4. Регулировочные характеристики.
Зависимость тока возбуждения генератора от тока якоря генератора при неизменном напряжении на клеммах обмотки якоря , неизменном характере нагрузки ( ) и неизменной частоте вращения ротора (n = const) называют регулировочной характеристикой .
Регулировочная характеристика показывает, как нужно регулировать ток возбуждения генератора при изменении тока нагрузки, чтобы напряжение генератора оставалось неизменным по величине.
В таблицу 4 запишем результаты исследования, по которым построим регулировочную характеристику.
UH = 127, В
I f 0.1 о.е.
I f 0.461, о.е.
По регулировочным характеристикам определим относительное изменение тока возбуждения, необходимое для поддержания напряжения на клеммах обмотки якоря при переходе от холостого хода к номинальной нагрузке:
Строим график регулировочной характеристики:
Рисунок 5 – Регулировочные характеристики
5. Характеристики короткого замыкания.
Зависимость тока якоря генератора от тока возбуждения генератора при неизменной частоте вращения ротора генератора , и при напряжении на клеммах обмотки якоря равном нулю, называют характеристикой короткого замыкания IK f (I f ).
При проведении опытов КЗ, будем изменять электрические схемы обмотки якоря генератора.
Рисунок 6 – Электрические схемы обмотки якоря опытов короткого замыкания:
а – трёхфазного, б – двухфазного, в – однофазного
I к3
I к2
I к1
Построим характеристики короткого замыкания в одних осях.
Рисунок 7 – Характеристики КЗ
Анализ полученных результатов:
ХХ: Полученная характеристика холостого хода является неполной, так как представляет собой только часть петли гистерезиса. Данная характеристика нелинейная из-за присутствующих потерь напряжения.
Чтобы сделать вывод о степени насыщения магнитной цепи, необходимо продлить линейный участок зависимости: чем ближе нелинейная часть к продолжению линейного участка, тем меньше насыщение цепи. Нормальный коэффициент насыщения .
Если коэффициент насыщения Kμ будет меньше 1.2, это будет значить, что машина будет не насыщена. Если Kμ > 1.35, то машина перенасыщена, у ней большое магнитное сопротивление, машина будет греться при работе.
НГ: Нагрузочная активно-индуктивная характеристика располагается ниже характеристики холостого хода вследствие двух причин: 1) падение напряжения, 2) размагничивающее действие реакии якоря при индуктивной нагрузке.
ВН: С увеличением тока нагрузки увеличивается действие реакции якоря и величина падения напряжения. В результате этого напряжение на нагрузке меняется. При чисто активной нагрузке реакция якоря генератора поперечная, направленная поперек оси полюсов ротора и оказывающая в основном искажающее действие на магнитное поле, а при активно-индуктивной нагрузке – поперечно-продольная.
В последнем случае продольная составляющая реакции якоря направлена навстречу полю полюсов (оказывает размагничивающее действие) и уменьшает магнитный поток машины, что приводит к уменьшению напряжения. Поэтому внешняя характеристика при активно-индуктивной нагрузке располагается ниже характеристики при активной нагрузке.
РЕГ: При увеличении тока R–L-нагрузки для компенсации падения напряжения и размагничивающего действия реакции якоря необходимо увеличивать ток возбуждения. При активно-индуктивной нагрузке регулировочная характеристика проходит выше, чем при чисто активной R-нагрузке. При активно-емкостной R–С-нагрузке регулировочная характеристика проходит ниже, чем при чисто активной нагрузке.
КЗ: На наклон к оси абсцисс характеристик КЗ будет влиять размагничивающее действие реакции якоря. Чем больше размагничивающее действие реакции якоря, тем меньше установившийся ток короткого замыкания и, соответственно, меньше угол наклона. Размагничивающее действие реакции якоря максимальное при трехфазном коротком замыкании (ток короткого замыкания минимальный) и минимальное при однофазном коротком замыкании (ток короткого замыкания максимальный).
Линейность характеристик короткого замыкания объясняется тем, что основной магнитный поток и потоки рассеяния обмоток генератора при коротком замыкании не оказывают заметного влияния на насыщение железа магнитной цепи. Индуктивные сопротивления, характеризующие короткие замыкания, остаются постоянными, а характеристики короткого замыкания – линейными.
Характеристика КЗ не будет проходить через начало координат, если опыт будет проводиться без предварительного размагничивания. Иначе говоря, в синхронном генераторе присутствует остаточный магнитный поток, при котором ток I не будет равен 0 даже при нулевом токе возбуждения.
