Дослідження характеристик системи генератор-двигун

Лабораторна робота № 3

(г-Д)

1. Мета роботи

Освоєння методів запуску та регулювання системи, методів одержання реальних характеристик системи у різних режимах.

2. Програма роботи

· Ознайомитися з лабораторною установкою та порядком виконання експериментів.

· Виконати процедуру підготовки установки до запуску.

· Виконати пуск генераторного агрегату та одержати його регулювальні характеристики.

· Виконати процедуру введення системи у робочий стан та одержати електромеханічні характеристики у різних режимах.

· Виконати аналіз одержаних результатів.

3. Опис лабораторної установки

Електрична схема лабораторної установки рис. 3.1. одержує живлення від мереж =220В та ~ 220В.

Установка складається із чотирьох електричних машин, механічно з’єднаних у два агрегати: генераторний АД - Г та двигунний Д - НМ. До системи Г - Д належать приводний двигун генератора АД, генератор Г та двигун Д. Навантажувальна машина НМ створює для двигуна зовнішнє навантаження.

У генераторному агрегаті асинхронний двигун із короткозамкненим ротором (АД) вмикається до мережі живлення ~ 220В вимикачем В1 і обертає ротор генератора Г із постійною швидкістю. Генератор виробляє ЕРС, що регулюється струмом обмотки збудження ОВГ за допомогою резистора R1. Струм ОВГ контролюється амперметром А1. Резистор R1 одержує живлення від мережі живлення =220В через вимикачі В5, В2.

Двигун Д має контур обмотки збудження ОВД, що одержує живлення від мережі =220В через вимикач В5 та регулювальний резистор R2. Контроль струму ОВД забезпечується амперметром А2. Контроль частоти обертання - тахогенератором ТГ і приладом n.

Навантажувальна машина НМ має обмотку якоря, що одержує живлення від мережі = 220В через вимикачі В4, В5, перемикач П та додатковий резистор R4. Перемикач П дозволяє увімкнути НМ протилежно (“ ВСТР ”) або згідно (“ СОГЛ ”) до напрямку обертання Д. Опір резистора R4 регулюється закорочуванням секцій вимикачами В6, В7, В8, В9, В10, В11. НМ має також обмотку збудження ОВНМ, що одержує живлення від мережі = 220В через вимикач В5. Струм ОВНМ може регулюватися резистором R3.

Система має важливий елемент - головний електричний контур, що з’єднує якірні обмотки генератора і двигуна. Напруга та струм контуру контролюються вольтметром V та амперметром А3. Амперметр вимірює позитивні (відхилення стрілки угору від нуля) та негативні (відхилення стрілки униз від нуля) значення струму. Комутація контуру (замикання / розмикання) виконується вимикачем В3.

4. Теоретична частина

Електромеханічна характеристика двигуна Д у системі Г-Д як залежність частоти обертання валу від струму головного контуру визначається формулою

,

де - частота обертання вала двигуна, об / хв; - ЕРС генератора, В; - струм якірної обмотки двигуна (головного контуру системи), А; - опір головного контуру системи, Ом; - магнітний потік обмотки збудження двигуна, Вб; - конструктивний коефіцієнт двигуна, .

Рис. 3.1. Електрична схема лабораторної установки

у системі залежить від струму збудження генератора

,

де - коефіцієнт генератора, що може вважатися постійним, В/А; -струм обмотки збудження генератора (ОВГ), А.

залежить від струму збудження двигуна

( - коефіцієнт).

Певна характеристика реалізується за умови встановлення конкретних значень та .

Перевагою системи Г-Д є можливість регулювання через малопотужні контури обмоток збудження. До того ж головна складова втрат потужності на нагрівання має мінімальне значення і не залежить від .

5. Порядок виконання роботи

5.1. Запустити генераторний агрегат: за умови вимкнутого В5 увімкнути В1.

5.2. Установити робочий режим системи:

· Увімкнути живлення постійною напругою вимикачем В5.

