2020-06-29
538
Практическое занятие № 19. Исследование генератора постоянного тока независимого возбуждения
Цель работы. Исследование рабочих свойств генераторов постоянного тока.
Задачи работы:
- изучить схему для исследования генератора постоянного тока (рис.1).
- изучить характеристику холостого хода ГПТ независимо возбуждения
- изучить нагрузочную характеристику ГПТ независимого возбуждения
- изучить внешнюю характеристику ГПТ независимого возбуждения
- изучить регулировочную характеристику ГПТ независимого возбуждения
- составить отчет по работе.
Схема включения генератора независимого возбуждения показана на рис. 1, а. Реостат rрг, включенный в цепь возбуждения, дает возможность регулировать ток Iв в обмотке возбуждения, а следовательно, и основной магнитный поток машины. Обмотка возбуждения питается от источника энергии постоянного тока: аккумулятора, выпрямителя или же другого генератора постоянного тока, называемого в этом случае возбудителем.
Рис. 1 Принципиальная схема (а) и характеристики х.х. (б) генератора независимого возбуждения
Характеристика холостого хода генератора постоянного тока независимого возбуждения
При снятии характеристики U0=f(IВ) генератор работает в режиме х.х. (Ia=0). Установив номинальную частоту вращения и поддерживая ее неизменной, постепенно увеличивают ток в обмотке возбуждения Iв от нулевого значения до +Iв= 0а, при котором напряжение х.х. U0 = 1.15Uном. Получают данные для построения кривой 1 (рис. 1, б). Начальная ордината кривой 1 не равна нулю, что объясняется действием небольшого магнитного потока остаточного магнетизма, сохранившегося от предыдущего намагничивания машины. Уменьшив ток возбуждения до нуля, и изменив его направление, постепенно увеличивают ток в цепи возбуждения до -Iв = 0b. Полученная таким образом кривая 2 называется нисходящей ветвью характеристики. В первом квадранте кривая 2 располагается выше кривой 1. Объясняется это тем, что в процессе снятия кривой 1 произошло увеличение магнитного потока остаточного намагничивания. Далее опыт проводят в обратном направлении, т. е. уменьшают ток возбуждения от -Iв =0bдо Iв = 0, а затем увеличивают его до значения +Iв = 0а. В результате получают кривую 3, называемую восходящей ветвью характеристики х.х. Нисходящая и восходящая ветви характеристики х.х. образуют петлю намагничивания. Проведя между кривыми 2 и 3 среднюю линию 4, получим расчетную характеристику х.х.
Прямолинейная часть характеристики х.х. соответствует ненасыщенной магнитной системе машины. При дальнейшем увеличении тока сталь машины насыщается и характеристика приобретает криволинейный характер. Зависимость U0= f (IВ) дает возможность судить о магнитных свойствах машины.
Нагрузочная характеристика генератора постоянного тока независимого возбуждения
Эта характеристика выражает зависимость напряжения U на выходе генератора от тока возбуждения Iв при неизменных токе нагрузки, например номинальном, и частоте вращения. При указанных условиях напряжение на выводах генератора меньше ЭДС, поэтому нагрузочная характеристика 1 располагается ниже характеристики холостого хода 2 (рис. 2). Если из точки а, соответствующей номинальному напряжению Uном, отложить вверх отрезок аb, равный IaΣr, и провести горизонтально отрезок bс до пересечения с характеристикой х.х., а затем соединить точки а и с, то получим аbс — треугольник реактивный (характеристический).
Так, при работе генератора в режиме х.х. при токе возбуждения IВ1=IВ.ном напряжение на выводах U0=de; с подключением нагрузки (при неизменном токе возбуждения) напряжение генератора снизится до значения Uном=ae. Таким образом, отрезок dа выражает значение напряжения ΔU=U0 — Uномпри IВ1=IВ.ном. Напряжение на выводах генератора в этом случае уменьшилось в результате действия двух причин: падения напряжения в цепи якоря и размагничивающего влияния реакции якоря. Измерив значение сопротивления цепи якоря и подсчитав падение напряжения IaΣr, можно определить ЭДС генератора при заданном токе нагрузки: Ea=U+IaΣr. На рис. 2 эта ЭДС представлена отрезком bе. Электродвижущая сила генератора при нагрузке меньше, чем в режиме х.х. (bе < dе), что объясняется размагничивающим влиянием реакции якоря. Для количественной оценки этого влияния из точки с опускаем перпендикуляр на ось абсцисс. Полученный отрезок cf представляет собой ЭДС генератора при нагрузке; в режиме х.х. для создания этой ЭДС необходим ток возбуждения IВ2 <IВ1. Следовательно, отрезок fе, равный разности токов возбуждения IВ1—IВ2, представляет собой ток возбуждения, компенсирующий размагничивающее влияние реакции якоря.
Рис. 2. Нагрузочная характеристика генератора независимого возбуждения
Катеты реактивного треугольника количественно определяют причины, вызывающие уменьшение напряжения генератора при его нагрузке: падение напряжения в цепи якоря определяет катет
ab = IaΣr)
ток возбуждения IВ1—IВ2, компенсирующий размагничивающее действие реакции якоря, определяет катет
,
где Fqd и Fad — величины, определяющие размагничивающее действие реакции якоря по поперечной и продольной осям; ωв.к —число витков в полюсной катушке обмотки возбуждения.
Реактивный треугольник а’b‘с’ построен для другого значения тока возбуждения IВ3. Сторона а’b‘ треугольника осталась неизменной (а’b‘=ab), что объясняется неизменностью тока нагрузки, но сторона b‘с’ уменьшилась (b‘с’ < bс), так как при меньшем токе возбуждения уменьшилась степень насыщения магнитной цепи генератора, а следовательно, и размагничивающее действие реакции якоря.
