ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА N9
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА N9
ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА
Цель работы: Изучение конструкции синхронного генератора и экспериментальное определение его характеристик и параметров.
1. Программа работы
1.1. Ознакомиться с конструкцией генератора и схемой испытательного стенда.
1.2. Снять характеристику холостого хода генератора
Ео=f (Iв) при I=0, n=n ном-const
1.3. Снять нагрузочную характеристику
U=f (Iв) при I const, n=nном-const; cos φ-const.
1.4. Снять внешние характеристики генератора
U=f (I) при Iв-const; n=nном-const; cos φ-const.
1.5. Снять регулировочную характеристику
Iв=f (I) при U=Uном-const; n=nном-const; cos φ -const.
1.6. Снять характеристику трехфазного и 2-х фазного короткого замыкания.
Iк=f (Iв) при n=nном-const.
1.7. Провести графическое построение характеристик синхронного генератора по результатам экспериментов и сделать анализ их зависимости.
2. Порядок выполнения работы
2.1. Начертить электрическую схему для снятия характеристик синхронного генератора, ознакомиться с его конструкцией, с назначением измерительных приборов и пускорегулирующей аппаратуры.
2.2. Снятие характеристики холостого хода.
Включить приводной двигатель генератора выключателем GF1.
Пуск производить при нахождении переключателя SA1 в положение "1", последовательно переведя его в положение "4". Установить реостатом R2 номинальную частоту вращения ротора генератора и поддерживать ее постоянной в течение опыта. Увеличивая ток возбуждения генератора с помощью R3 от 0 до величины, соответствующей Ео=250В, записать 5÷6 их значений в таблицу 1. Затем, уменьшая ток возбуждения до нуля, снять нисходящую ветвь характеристики.
Таблица 1.
| Измерено | Iв | А | |||||||
| Е0 | В | Восходящие | |||||||
| Нисходящие | |||||||||
| f | Гц | ||||||||
| Вычислено | Е0' | В | Восходящие | ||||||
| В | Нисходящие |
Примечание: Если частоту вращения ротора не удается поддерживать постоянной, то для построения характеристики холостого хода данные опыта надо пересчитывать на номинальную частоту вращения.
По данным опыта х/х построить характеристику холостого хода.
2.3. Снятие нагрузочной характеристики.
а) Установить с реостатом R2 в цепи возбуждения приводного двигателя и реостатом R3 в цепи возбуждения генератора частоту и величину напряжения генератора, равные номинальным (f=50 Гц, U=220 В), выключателем QF3 включить нагрузку и сохраняя частоту и ток нагрузки неизменными, нагружать генератор последовательным включением выключателей S5, S6, S7.
б) Снять нагрузочную характеристику при индуктивной нагрузке (cosφ~0,8) в указанной выше последовательности, изменяя вели чину индуктивной нагрузки поворотом ручки индукционного регулятора. Результаты свести в таблицу 2.
Таблица 2.
| cosφ=1 | Iв | А | ||||||
| Uв | В | |||||||
| cosφ~0,8 | Uл | В | ||||||
| Iв | А |
2.4. Снятие внешних характеристик
а) для режима понижения напряжения: установить номинальное значение напряжения и частоты генератора, включить нагрузку выключателем QF3 и не изменяя ток возбуждения, увеличивать ее до номинальной величины включением выключателей S5, S6, S7, записать показания приборов в таблицу 3.
Таблица 3.
| cosφ=1 | Повышение напряжения | I U | А В | |||||
| Понижение напряжения | I U | А В | ||||||
| cosφ~0,8 | Повышение напряжения | I U | А В | |||||
| Понижение напряжения | I U | А В |
б) для режима повышения напряжения: установить при максимальной нагрузке (QF3, S5, S6, S7 включены) реостатом R3 напряжение 150 В. Разгружая генератор последовательным отключением нагрузки выключателями S5, S6, S7, QF3. Записать показания приборов в таблицу 3.
В СЛУЧАЕ УВЕЛИЧЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ ДО 220÷230 В СЛЕДУЮЩЕЕ ОТКЛЮЧЕНИЕ НАГРУЗКИ ОСУЩЕСТВИТЬ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕМ GF3.