· Встановити найбільший рівень струму збудження двигуна (регулюванням R2 за показами А2).

· Встановити нульове значення струму збудження генератора (регулюванням R1).

· Замкнути головний контур системи вмиканням В3.

5.3. Одержати дані регулювальної характеристики системи: збільшувати струм збудження генератора регулюванням R1 з інтервалом 150 - 200 mA за умови зростання напруги генератора до рівня 200 - 220В. Для кожного сталого струму збудження нотуються:

· струм збудження (амперметр А1);

· частота обертання вала двигуна n (прилад n);

· напруга генератора (вольтметр V).

5.4. Одержати дані електромеханічних характеристик:

· Установити конкретну характеристику регулюванням R1 із контролем напруги генератора за показанням вольтметра V. Рекомендується досліджувати три характеристики із рівнями напруги генератора 50, 100 та 150В без навантаження навантажувальною машиною.

Увага! Перед дослідженням кожної характеристики у кожному режимі та після дослідження необхідно встановлювати: вимикач В4 вимкнуто, перемикач П у положенні “ 0 ”, вимикачі В6.. В11 вимкнуті.

· Дані рушійного режиму одержуються за умови протилежного вмикання навантажувальної машини (перемикач П установлюється в положення “ ВСТР ” та вмикається В4). Рівень навантаження регулюється опором R4. Рекомендуються використовувати не більше чотирьох значень опору: із вимкнутими В6.. В11, увімкнутим В6, увімкнутими В6, В7, увімкнутими В6, В7, В8. Для кожного рівня навантаження нотуються значення І та .

· Дані режиму рекуперативного гальмування із зворотним напрямком струму головного контуру системи одержуються за умови згідного вмикання навантажувальної машини (перемикач П встановити у положення “ СОГЛ ” та увімкнути В4). Рівень навантаження регулюється опором R4. Рекомендуються використовувати не більше чотирьох значень опору: із вимкнутими В6.. В11, увімкнутим В6, увімкнутими В6, В7, увімкнутими В6, В7, В8. Для кожного рівня навантаження нотуються значення І із протилежним до двигунного напрямком (- І) та відповідні значення . Значення = , та що одержуються за умови І = 0 нотуються окремо. Це - режим ідеального холостого ходу.

5.5. Вимкнути лабораторну установку у такому порядку:

· регулюванням R1 встановити нульове значення струму збудження генератора за показами амперметра А1;

· послідовно вимкнути В3, В4, В5, В1.

6. Нотування та обробка результатів

Результати випробувань нотують у таблиці такої форми:

Для регулювальної характеристики:

Струм збудження , А		0,2	0,4	..
Частота обертання, n,об,хв
Напруга генератора, , В					..

Для електромеханічних характеристик:

, В	Рушійний режим	Ідеальний холостий хід (І= 0)	Гальмовий режим
	№	І, А (І> 0)	n, об,хв		№	І, А (I< 0)	n, об,хв
(100) (150)

За результатами іспитів будуються графіки. Можливий варіант показано на рис. 3.2.

Рис. 3.2. Приблизна форма графіків характеристик системи Г-Д

7. Зміст звіту

· Назва, мета і програма роботи.

· Електрична схема лабораторної установки (рис.3.1).

· Таблиці результатів випробувань.

· Графіки регулювальної та електромеханічних характеристик за результатами випробувань (форма на рис. 3.2.).

8. Контрольні запитання

Із яких потужних елементів складається система Г-Д? Для чого у системі Г-Д використовують асинхронний двигун із короткозамкненим ротором? Для чого у системі Г-Д генератор постійного струму? Що таке регулювальна характеристика генератора? Як регулюється генератор? Для чого регулюється генератор? У чому переваги системи Г-Д? Що таке електромеханічна характеристика системи? Чому характеристики із різними значеннями струму збудження генератора паралельні одна до одної? Як підготувати лабораторну установку до випробувань? Як одержати регулювальну характеристику? Як одержати електромеханічну характеристику? Як відключити лабораторну установку від мереж живлення?