Генератор со смешанным возбуждением

Этот генератор также относится к генераторам с самовозбуждением, но имеет две обмотки возбужде­ния: ОВ_р которая включается параллельно якорю, и ОВ₂, которая включается последовательно с якорем. Обмотки включают так, чтобы они созда­вали магнитные потоки одного направления, а число витков в обмотках выбирают таким, чтобы падение на­пряжения на внутреннем сопротивлении генератора и ЭДС реакции якоря были бы скомпенсированы ЭДС от потока параллельной обмотки. Благодаря этому на­пряжение на зажимах генератора со смешанным воз­буждением остается практически постоянным при из­менениях нагрузки в определенных пределах. Большая часть машин работает с самовозбуждением, и ток в обмотку возбуждения посту­пает из самой машины.

На первый взгляд, здесь имеется противоречие. Ведь если машина не возбуждена, то в якоре не может возникнуть ни ЭДС, ни ток. Спрашивается, каким же образом машина может вызвать появление тока в обмотке возбуждения? Вспомним, что однажды намагниченное железо сохраня­ет магнитные свойства и после того, как исчез намагничи­вающий ток. Сердечники, на которых расположены обмот­ки возбуждения, являются постоянными магнитами, хотя и очень слабыми. Начнем вращать якорь. В его обмотке появится незначительная ЭДС, а так как якорь соединен с обмоткой возбуждения, то в последней возникает незначи­тельный ток. Но как бы слаб ни был ток возбуждения, он создает во­круг себя магнитное поле. Если направление вращения вы­брано правильно, то это магнитное поле усилит поле, суще­ствовавшее ранее, ЭДС якоря возрастет, а вместе с ней будет возрастать и ток возбуждения. Такими последова­тельными ступенями мы доведем ток до его расчетного зна­чения. Однако, если направление вращения выбрано ошибочно, самовозбуждение наступить не может, так как ЭДС якоря будет ослаблять то поле, которое существовало благодаря остаточному намагничиванию. В этом случае необходимо переключить концы обмоток возбуждении.

 

Задание 1

Возбуждение / самовозбуждение генератора постоянного тока
с регистрацией и отображением режимных параметров на компьютере

 

Описание электрических схем соединений

Источник G1 - источник синусоидального напряжения промышленной частоты.

Источник питания двигателя постоянного тока G2 используется для питания нерегулируемым напряжением обмотки возбуждения машины постоянного тока G4, работающей в режиме генератора с независимым возбуждением.

Возбудитель G3 служит для питания обмотки возбуждения машины переменного тока М1, работающей в режиме синхронного двигателя.

Преобразователь угловых перемещений G5 генерирует импульсы, поступающие на вход указателя частоты вращения Р3 электромашинного агрегата. Машина (синхронный двигатель) М1 получает питание от источника G1 через трехфазную трансформаторную группу А2 и выключатель А6.

Реостат А9 выполняет роль резистора синхронизации и подключается выключателем А8 к обмотке возбуждения синхронного двигателя М1 на этапе пуска последнего.

Реостат А11 служит для изменения сопротивления в цепи возбуждения генератора G4.

Датчики тока и напряжения в блоке А12 обеспечивают гальваническую развязку силовой и измерительной цепей и преобразуют ток возбуждения и э.д.с. испытуемого генератора G4 в пропорциональные им нормированные напряжения.

Через аналоговые входы АСН0-АСН8 и АСН1-АСН9 коннектора А4 напряжения, пропорциональные току возбуждения и э.д.с. испытуемого генератора G4 вводятся в компьютер А5.

 

Указания по проведению эксперимента

· Убедитесь, что устройства, используемые в эксперименте, отключены от сети электропитания.

· Соберите электрическую схему соединений тепловой защиты машины переменного тока.

· Соедините гнезда защитного заземления " " устройств, используемых в эксперименте, с гнездом " РЕ" трехфазного источника питания G1.