Регулировочные характеристики
В условиях эксплуатации напряжение сети, на которую работает генератор, должно оставаться неизменным при изменении нагрузки от холостого хода до номинальной. Это достигается путем регулирования тока в параллельной обмотке возбуждения.
Регулировочная характеристика и указывает на то, как следует изменять ток возбуждения iB с изменением нагрузки U, чтобы напряжение на зажимах генератора Uоставалось неизменным при постоянной скорости вращения якоря генератора.
Регулировочная характеристика является основой для расчета и выбора регулировочной аппаратуры.
Снятие регулировочных характеристик при различном включении обмоток возбуждения производят по схемам рисунки 2.3 и 2.5 в такой последовательности. Приводят якорь генератора во вращение с номинальной скоростью и, возбудив генератор при холостом ходе до номинального напряжения на его зажимах, записывают показания приборов. Затем генератор постепенно нагружают от I = 0 до I = 1,2Iн. При этом ток возбуждения в параллельной обмотке изменяют так, чтобы напряжение на зажимах генератора все время оставалось постоянным при постоянной скорости вращения якоря генератора.
Для построения характеристик во время опыта необходимо снять 5—6 точек примерно через равные интервалы тока нагрузки.
Результаты измерения заносят в таблицу 2.6.
Таблица 2.6 – Регулировочные характеристики двигателя.
| U=UH=const, nH=const |
| I |
| iB |
По данным опыта строят регулировочные характеристики, примерный вид которых представлен на рисунке 2.6.
Рисунок 2.8 — Регулировочные характеристики генераторов.
1. – с параллельным, 2 и 3 – со смешанным возбуждением.
Кривая 1на рисунок 2.8 представляет собой регулировочную характеристику генератора при включении только одной параллельной обмотки возбуждения (генератора с параллельным возбуждением). Вид кривой указывает на то, что для обеспечения постоянного и равного номинальному напряжения на зажимах якоря такого генератора при увеличении тока нагрузки, следует увеличивать ток возбуждения. Увеличение тока возбуждения и, следовательно, магнитного потока необходимо для компенсации падения напряжения в цепи якоря и реакции якоря, которые определяются током нагрузки. Степень изменения тока возбуждения больше степени изменения тока нагрузки вследствие изменения насыщения магнитной цепи генератора при различных токах возбуждения, а также некоторой непропорциональности между реакцией якоря и током нагрузки. В генераторе со смешанным возбуждением при согласованном включении обмоток возбуждения вид регулировочной характеристики зависит от степени влияния последовательной обмотки возбуждения. В нормально компаундированном генераторе, внешняя характеристика которого представлена на рисунке 2.6 (кривая 2 ), при изменении тока нагрузки в пределах от нуля до номинального, когда при отсутствии регулирования тока возбуждения напряжение вначале несколько повышается, а затем понижается, для поддержания постоянства напряжения ток возбуждения следует вначале несколько уменьшить, а затем увеличивать (кривая 2рисунок 2.8).
Регулировочная характеристика генератора со смешанным возбуждением при встречном включении обмоток возбуждения (кривая 3рисунок 2.8) на графике располагается значительно выше регулировочной характеристики генератора с одной параллельной обмоткой возбуждения. Это объясняется тем, что увеличение тока возбуждения и, следовательно, магнитного потока полюсов этого генератора для поддержания постоянного напряжения на его зажимах необходимо не только для компенсации падения напряжения в цепи якоря и реакции якоря, но и для компенсации магнитодвижущей силы последовательной обмотки возбуждения.
Имея регулировочные характеристики генератора при включении одной параллельной обмотки возбуждения и при согласованном включении параллельной и последовательной обмоток возбуждения, можно определить соотношение витков обеих обмоток возбуждения. Для этого по регулировочным характеристикам (кривые 1 и 2рисунок 2.8) определяют токи возбуждения iB1 и iB2необходимые для создания номинального напряжения на зажимах генератора при номинальном токе нагрузки. Так как магнитодвижущая сила параллельной обмотки возбуждения, создаваемая разностью токов возбуждения iB1 и iB2равна магнитодвижущей силе последовательной обмотки возбуждения, создаваемой номинальным током iH, т.е.
то соотношение витков параллельной и последовательной обмоток возбуждения равно:
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Как проходит процесс самовозбуждения генератора постоянного тока?
- По каким причинам генератор может не самовозбудиться? Как практически определить причину невозбуждаемости генератора и как ее устранить?
- Как снять характеристику холостого хода генератора с параллельным возбуждением? Что называют внешней характеристикой генератора с параллельным возбуждением и как ее снимают?
