ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА НА ВЫПРЯМИТЕЛЬ

⇐ ПредыдущаяСтр 5 из 5

Ц е л ь р а б о т ы – ознакомиться с особенностями работы синхронного генератора на выпрямитель, снять опытным путем зависимость величины пульсаций и угла коммутации от нагрузки, внешнюю характеристику [2, c. 751 – 754; 6, c. 94 – 98].

Основные теоретические

Получение постоянного тока выпрямлением переменного напряжения синхронного генератора позволяет отказаться от использования генератора постоянного тока, существенным недостатком которого является наличие коллектора. Поэтому в настоящее время получили широкое распространение бесколлекторные генераторы постоянного тока.

Работа синхронного генератора на выпрямитель существенно отличается от работы на обычную симметричную по фазам нагрузку. Рассмотрим основные электромагнитные процессы в системе «синхронный генератор – трехфазный мостовой выпрямитель». Принципиальная схема установки и временные диаграммы токов и напряжений показаны на рис. 22, 23. В начальный момент времени положительное напряжение анод – катод имеют диоды V1, V2.

Рис. 22

Следовательно, ток в нагрузку протекает по цепи: фаза А генератора, диод V1,

Нагрузка, диод V2, фаза С. Остальные диоды закрыты, ток в фазе В равен нулю. Напряжение фазы А уменьшается, а фазы В возрастает, и в момент, когда они становятся равными, диоды V1 и V3 имеют равное значение напряжения анод – катод. Далее положительное напряжение на аноде диода V3 становится больше, диод V1 закрывается и ток в нагрузку течет по цепи: фаза В генератора, диод V3, нагрузка, диод V2, фаза С. Ток в фазе А равен нулю. В дальнейшем процессы повторяются. Таким образом, в диапазоне нормальных нагрузок можно выделить два режима работы: работа двух фаз на нагрузку при отсутствии тока в третьей фазе и режим, когда происходит коммутация фаз генератора. Индуктивность обмоток синхронного генератора не позволяет мгновенно перекатиться току в одной фазе и соответственно возрасти скачком в другой.

В результате некоторое время коммутирующие фазы синхронного генератора оказываются замкнутыми накоротко. Этот отрезок времени характеризуется углом коммутации, значение которого зависит от индуктивного сопротивления коммутации и от величины нагрузки в выпрямителе. Под индуктивным сопротивлением коммутации в машинах с демпферной обмоткой понимается величина

, где – сверхпереходное индуктивное сопротивление;

– сопротивление обратной последовательности.

При индуктивном характере нагрузки значение угла определяется приближенным равенством:

(13)

Трехфазный мостовой выпрямитель работает в двух –, трехвентильном режиме при, далее двухвентильный режим работы становится невозможным.

Значение угла коммутации оказывает влияние на величину пульсаций выпрямленного напряжения, а циклическое чередование работы фаз генератора обусловливает неравенство токов в нагрузке выпрямителей и в фазах генератора.

Кривые фазного тока и выпрямленного напряжения показаны на рис. 22.

Мостовая схема выпрямителя эквивалентна последовательному включению двух нулевых схем. Следовательно, нулевая схема дает двое меньшее напряжение на выходе, вдвое меньшую частоту пульсаций выпрямленного напряжения и большую их амплитуду.

Из сказанного следует, что выпрямитель является для генератора нелинейной нагрузкой, несимметричной в каждый момент времени по фазам генератора.

Конструкция стенда позволяет исследовать работу синхронного магнитоэлектрического высокочастотного генератора на трехфазный мостовой и трехфазный нулевой выпрямители. Приборы на лицевой панели стенда позволяют измерять токи и напряжения генератора и нагрузки. Подключение для исследования нулевой или мостовой схемы выпрямителя осуществляется переключателем В2. Форму кривых тока и напряжения снимают с помощью электронного осциллографа, который подключается к соответствующим клеммам на панели стенда.

Рис. 23

Экспериментальная часть

1) Снять опытным путем зависимость величины угла коммутации от тока нагрузки для мостовой и нулевой схем. Измерение угла коммутации производится с помощью осциллографа по кривой фазного тока или линейного напряжения генератора. Методика измерения величины угла коммутации поясняется рис. 22.

По сетке на экране осциллографа определяется отрезок, соответствующий половине периода напряжения генератора. Подсчитывается масштаб кривой тока или напряжения на оси абсцисс, град/дел. По соответствующим

линейным размерам и известному масштабу определяется значение угла коммутации, град.

2) Определить коэффициенты преобразования по току, напряжению и мощности мостовой и нулевой схем выпрямителей

в функции величины выпрямленного тока, где – число фаз. Результаты занести в табл. 11.

Используя результаты опыта п. 1, определить расчетным путем коэффициенты и по формулам:

(14)

и сравнить с результатами опыта п. 2.

Таблица 11

Результаты испытаний

Коэффициенты

3) Снять опытным путем величину пульсаций выпрямленного напряжения в зависимости от тока для мостовой и нулевой схем. Пульсации определяют по электронному осциллографу относительно нулевого уровня с помощь формулы: