристики снимаются следующим образом. Пустив двигатель и убедившись, что реостаты R₁ и R₂ выведены полностью, записывают в таблицу 2 показания приборов при выключенных тумблерах, т.е. при токе генератора I_г=0. Увеличивая нагрузку генератора (а, следовательно, и двигателя) с помощью тумблеров, аналогично снимают еще 5 – 6 точек. Величину нагрузки можно контролировать по величине тока в якорной цепи двигателя I_я. Интервал между точками принимается равным примерно 0, 2 I_H. В процессе опыта максимальное значение тока двигателя недолжно превышать 1, 25 I_H.

ТОК ВОЗБУЖДЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯ I_в ВО ВРЕМЯ ОПЫТА ДОЛЖЕН ПОДДЕРЖИВАТЬСЯ ПОСТОЯННЫМ.

Результаты замеров сводят в табл. 2.

Таблица 2

№ замеров	1	2	3	4	5	6	Примечание
I_я, А							U = В I_я= А R₂ = 0 Ом = 0 Ом
n, об/мин
U_г, В
I_г, А

По данным табл. 2 строится естественная скоростная характеристика n=f( I_я).

По данным опыта вычисляют:

мощность генератора

, Вт,

мощность двигателя на валу

, Вт

(к.п.д. генератора η _г берутся из графика η _г=f (P_г), который строится на основании таблицы 3. При этом номинальная мощность генератора берется из таблицы 1);

Таблица 3

P_г/P_н	0, 2	0, 4	0, 6	0, 8	1, 0	1, 2	1, 4
η _г	0, 62	0, 72	0, 76	0, 78	0, 77	0, 75	0, 7

момент на валу двигателя

, Нм,

ток I, потребляемый двигателем из сети,

, А

мощность Р₁, потребляемая двигателем из сети,

, Вт,

к.п.д. двигателя

Результаты расчетов записываются в табл. 4, по которой строят характеристики двигателя P₁, η _д =f(P₂) и М= f(I_я).

6. Снимается скоростная характеристика n= f(I_я) при добавочном сопротивлении в цепи якоря R₂=5 – 10 Ом. Опыт проводится так же, как и при снятии рабочих характеристик, но записываются лишь ток якоря I_я и скорость двигателя n. Ток возбуждения I_вподдерживается таким же, как и при снятии естественных характеристик.

Таблица 4

№ замеров	1	2	3	4	5	6	7
P_г, Вт
η _г
P₂, Вт
М, Нм
I, А
P₁, Вт
η _д

Результаты опыта записываются в табл. 5, по которой строится скоростная характеристика при наличии добавочного сопротивления в цепи якоря двигателя.

Таблица 5

I_я, А

U = В

I_в= А

R₂ = Ом

n, об/мин

7. Скоростная характеристика при ослабленном магнитном потоке снимается так же, как и в предыдущем случае, но сопротивление R₁принимается равным нулю и ток возбуждения уменьшается на 20%. Результаты замеров заносятся в табл. 6, по которой строится скоростная характеристика при ослабленном магнитном потоке.

Таблица 6

I_я, А

U = В

I_в= А

n, об/мин

Скоростные характеристики по таблицам 2, 5 и 6 строятся на одном графике.

4. Контрольные вопросы

Устройство двигателя и назначение отдельных его частей.

Объяснить принцип действия двигателя и назначение коллектора.

От чего зависит электродвижущая сила обмотки якоря?

Как изменятся ток, ЭДС и скорость вращения якоря при увеличении нагрузки на валу двигателя?

Изменится ли ток в обмотке якоря, если при постоянном моменте сопротивления в якорную цепь двигателя ввести добавочное сопротивление?

Как изменится ток в обмотке якоря, если при постоянном моменте сопротивления уменьшить в два раза напряжение, подводимое к щеткам двигателя?

От чего зависит скорость вращения якоря в режиме холостого хода?

как изменяются потери и к.п.д. при изменении нагрузки двигателя?

Как осуществляется пуск двигателей постоянного тока?

Почему в процессе пуска ток якоря уменьшается?

Как изменить направление вращения двигателя?

Как изменится механическая характеристика двигателя:

а) при снижении напряжения на щетках двигателя?

б) при уменьшении тока возбуждения;

в) при введении добавочного сопротивления в якорную цепь двигателя?