· Соедините аппаратуру в соответствии с электрической схемой соединений ( вариант1 при возбуждении генератора G4 от независимого источника G2 / вариант 2 при самовозбуждении генератора G4).

· Переключатели режима работы источника G2, возбудителя G3 и выключателей А6 и А8 установите в положение «РУЧН.».

· Регулировочные рукоятки источника G2 и возбудителя G3 поверните против часовой стрелки до упора.

· В трехфазной трансформаторной группе А2 установите номинальное напряжение вторичных обмоток трансформаторов равным 230 В.

· Установите в каждой фазе реостата А3 суммарное сопротивление 8 Ом.

Рис. 10.7

Рис. 10.8
Электрическая схема соединений (продолжение рис. 10.8)

 

· Включите выключатель «СЕТЬ» выключателей А6, А8, указателя частоты вращения Р3 и блока А12 датчиков тока и напряжения.

· Приведите в рабочее состояние персональный компьютер А5 и запустите прикладную программу “Многоканальный осциллограф”. Настройте программу для запоминания, например, последних 5 секунд процесса.

· Включите выключатель А8 кнопкой «ВКЛ».

· Включите источник G1. О наличии напряжений фаз на его выходе должны сигнализировать светящиеся лампочки.

· Включите выключатель «СЕТЬ» возбудителя G3 и, вращая его регулировочную рукоятку, установите на его выходе напряжение равное 20 В.

· Включите выключатель А6 кнопкой «ВКЛ». При этом двигатель М1 должен начать вращаться и стрелка указателя Р3 должна отклониться вправо.

· Нажмите кнопку «ВКЛ.» возбудителя G3. Двигатель М1 при этом должен перейти из асинхронного в синхронный режим работы с сетью.

· Отключите выключатель А8 кнопкой «ОТКЛ».

· Нажмите кнопки «ВКЛ» включения сканирования первого и второго каналов виртуального осциллографа.

· При возбуждении генератора G4 от независимого источника G2 ( вариант 1 электрической схемы соединений ) включите у него выключатель «СЕТЬ», нажмите кнопку «ВКЛ.» и через 3с остановите сканирование данных программой «Многоканальный осциллограф» нажатием на виртуальную кнопку «Остановить».

· При самовозбуждении генератора G4 ( вариант 2 электрической схемы соединений ) замкните проводником его цепь возбуждения и через 3с остановите сканирование данных программой «Многоканальный осциллограф» нажатием на виртуальную кнопку «Остановить».

· У источника G2 нажмите кнопку «ОТКЛ.» и отключите выключатель " СЕТЬ". Отключите выключатель А6 нажатием кнопки «ОТКЛ.». Отключите источник G1 нажатием на кнопку – гриб, и последующим отключением ключа – выключателя. Отключите выключатель " СЕТЬ" возбудителя G3, выключателей А6 и А8, указателя частоты вращения Р3 и блока А12 датчиков тока и напряжения.

· Используя возможности программы “Многоканальный осциллограф”, проанализируйте полученные временные зависимости тока возбуждения и э.д.с. генератора постоянного тока при его возбуждении / самовозбуждении.

 

Задание 2

Снятие характеристики холостого хода E₀=f(I_f)
генератора постоянного тока с независимым возбуждением

Перечень аппаратуры (таблица 10.2)

Таблица 10.2

Обозначение	Наименование	Тип	Параметры
G1	Трехфазный источник питания	201.2	~ 400 В / 16 А
G2	Источник питания двигателя постоянного тока	206.1	- 0…250 В / 3 А (якорь) /- 200 В / 1 А (возбуж дение)
G3	Возбудитель синхронной машины	209.2	- 0…40 В / 3, 5 А
G4	Машина постоянного тока	101.2	90 Вт / 220 В / 0, 56 А (якорь) / 2× 110 В / 0, 25 А (возбуждение)
G5	Преобразователь угловых перемещений		6 вых. каналов / 2500 импульсов за оборот
М1	Машина переменного тока	102.1	100 Вт / ~ 230 В / 1500 мин-
А2	Трёхфазная трансформаторная группа	347.1	3´ 80 В× А / 230 В/242, 235, 230, 226, 220, 133, 127 В
А6, А8	Трехполюсный выключатель	301.1	~ 400 В / 10 А
А9	Реостат для цепи ротора машины переменного тока	307.1	3 ´ 0…40 Ом / 1 А
Р1	Блок мультиметров	508.2	3 мультиметра 0...1000 В / 0...10 А / 0…20 МОм
Р3	Указатель частоты вращения	506.2	-2000…0…2000 мин-1

