Трехфазный синхронный генератор

Лабораторная работа 16

Цель работы: Ознакомление с устройством, работой синхронной машины в режиме генератора, способом синхронизации его и основными характеристиками его.

Задание по работе

1. Ознакомиться с конструкцией трехфазного асинхронного генератора на демонстрационном стенде и с лабораторной установкой для испытания синхронного генератора.

2. Снять характеристику холостого хода синхронного генератора при синхронной частоте вращения его якоря.

3. Произвести синхронизацию трехфазного синхронного генератора для параллельной работы с трехфазной питающей сетью.

4. Снять U -образную характеристику синхронного генератора.

5. Снять зависимость тока и коэффициента мощности от мощности, отдаваемой синхронным генератором в питающую сеть.

6. Составить краткие выводы по работе.

Методические указания по выполнению работы

1. Ознакомиться с устройством синхронной машины, установленной на агрегате № 2 лабораторного стенда и демонстрационном стенде. Записать технические паспортные данные.

Номинальное напряжение, В.................................... 220

Номинальная частота, Гц........................................... 50

Синхронная частота вращения ротора, об/мин... 3000

Номинальная мощность в режиме генератора, кВт 1,0

Номинальный ток статора, А.................................... 3,0

Номинальный коэффициент мощности................0,8

Номинальная мощность в режиме двигателя, кВт. 0,7

Номинальный КПД.................................................. 0,78

Номинальный ток возбуждения, А.......................... 2,0

Максимальный ток возбуждения, А....................... 2,6

2. Исследовать работу синхронной машины в режиме генератора. Для этого собрать на панели стенда «Синхронная машина» электрическую цепь установки для снятия основных характеристик синхронного генератора, работающего на питающую сеть большой мощности (рис. 1). В качестве приводного двигателя использовать электродвигатель постоянного тока параллельного возбуждения, электрическая цепь которого собирается на той же панели, что и цепь исследуемой синхронной машины. Монтаж установки выполнить в соответствии с монтажной схемой, указанной на рис. 2.

3. Включить источник питания приводного электродвигателя постоянного тока и установить значение на­пряжения питания равным 220 В. Осуществить пуск двигателя постоянного тока и установить частоту вращения его якоря n = 3000 об/мин. Изменение частоты вращения приводного электродвигателя производить изменением тока его возбуждения (изменением сопротивления регулировочного реостата в цепи тока возбуждения двигателя).

4. Снять характеристику холостого хода синхронного генератора Е_о (I_в) при токе нагрузки I = 0 и неизменной частоте вращения приводного двигателя, равной синхронной частоте вращения ротора синхронного генератора (n = 3000 об/мин = const). Возбуждение синхронного генератора производится подключением обмотки его ротора к регулируемому источнику постоянного напряжения. Для этого необходимо нажать кнопку «Вкл» позиции «Возбуждение синхронной машины», а кнопкой «Вкл» позиции «Включение статора синхронной машины» подключить к обмотке статора вольтметр и соответствующие электрические цепи синхроноскопа. Регулировка тока возбуждения синхронной машины производится регулировочным устройством на панели «Синхронная машина». Затем, изменяя ток возбуждения от нуля до значения, при котором напряжение на зажимах синхронного генератора составляет U = 1,25 U_ном, произвести шесть измерений. Первая точка отчета производится при разомкнутой цепи возбуждения синхронного генератора. Данные измерений занести в табл. 1.

Рис. 1.

Рис. 2.

5. Установить напряжение на зажимах синхронного генератора равным напряжению питающей сети: U_г = U_с. Регулируя частоту вращения приводного электродвигателя постоянного тока, по синхроноскопу установить момент синхронизации частоты ЭДС синхронного генератора и напряжения сети. Момент синхронизации соответствует совмещению стрелки синхроноскопа с вертикальной отметкой его шкалы (т. е. совпадению фаз напряжений генератора и сети). Затем в момент синхронизации подключить синхронный генератор на параллельную работу с сетью, нажав кнопку «Вкл» позиции «Включение к сети синхронной и асинхронной машины».

6. Снять U -образную характеристику синхронного генератора, т. е. зависимость тока I, отдаваемого генератором при параллельной работе с сетью, от его тока возбуждения I _в при постоянных - мощности Р = const и напряжении U = const:

а) по показаниям трехфазного ваттметра и амперметра установить при мощности Р = 0,5Р_ном = const минимальный ток нагрузки синхронного генератора, изменяя его ток возбуждения (первая точка зависимости I(I_в) при Р = const);

б) увеличивая ток возбуждения синхронного генератора, повысить его ток нагрузки до номинального значения I_ном. При этом снять еще две, три точки характеристики; аналогично снимаются две, три точки характеристики изменением тока возбуждения синхронного генератора в сторону его уменьшения по сравнению с начальным значением; в процессе проведения опыта мощность, отдаваемая синхронным генератором в сеть Р = 0,5Р_ном поддерживается неизменной, что достигается изменением тока возбуждения приводного электродвигателя постоянного тока.

Результаты измерений записать в табл. 2;

в) нагрузить синхронный генератор активной мощностью при номинальном неизменном токе возбуждения генератора I _{в ном} = 2А = const путем уменьшения тока возбуждения приводного электродвигателя постоянного тока. Изменяя ток статора синхронного генератора (в пределах номинального значения), произвести шесть измерений напряжения на зажимах синхронного генератора, тока статора и мощности, отдаваемой генератором в сеть. Результаты измерений записать в табл. 3.

7. Обработка результатов опытов.

По результатам измерений и вычислений:

а) по результатам измерений п. 4 построить характеристику холостого хода синхронного генератора E₀(I_в);

б) построить U -образную характеристику синхронного генератора, т. е. I(I_в), cosφ(I_в) при постоянной активной мощности, отдаваемой в сеть Р = const; построение выполнить в одной координатной системе, а коэффициент мощности вычислить по измеренным данным cosφ = Р/ где Р — мощность, отдаваемая синхронным генератором в сеть; U, I — линейные напряжение и ток генератора (значения Р, V и I взять из табл. 2);

в) по измеренным и вычисленным данным из табл. 3 построить зависимости I(Р) и cosφ(Р) в одной координатной системе.

Таблица 1

Номера измерений
Iв, А
E0, В

Таблица 2

Номера измерений
U, В
Iв, А
I, А
cosφ
Р, Вт

Таблица 3.

Номера измерений	Измерено	Вычислено
U, В	I, А	Iв, А	Р, Вт	cosφ