Основные теоретические положения. Синхронный генератор – электрическая машина, предназначенная для преобразования энергии вращающегося магнитного поля в электрическую энергию

 

Синхронный генератор – электрическая машина, предназначенная для преобразования энергии вращающегося магнитного поля в электрическую энергию. Принцип действия основан на законе электро-магнитной индукции.

Внешняя характеристика – это зависимость напряжения на выходе генератора U₁ от тока нагрузки I₁ при неизменных частоте вращения (n₂=n₁), токе возбуждения I_в = const и коэффициенте мощности cosφ₁ = const.

Опыт проводят следующим образом. Включают приводной двигатель, устанавливают синхронную частоту вращения n₂ = n₁ и поддерживают ее неизменной в течение всего опыта. Затем подключают активную нагрузку А4 (включением рубильника) и регулируют сопротивление нагрузки R_н и силу тока возбуждения таким образом, чтобы при номинальном напряжении

(U₁ = U_1ном) ток нагрузки генератора был номинальным (I₁ = I_1ном). Потом постепенно разгружают генератор до холостого хода (U₁ = 0) и получают данные внешней характеристики при активной нагрузке (cosφ₁ = 1).

После этого опять повторяют при активно-индуктивной нагрузке. Показания амперметра PA и вольтметра PV, заносятся в таблицу 14.1 и строят внешнюю характеристику генератора U = f(I).

При cosφ₁ = 1 и cosφ₁< 1 номинальное изменение напряжения генератора при сбросе нагрузки (%):

 

 

где U₀= E₀– напряжение генератора в режиме холостого хода, В.

 

 

Рисунок 14.1 - Внешняя характеристика

 

Регулировочная характеристика представляет собой зависимость тока возбуждения генератора I_в от тока нагрузки I₁ при неизменных частоте вращения n­₂ = n₁ и напряжении U₁ = U_1ном.

Генератор постепенно нагружают на активную нагрузку и регулируют ток возбуждения I_в таким образом, чтобы напряжение на выходе генератора в течении всего опыта оставалось неизменным и равным номинальному. При этом через приблизительно одинаковые интервалы тока нагрузки измеряют ток возбуждения генератора. Показания приборов заносят в таблицу 14.2 и строят регулировочную характеристику I_В = f(I).Опыт повторяют при активно-индуктивной нагрузке.

По регулировочным характеристикам определяют номинальное изменение тока возбуждения (%):

 

 

где I_в.ном и I_в.0ном – значения токов возбуждения, соответствующие номинальному напряжению генератора U_1ном при номинальной нагрузке и в режиме холостого хода соответственно, А.

 

 

Рисунок 14.2 - Регулировочная характеристика

 

 

Нагрузочная характеристика представляет собой зависимость напряжения генератора от тока воз­буждения U₁ = f(I_В) при постоянных токе якоря, частоте вращения и угле нагрузки (I₁=const, n=n₁=const, φ = const). Она показывает, как изменяется напряжение генератора Uс изменением тока возбуждения I_В при по­стоянном индуктивном токе нагрузки. Обычно индукцион­ная нагрузочная характеристика снимается при I=I_ном. Показания амперметра PA и вольтметра PV, заносятся в таблицу 14.3 и строят внешнюю характеристику генератора U = f(I_В).

 

Рисунок 14.3 - Нагрузочная характеристика

 

 

Рисунок 14.4 - Схема снятия внешней, регулировочной

и нагрузочной характеристик трехфазного

синхронного генератора

 

 

Перечень аппаратуры

 

Обозначение	Наименование	Тип	Параметры
А4	Активная нагрузка	306.5	220В / 3´0…50 Вт;
А18	Емкостная нагрузка	317.2	220 В / 3´0…40 ВАр;
А19	Индуктивная нагрузка	324.2	220 В / 3´0…40 ВАр;
G1	Однофазный источник питания	218.9	~220 В / 6 А
G3	Однофазный тиристорный преобразователь		±0…240 В 1 А
G5	Преобразователь угловых перемещений		6 вых. Каналов / 2500 импульсов за оборот
G6	Возбудитель синхронной машины	209.3	-0…40 В / 3, А
М1	Машина переменного тока	102.1	100 Вт; 230 В ~; 1500 мин-1
М2	Машина постоянного тока	101.2	90 Вт / 220 В / 0,56 А (якорь) / 2×110 В / 0,25 А (возбуждение)
Р1	Блок мультиметров	510.0.1	2 мультиметра 0…1000 В ; 0…10 А ; 0…20 Мом
P2	Указатель частоты вращения	506.5	±0…2000 об/мин