- Какой вид имеет внешняя характеристика генератора с параллельным возбуждением и какие факторы влияют на изменение напряжения на его зажимах при изменении тока нагрузки? Почему в генераторе с параллельным возбуждением при уменьшении нагрузочного сопротивления ток нагрузки возрастает только до так называемого «критического» значения, после чего уменьшается одновременно с уменьшением нагрузочного сопротивления?
- Представляет ли опасность внезапное короткое замыкание генератора с параллельным возбуждением?
- Какие обмотки возбуждения имеет генератор со смешанным возбуждением? Чем они отличаются друг от друга и как их включать?
- Какая роль последовательной обмотки возбуждения в генераторе со смешанным возбуждением? Как опытным путем определить согласованность включения обмоток возбуждения генератора со смешанным возбуждением?
8. Как снимают внешнюю характеристику генератора со смешанным возбуждением при согласованном и встречном включении обмоток возбуждения?
9. Какое преимущество генератора со смешанным возбуждением над генератором с параллельным возбуждением?
10. В каких генераторах применяют встречное включение обмоток возбуждения?
11. Как снимают внешнюю характеристику генератора с последовательным возбуждением?
12. Какой вид имеет внешняя характеристика генератора с последовательным возбуждением и какие факторы влияют на характер изменения напряжения на его зажимах при изменении тока нагрузки?
13. Почему генератор с последовательным возбуждением не получил широкого практического применения?
14. Как снимают регулировочную характеристику генератора с параллельным возбуждением?
15. Как и почему необходимо изменять ток возбуждения генератора с параллельным и смешанным возбуждениями, чтобы напряжение при изменении тока нагрузки оставалось постоянным?
16. Как по регулировочным характеристикам генератора, снятым при включении одной параллельной обмотки возбуждения и при согласованном включении параллельной и последовательной обмоток возбуждения, определить соотношение числа витков обмоток возбуждения?
Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:
Что показывает регулировочная характеристика генератора?
Что представляет собой регулировочная характеристика?
Регулировочная харктеристика управляемого выпрямителя — это зависимость средневыпрямленного значения напряжения U0a от угла регулирования a .
Что показывает внешняя характеристика генератора?
В самом общем виде влияние нагрузки на генератор отражается внешней характеристикой. Внешней характеристикой называется зависимость падения напряжения в нагрузке, подключённой к обмотке статора, от величины протекающего в ней тока.
Как изменяется напряжение на зажимах генератора при увеличении его нагрузки?
При увеличении нагрузки напряжение на зажимах генератора уменьшается под влиянием двух причин: реакции якоря и падения напряжения в цепи якоря (рис.
Как происходит процесс самовозбуждения генератора?
Самовозбуждение электромашинных генераторов При пуске генератора с самовозбуждением начальный ток в обмотке возбуждения возникает за счёт ЭДС, наводимой в обмотке якоря остаточным магнитным полем главных полюсов. Для поддержания самовозбуждения необходимо, чтобы начальный ток усиливал это поле.
Что означает самовозбуждение генератора?
Самовозбуждение Самовозбуждение электромашинных генераторов, способ возбуждения магнитного поля главных полюсов генераторов, при котором обмотка главных полюсов получает питание от обмотки якоря (ротора). (В отличие от С., при независимом возбуждении обмотки главных полюсов питают от постороннего источника тока.)
Какие условия необходимые для самовозбуждения генератора постоянного тока?
Условия самовозбуждения генератора: Наличие остаточной намагниченности; Совпадение по направлению остаточного магнитного потока и поля, создаваемого обмоткой возбуждения; Сопротивление цепи возбуждения должно быть меньше критического.
Какие способы возбуждения применяют в генераторах постоянного тока?
Классификация генераторов постоянного тока по способу их возбуждениягенераторы с независимым возбуждением ;генераторы с самовозбуждением; генераторы с параллельным возбуждением , или шунтовые генераторы; генераторы с последовательным возбуждением , или сериесные генераторы;
Каков принцип действия генератора постоянного тока?
Принцип действия генератора постоянного тока основан на физическом явлении электромагнитной индукции. Заключается в том, что если проводник передвигается в магнитном поле, в нем возникает электрический ток. Такой ток называется индукционным.
Какие характеристики определяют свойства генератора постоянного тока?
Основными характеристиками генератора являются характеристики: холостого хода, внешняя, регулировочная и нагрузочная. ∑r — сумма сопротивлений всех обмоток, включенных последовательно в цепь якоря (якоря, дополнительных полюсов и компенсационной обмотки).