 

Рис. 10.9

 

Описание электрической схемы соединений

Источник G1 - источник синусоидального напряжения промышленной частоты.

Источник питания двигателя постоянного тока G2 используется для питания регулируемым напряжением обмотки возбуждения машины постоянного тока G4, работающей в режиме генератора с независимым возбуждением.

Возбудитель G3 служит для питания обмотки возбуждения машины переменного тока М1, работающей в режиме синхронного двигателя.

Преобразователь угловых перемещений G5 генерирует импульсы, поступающие на вход указателя частоты вращения Р3 электромашинного агрегата.

Машина (синхронный двигатель) М1 получает питание от источника G1 через трехфазную трансформаторную группу А2 и выключатель А6.

Реостат А9 выполняет роль резистора синхронизации и подключается выключателем А8 к обмотке возбуждения синхронного двигателя М1 на этапе пуска последнего.

С помощью мультиметров блока Р1 контролируются ток возбуждения I_f и э.д.с. E₀ испытуемого генератора G4.

 

Указания по проведению эксперимента

· Убедитесь, что устройства, используемые в эксперименте, отключены от сети электропитания.

· Соберите электрическую схему соединений тепловой защиты машины переменного тока.

· Соедините гнезда защитного заземления " " устройств, используемых в эксперименте, с гнездом " РЕ" трехфазного источника питания G1.

· Соедините аппаратуру в соответствии с электрической схемой соединений.

· Переключатели режима работы источника G2, возбудителя G3 и выключателей А6 и А8 установите в положение " РУЧН.".

· Регулировочные рукоятки источника G2 и возбудителя G3 поверните против часовой стрелки до упора.

· В трехфазной трансформаторной группе А2 установите номинальное напряжение вторичных обмоток трансформаторов равным 230 В.

· Установите в каждой фазе реостата А3 сопротивление 8 Ом.

· Включите выключатель «СЕТЬ» выключателей А6 и А8, блока мультиметров Р1, указателя частоты вращения Р3.

· Активизируйте мультиметры блока Р1, задействованные в эксперименте.

· Включите выключатель А8 кнопкой «ВКЛ».

· Включите источник G1. О наличии напряжений фаз на его выходе должны сигнализировать светящиеся лампочки.

· Включите выключатель «СЕТЬ» возбудителя G3 и, вращая его регулировочную рукоятку, установите на его выходе напряжение равным 20 В.

· Включите выключатель А6 кнопкой «ВКЛ». При этом двигатель М1 должен начать вращаться.

· Нажмите кнопку " ВКЛ." возбудителя G3. Двигатель М1 при этом должен перейти из асинхронного в синхронный режим работы с сетью.

· Отключите выключатель А8 кнопкой «ОТКЛ».

· Включите выключатель " СЕТЬ" и нажмите кнопку " ВКЛ." источника G2.

· Вращая регулировочную рукоятку источника G2, изменяйте ток возбуждения I_f генератора G4 в диапазоне 0…0, 2 А и заносите показания амперметра Р1.1 (ток I_f ) и вольтметра Р1.2 (э.д.с. E₀ генератора G4) в таблицу 10.3.

Таблица 10.3

If, A
E0, B

· По завершении эксперимента у источника G2 поверните регулировочную рукоятку против часовой стрелки до упора, нажмите кнопку " ОТКЛ." и отключите выключатель " СЕТЬ". Отключите выключатель А6 нажатием кнопки " ОТКЛ.". Отключите источник G1 нажатием на кнопку – гриб, и последующим отключением ключа – выключателя. Отключите выключатель " СЕТЬ" возбудителя G3, выключателей А6 и А8, блока мультиметров Р1 и указателя частоты вращения Р3.

· Используя результаты табл. 10.3, постройте искомую характеристику холостого хода E₀=f(I_f).

Задание 3

Снятие характеристики короткого замыкания I_К=f(I_f)
генератора постоянного тока с независимым возбуждением

 

Рис. 10.10
Перечень аппаратуры (таблица 10.4)

Таблица 10.4

Обозначение	Наименование	Тип	Параметры
G1	Трехфазный источник питания	201.2	~ 400 В / 16 А
G2	Источник питания двигателя постоянного тока	206.1	- 0…250 В / 3 А (якорь) / - 200 В / 1 А (возбуждение)
G3	Возбудитель синхронной машины	209.2	- 0…40 В / 3, 5 А
G4	Машина постоянного тока	101.2	90 Вт / 220 В / 0, 56 А (якорь) / 2× 110 В / 0, 25 А (возбуждение)
G5	Преобразователь угловых перемещений		6 вых. каналов / 2500 импульсов за оборот
М1	Машина переменного тока	102.1	100 Вт / ~ 230 В / 1500 мин-
А2	Трёхфазная трансформаторная группа	347.1	3´ 80 В× А / 230 В/242, 235, 230, 226, 220, 133, 127 В
А6, А8	Трехполюсный выключатель	301.1	~ 400 В / 10 А
А9	Реостат для цепи ротора машины переменного тока	307.1	3 ´ 0…40 Ом / 1 А
Р1	Блок мультиметров	508.2	3 мультиметра 0...1000 В / 0...10 А / 0…20 МОм
Р3	Указатель частоты вращения	506.2	-2000…0…2000 мин-1

 

Описание электрической схемы соединений

Источник G1 - источник синусоидального напряжения промышленной частоты. Источник питания двигателя постоянного тока G2 используется для питания регулируемым напряжением обмотки возбуждения машины постоянного тока G4, работающей в режиме генератора с независимым возбуждением.

Возбудитель G3 служит для питания обмотки возбуждения машины переменного тока М1, работающей в режиме синхронного двигателя.

Преобразователь угловых перемещений G5 генерирует импульсы, поступающие на вход указателя частоты вращения Р3 электромашинного агрегата.

Машина (синхронный двигатель) М1 получает питание от источника G1 через трехфазную трансформаторную группу А2 и выключатель А6.

Реостат А9 выполняет роль резистора синхронизации и подключается выключателем А8 к обмотке возбуждения синхронного двигателя М1 на этапе пуска последнего.

С помощью мультиметров блока Р1 контролируются ток возбуждения I_f и ток I_К якорной обмотки испытуемого генератора G4.

 

Указания по проведению эксперимента

· Убедитесь, что устройства, используемые в эксперименте, отключены от сети электропитания.

· Соберите электрическую схему соединений тепловой защиты машины переменного тока.

· Соедините гнезда защитного заземления " " устройств, используемых в эксперименте, с гнездом " РЕ" трехфазного источника питания G1.

· Соедините аппаратуру в соответствии с электрической схемой соединений.

· Переключатели режима работы источника G2, возбудителя G3 и выключателей А6 и А8 установите в положение " РУЧН.".

· Регулировочные рукоятки источника G2 и возбудителя G3 поверните против часовой стрелки до упора.

· В трехфазной трансформаторной группе А2 установите номинальное напряжение вторичных обмоток трансформаторов равным 230 В.

· Установите в каждой фазе реостата А3 сопротивление 8 Ом.

· Включите выключатель «СЕТЬ» выключателей А6 и А8, блока мультиметров Р1, указателя частоты вращения Р3.