13. Достоинства и недостатки различных способов регулирования скорости.

Литература

1. Электротехника. Под редакцией проф. В.Г. Герасимова. «Высшая школа», 1985, с.373 – 386.

2. Борисов Ю.М. и др. Электротехника. «Энергоатомиздат», 1985, с.367 – 395.

Составители Е. М. ОГАРКОВ,

Е. Ф. БЕЛЯЕВ, В. А. РУСОВ,

А. Д. КОРОТАЕВ.

Сдано в печать 22.02.2000

Формат 60х84 1/16. Объем 2, 5 п. л.

Тираж 200. Заказ 1032.

_______________________________________________

Ротапринт Пермского государственного технического университета.

Правила выполнения работ

Общие положения

2. Работы производятся бригадами по 3 – 4 человека. За каждой бригадой закрепляется определенный стенд.

4. К выполнению лабораторных работ допускаются студенты, прошедшие инструктаж по технике безопасности.

8. Во время работы не допускаются переходы с одного стенда на другой.

9. К выполнению следующей работы студент допускается лишь после сдачи отчета по предыдущей работе.

10. Студенты, нарушившие правила техники безопасности, от выполнения лабораторных работ отстраняются.

Сборка схемы.

БЕЗ РАЗРЕШЕНИЯ ВКЛЮЧЕНИЕ СХЕМЫ ПОД НАПРЯЖЕНИЕ ЗАПРЕЩАЕТСЯ.

Выполнение эксперимента.

6. Схема разбирается только с разрешения преподавателя после просмотра и подписи рабочих тетрадей.

7. После разборки схемы все оборудование и провода убираются и на стенде наводится порядок.

Оформление отчета.

Отчет по работе составляется на основе полученных при эксперименте данных.

Отчет о выполненной работе должен содержать:

цель испытаний;

номинальные (паспортные) данные машин и приборов;

принципиальные схемы, по которым производился опыт;

таблицы с опытными данными;

таблицы с расчетными данными;

выводы по работе.

Отчеты выполняются чернилами на стандартных листах бумаги, чисто и аккуратно.

Паспортные данные приборов заносятся в таблицу.

№ п/п	Наименова- ние	Фабрич- ный номер	Тип	Система	Класс точ- ности	Предел изме- рения	Цена деления
1 2

При построении графиков необходимо соблюдать следующие правила:

или 5;

Полностью оформленный отчет представляется преподавателю для проверки.

Отчеты, признанные преподавателем неудовлетворительными, возвращаются для переделки и исправления.

Правила техники безопасности.

Следует отметить, что напряжения, с которыми приходится иметь дело в лаборатории электрических цепей, опасны для жизни. Поэтому во избежание несчастных случаев, пожаров и аварий необходимо соблюдать большую осторожность и строго соблюдать следующие правила техники безопасности:

Запрещается включать под напряжение без проверки и разрешения преподавателя или лаборанта схему после ее сборки, а также после каких – либо переключений в ней.

Не разрешается касаться руками неизолированных частей схемы, когда цепь находится под напряжением.

Переключения и изменения в схеме следует производить только при снятом напряжении.

При повреждении во время работы машин, провода, прибора или аппарата, а также при появлении отклонений от нормального режима работы схему следует немедленно отключить от источника напряжения и сообщить об этом преподавателю или лаборанту.

Большую осторожность надо соблюдать с цепями, содержащими катушки с большим числом витков. В частности, запрещается размыкать вторичные обмотки трансформаторов тока, когда по первичным обмоткам протекает ток, и цепи возбуждения машин постоянного тока, находящиеся в рабочем состоянии.

Нельзя оставлять без присмотра установки, включенные под напряжение.

Необходимо соблюдать осторожность по отношению к вращающимся частям машин. Помните, что даже гладкий вращающийся вал способен «схватывать».

Запрещается снимать ограждения соединительных муфт и валов электрических машин.

С вращающимися машинами запрещается работать в широкой, распахивающейся одежде, в расстегнутой куртке, в платье с широкими рукавами.

Не следует загромождать рабочее место на стенде лишними вещами.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1.

12 3 4 5 6 Следующая ⇒

Последнее изменение этой страницы: 2019-04-09; Просмотров: 128; Нарушение авторского права страницы