в) снять аналогичные характеристики при активно-индуктивной нагрузке (cosφ=0,8).
При снятии внешних характеристик частоту напряжения генератора поддерживать постоянной реостатом 2 в цепи возбуждения приводного двигателя.
НЕ ПРЕВЫШАТЬ НАПРЯЖЕНИЕ НА ЛАМПОВОМ РЕОСТАТЕ БОЛЕЕ 230 В.
По внешним характеристикам определить процентное повышение
напряжения генератора при сбросе нагрузки при cosφ=1 и cosφ=0,8.
где Eo- эдс генератора, равная напряжению холостого хода U х/х, при токе возбуждения, соответствующего максимальной нагрузке в режиме повышения напряжения;
Uн- номинальное значение напряжения генератора.
2.5. Снятие регулировочных характеристик.
Включить приводной двигатель выключателем GF1, установить номинальные значения напряжения и его частоту (первая точка характеристики). Далее, нагружая генератор включением выключателей QF3, S5, S6, S7 и увеличивая ток возбуждения генератора реостатом R3, так чтобы напряжение оставалось постоянным, снять показания приборов (табл.4).
Опыт провести для активной и активно-индуктивной нагрузок. Во время опытов поддерживать частоту эдс генератора постоянной.
Uном = -const; f-const.
Таблица 4.
| cosφ=1 | I | А | |||||
| IВ | А | ||||||
| cosφ=0,8 | U | В | |||||
| IВ | А |
По результатам опыта определить пределы изменения тока возбуждения (кратность) для обеих видов нагрузки.
где Iво- ток возбуждения, соответствующий номинальному напряжению при холостом ходе;
Iвн- ток возбуждения при номинальной нагрузке и номинальном значении напряжения.
2.6. Снятие характеристик 3-х и 2-х фазного короткого замыкания.
а) установить регулятор возбуждения генератора R3 в крайнее левое положение, цепь возбуждения генератора разомкнуть выключателем SА4, три фазы генератора перемычками замкнуть накоротко. Включить приводной двигатель и установить номинальную частоту вращения. Измерить величину тока к.з. от остаточного магнитопотока (первая точка характеристики). Далее, плавно увеличивая ток возбуждения генератора реостатом R3 до номинальной величины тока генератора Iк=Iн, снять 4÷5 значений измеряемых величин.
б) оставить короткозамкнутыми две фазы (А-В или В-С) и провести опыт в вышеизложенной последовательности. Результаты свести в таблицу 5.
Таблица 5..
| 3-х фазное к. э. | IВ | А | ||||||
| IК | А | |||||||
| о.к.э. | - | |||||||
| 2-х Фазное к. э. | IВ | А | ||||||
| IК | А | |||||||
| о.к.э. | - |
По результатам опыта определить: 1. Отношение короткого замыкания К о. к. з.
где Iкн- ток 3-х фазного короткого замыкания, при токе возбуждения, соответствующего номинальному напряжению холостого хода;
Iн- номинальный ток генератора.
2. Вычислить синхронное индуктивное сопротивление по продольной оси
где Ео- эдс генератора и Iк- ток к.з. генератора, взятые при одинаковом значении тока возбуждения (вычислить Хd для трех значений тока возбуждения. Значения Ео и Iк взять из предыдущих опытов).
Таблица 6.
| IВ | А | ||||
| Е0 | В | ||||
| Iк | А | ||||
| Xd | Ом | ||||
| Ко.к..з | - |
Контрольные вопросы
1. Как зависит величина эдс генератора от величины тока возбуждения и частоты вращения?
2. Влияние величины нагрузки и ее характера на внешние характеристики генератора.
3. Чем объяснить нелинейность характеристики холостого хода?
4. Как определить повышение напряжения генератора при сбросе нагрузки по регулировочной характеристике и характеристике холостого хода.
5. Причины подъема регулировочных характеристик.
6. Почему характеристики к.з. прямолинейные?
7. Почему характеристики 3-х фазного к.з. расположены выше характеристики 2-х фазного к.з.?
8. Физические основы наличия синхронных индуктивных сопротивлений.
9. Как характеризует эксплуатационные возможности генератора отношение короткого замыкания (ОКЗ)?
.