Что представляет собой характеристика холостого хода?
характеристика холостого хода электромашинного генератора — характеристика холостого хода Зависимость электродвижущей силы обмотки якоря вращающегося электромашинного генератора от тока возбуждения при разомкнутой обмотке якоря и при заданной частоте вращения.
Каковы основные параметры генератора?
Параметры генератора К основным параметрам генератора относятся: номинальное напряжение, номинальный ток, номинальная частота вращения, частота самовозбуждения, коэффициент полезного действия. В зависимости от конструкции электрической системы автомобиля номинальное напряжение составляет 12 или 24 В.
В чем разница между генератором постоянного и переменного тока?
В чем отличие генераторов переменного тока от постоянного Постоянный ток никогда не меняет своего направления, двигаясь от плюса к минусу. В отличие от постоянного, переменный ток движется между фазой и нулем, меняя направление электронов с определенной частотой, которую указывают в герцах.18 нояб. 2019 г.
Программа работы. Регулировочная характеристика
Регулировочная характеристика представляет собой зависимость тока возбуждения Iв от тока якоря Iя при постоянном напряжении на зажимах якоря генератора и постоянной частоте вращения якоря генератора, т.е.
Iв = F (Iя) при U = const и n = const.
Регулировочная характеристика имеет вид, изображённый на рис. 9.5.
Рис. 9.5. Регулировочная характеристика ГПТ
Регулировочная характеристика показывает, как нужно изменять ток возбуждения, чтобы при изменении нагрузки (тока якоря Iя) поддерживать напряжение генератора постоянным – что постоянно применяется на практике.
1. Ознакомиться с оборудованием рабочего места и его номинальными параметрами.
2. Собрать схему ГПТ (рис. 9.6), обратив внимание на маркировку выводов обмотки якоря и обмотки возбуждения. При этом вначале собрать цепь нагрузки, а затем – цепь возбуждения.
Рис. 9.6. Схема лабораторной работы
3. Собрать схему включения приводного асинхронного двигателя, соединив его фазы звездой или треугольником в зависимости от величины линейного напряжения на зажимах щитка питания.
4. Полностью ввести сопротивление регулировочного резистора в цепи возбуждения генератора, повернув его рукоятку до отказа против часовой стрелки, а так же выключить все лампы на ламповом резисторе.
5. Получив разрешение преподавателя или лаборанта на включение схемы, включит приводной двигатель и проверить работоспособность ГПТ и всех приборов (амперметров и вольтметра). Для этого немного повернуть рукоятку регулировочного резистора по часовой стрелке. Если при этом напряжение на генераторе и ток в цепи возбуждения будут увеличиваться, то цепь возбуждения собрана правильно. Если стрелка амперметра или вольтметра «зашкаливает», т.е. пытается повернуться против часовой стрелки, то необходимо выключить двигатель и поменять провода на зажимах соответствующего прибора. После этого вновь включить двигатель и проверить работу приборов. В случае если приборы не «зашкаливают», но и не показывают увеличение напряжения и тока, необходимо выключить двигатель и поменять местами проводники, подходящие к выводам обмотки возбуждения ГПТ.
6. Полностью ввести резистор возбуждения и записать показания вольтметра и амперметра РА1 в цепи возбуждения в табл. 9.1.
7. Постепенно уменьшая сопротивление цепи возбуждения с помощью регулировочного резистора, изменять напряжение генератора до номинального (140-150 В). Записать в табл. 9.1 показания приборов для 4…6 точек характеристики холостого хода.
8. При номинальном напряжении записать в табл. 9.2 показания вольтметра и амперметра РА2 в цепи нагрузки.
9. Поочерёдно включая лампы в резисторе нагрузки, изменять ток нагрузки до максимально возможного. Записать в табл. 9.2 показания вольтметра и амперметра в цепи нагрузки для 4…6 точек внешней характеристики.
10. Не выключая ламп нагрузки, регулировочным резистором в цепи возбуждения довести напряжение генератора до номинального (≈120В). Записать показания всех приборов в табл. 9.3.
11. Поочерёдно выключая лампы, поддерживать регулировочным резистором напряжение генератора постоянным. Записать показания приборов в табл. 9.3 для точек 4…6 регулировочной характеристики.
12. Выключит все лампы нагрузки. Уменьшить до минимума напряжение генератора с помощью регулировочного резистора. Отключить двигатель.
13. Результаты измерений показать преподавателю и с его разрешения разобрать схему.