· Активизируйте мультиметры блока Р1, задействованные в эксперименте.

· Включите выключатель А8 кнопкой «ВКЛ».

· Включите источник G1. О наличии напряжений фаз на его выходе должны сигнализировать светящиеся лампочки.

· Включите выключатель «СЕТЬ» возбудителя G3 и, вращая его регулировочную рукоятку, установите на его выходе напряжение равным 20 В.

· Включите выключатель А6 кнопкой «ВКЛ». При этом двигатель М1 должен начать вращаться и стрелка указателя частоты должна отклониться влево.

· Нажмите кнопку " ВКЛ." возбудителя G3. Двигатель М1 при этом должен перейти из асинхронного в синхронный режим работы с сетью.

· Отключите выключатель А8 кнопкой «ОТКЛ».

· Включите выключатель " СЕТЬ" и нажмите кнопку " ВКЛ." источника G2.

· Вращая регулировочную рукоятку источника G2, изменяйте ток возбуждения I_f генератора G4 в диапазоне 0…0, 15 А и заносите показания амперметров Р1.1 (ток I_f ) и Р1.2 (ток I_К ) в таблицу 10.5.

Таблица 10. 5

If, A
IК, А

 

· По завершении эксперимента у источника G2 поверните регулировочную рукоятку против часовой стрелки до упора, нажмите кнопку " ОТКЛ." и отключите выключатель " СЕТЬ". Отключите выключатель А6 нажатием кнопки " ОТКЛ.". Отключите источник G1 нажатием на кнопку – гриб, и последующим отключением ключа – выключателя. Отключите выключатель " СЕТЬ" возбудителя G3, выключателей А6 и А8, блока мультиметров Р1 и указателя частоты вращения Р3.

· Используя результаты табл. 10.5, постройте искомую характеристику короткого замыкания I_К=f(I_f).

 

Контрольные вопросы:

1.На чем основан принцип работы генератора постоянного тока?

2.Перечислите, из каких деталей состоит генератор постоянного тока?

3.Расскажите об устройстве индуктора?

4.Объясните принцип выпрямления переменной ЭДС в генераторе постоянного тока?

5.Как называется устройство служащее для выпрямления переменной ЭДС?

6.Какую роль в генераторе выполняет якорь?

7.Дайте определение реакции якоря.

8.Перечислите способы возбуждения генераторов постоянного тока?

9.Дайте понятие обратимости машин постоянного тока.

 

 

Лабораторная работа №11

Разомкнутый электропривод «Преобразователь частоты - асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором»

 

Цель работы: Воспроизведение установившихся и переходных процессов в электроприводах переменного тока.

Перечень аппаратуры:

Таблица 11. 1

Обозначение	Наименование	Тип	Параметры
А1	Блок датчиков тока и напряжения	402.3	3 измерительных преобразователя " ток - напряжение" 5 А/1 А/5 В; 3 измерительных преобразователя " напряжение - напряжение" 1000 В/100 В/5 В
А2	Терминал		6 розеток с 8 контактами; 6´ 8 гнезд
А3	Коннектор		8 аналог. дифф. входов; 2 аналог. выхода; 8 цифр. входов/ выходов
А4	Персональный компьютер		IBM-совместимый Windows, монитор, мышь, клавиатура, плата сбора информации PCI 6024E
G1	Преобразователь частоты		0...100 Гц 3´ 220 В; 3 А
G2	Источник постоянного напряжения	214.1	0…100 В 1, 5 А
G3	Машина постоянного тока	101.1	90 Вт; 220 В 2, 4 А (якорь) 220 В (возбуждение)
G4	Преобразователь угловых перемещений		6 выходных сигналов
М1	Асинхронный двигатель		120 Вт; 220/380 В; 1350 мин-1
Р1	Указатель частоты вращения	506.3	2000…0…2000 мин-1

 

 

Краткая теория

⇐ Предыдущая13141516171819202122Следующая ⇒

Поделиться: