2015-05-14
1883
Перечень аппаратуры:
| Обозначение | Наименование | Тип | Параметры |
| G1 | Трехфазный источник питания | 201.2 | 400 В ~; 16 А |
| G2 | Источник питания двигателя постоянного тока | 206.1 | 0...250В-; 3 А (якорь) 200 В -; 1 А (возбуждение) |
| G3 | Возбудитель машины переменного тока | 209.2 | 0...40 В-; 3,5 А |
| G4 | Машина переменного тока | 102.1 | 50 Вт; 230 В ~; 1500 мин-1 |
| G5 | Преобразователь угловых перемещений | 0...6000 мин-1 | |
| Ml | Машина постоянного тока | 101.1 | 90 Вт; 220 В; 0,56 А (якорь); 220 В (возбуждение) |
| А1 | Трёхфазная трансформаторная группа | 347.1 | 3x80 В·А; 230 В/127,133, 240,230,220 В |
| А2 | Блок синхронизации | 400 В ~; 16 А; 3 индикаторные лампы; синхроноскоп | |
| PI | Указатель частоты вращения | 506.2 | -2000…0…2000 мин-1 |
| Р2 | Измеритель напряжений и частот | 504.1 | 0...500В~; 45...55Гц, 220 В~ |
Описание электрической схемы соединений:
Обмотка возбуждения машины постоянного тока, используемой как двигатель Ml с независимым возбуждением, присоединена к нерегулируемому выходу "ВОЗБУЖДЕНИЕ" источника G2, к регулируемому выходу "ЯКОРЬ" которого присоединена якорная цепь машины. Вход питания источника G2 присоединен с помощью электрического шнура к розетке "380 В ~" трехфазного источника G1.
|
|
|
Обмотка ротора машины переменного тока, используемой как генератор G4, через гнезда "Fl", "F3" присоединена к выходу возбудителя G3, вход питания которого присоединен с помощью электрического шнура к розетке "220 В ~" трехфазного источника G1.
Фазы статорной обмотки генератора G4 через блок синхронизации А2 и трёхфазную трансформаторную группу А1, включенную по схеме 
с напряжениями 230 / 400 В, присоединены к выходу трехфазного источника G1.
Частоту вращения генератора G4 можно контролировать с помощью указателя Р1, соединенного с выходом преобразователя угловых перемещений G5.
Величину и частоту напряжения генератора G4 и сети можно контролировать с помощью измерителя напряжений и частот Р2.
Указания по проведению эксперимента:
• Убедитесь, что устройства, используемые в эксперименте, отключены от сети электропитания.
• Соберите электрическую схему соединений тепловой защиты машины переменного тока (приложение 1).
• Соедините гнезда защитного заземления " 
" устройств, используемых в эксперименте, с гнездом "РЕ" источника G1.
• Соедините аппаратуру в соответствии с электрической схемой соединений.
• Переключатели режима работы источника G2, возбудителя G3 и блока синхронизации А2 переведите в положение "РУЧН.".
• Регулировочные рукоятки источника G2 и возбудителя G3 поверните против часовой стрелки до упора.
• Установите переключателем в блоке А1 номинальные напряжения: вторичной обмотки трансформаторов - 133 В.
|
|
|
• Включите источник G1.О наличии напряжений фаз на его выходе должны сигнализировать светящиеся лампочки.
• Включите выключатель "СЕТЬ" и нажмите кнопку "ВКЛ." источника G2.
• Вращая регулировочную рукоятку источника G2, установите частоту вращения двигателя Ml (генератора G4) 1500 мин-1.
• Включите выключатель "СЕТЬ" и нажмите кнопку "ВКЛ." возбудителя G3.
• Вращая регулировочную рукоятку возбудителя G3, установите напряжение между фазами (линейное) генератора G4 равным напряжению между одноименными фазами сети.
• Включите выключатель "СЕТЬ" блока синхронизации А2.
• Обеспечьте условия синхронизации согласно табл. 2.1, после чего, нажатием на кнопку "ВКЛ." блока синхронизации А2, подключите генератор G4 к сети,
• Убедитесь, что генератор G4 вошел в режим синхронной работы с сетью, о чем должно свидетельствовать постоянство напряжения между фазами генератора G4.
• По завершении эксперимента нажмите кнопку "ОТКЛ." блока синхронизации А2, поверните регулировочные рукоятки сначала у возбудителя G3, а затем у источника G2 против часовой стрелки до упора, отключите выключатель "СЕТЬ" возбудителя G3, источника G2 и блока синхронизации А2, отключите источник G1 нажатием на кнопку - гриб и последующим отключением ключа - выключателя.
Таблица 2.1
| Условие | Средство контроля | Критерий выполнения условия | Критерий невыполнения условия | Рекомендации по выполнению условия |
| Равенство напряжений синхронной машины и сети | Вольтметры со стороны синхронной машины и сети | Напряжения со стороны синхронной машины и сети равны | Напряжения со стороны синхронной машины и сети не равны | Регулировать напряжения возбуждения синхронной машины до момента выравнивания напряжений со стороны синхронной машины и сети |
| Одинаковое чередование фаз напряжений синхронной машины и сети | Лампы в разрывах фаз | Лампы в фазах: периодически одновременно загораются и гаснут (частоты напряжений не равны); горят (напряжения в противофазе); не горят (напряжения синфазные) | Лампы в фазах периодически не одновременно загораются и гаснут, создавая эффект "кругового огня" | Переключить любые две фазы синхронной машины |
| Равенство частот синхронной машины и сети | Лампы в разрывах фаз или синхроноскоп | Лампы в фазах горят постоянно без мерцания (напряжения в противофазе) или не горят (напряжения синфазные); стрелка синхроноскопа неподвижна | Лампы в фазах загораются с частотой скольжения; стрелка синхроноскопа вращается | Регулировать частоту вращения синхронной машины |
| Синфазность напряжений синхронной машины и сети | Лампы в разрывах фаз или синхроноскоп | Лампы в фазах не горят; стрелка синхроноскопа смотрит вверх | Лампы в фазах горят; стрелка синхроноскопа не смотрит вверх | Регулировать частоту вращения синхронной машины до погасания ламп |
2.2 Определение характеристики холостого хода Е=f(If) синхронного генератора.
Перечень аппаратуры:
| Обозначение | Наименование | Тип | Параметры |
| G1 | Трехфазный источник питания | 201.2 | 400 В ~; 16 А |
| G2 | Источник питания двигателя постоянного тока | 206.1 | 0...250В-;3 А (якорь); 200 В -; 1 А (возбуждение) |
| G3 | Возбудитель машины переменного тока | 209.2 | 0...40 В-; 3,5 А |
| G4 | Машина переменного тока | 102.1 | 50 Вт; 230 В ~; 1500 мин-1 |
| G5 | Преобразователь угловых перемещений | 0...6000 мин-1 | |
| Ml | Машина постоянного тока | 101.1 | 90 Вт; 220 В; 0,56 А (якорь); 220 В (возбуждение) |
| PI | Указатель частоты вращения | 506.2 | -2000…0…2000 мин-1 |
| Р2.1.Р2.2 | Мультиметр | 509.2 | 0...1000 В  ;0...10 А
|
Описание электрической схемы соединений:
Обмотка возбуждения машины постоянного тока, используемой как двигатель Ml с независимым возбуждением, присоединена к нерегулируемому выходу "ВОЗБУЖДЕНИЕ" источника G2, к регулируемому выходу "ЯКОРЬ" которого присоединена якорная цепь этой же машины. Вход питания источника G2 присоединен с помощью электрического шнура к розетке "380В ~" трехфазного источника G1.
|
|
|
Обмотка ротора машины переменного тока, используемой как генератор G4, через гнезда "Fl", "F3" присоединена к выходу возбудителя G3, вход питания которого присоединен с помощью электрического шнура к розетке "220В ~" трехфазного источника G1.
Ток возбуждения If и напряжение Е между фазами генератора G4 можно измерять амперметром Р2.1 и вольтметром Р2.2.
Частоту вращения генератора G4 можно контролировать с помощью указателя Р1, соединенного с выходом преобразователя угловых перемещений G5.
Электрическая схема соединений:
Указания по проведению эксперимента:
• Убедитесь, что устройства, используемые в эксперименте, отключены от сети электропитания.
• Соберите электрическую схему соединений тепловой защиты машины переменного тока (приложение 1).
• Соедините гнезда защитного заземления " " устройств, используемых в эксперименте, с гнездом "РЕ" источника G1.
• Соедините аппаратуру в соответствии с электрической схемой соединений.
• Переключатели режима работы источника G2 и возбудителя G3 переведите в положение "РУЧН.".
• Регулировочные рукоятки источника G2 и возбудителя G3 поверните против часовой стрелки до упора.
• Включите источник G1.О наличии напряжений фаз на его выходе должны сигнализировать светящиеся лампочки.
• Включите выключатель "СЕТЬ" и нажмите кнопку "ВКЛ." источника G2.
• Вращая регулировочную рукоятку источника G2, установите частоту вращения двигателя Ml (генератора G4) 1500 мин-1
• Включите выключатель "СЕТЬ" и нажмите кнопку "ВКЛ." возбудителя G3.
• Вращая регулировочную рукоятку возбудителя G3, изменяйте ток возбуждения If, поддерживая частоту вращения генератора G4 1500 мин-1, и заносите показания амперметра Р2.1 и вольтметра Р2.2 в таблицу 2.2.
|
|
|
Таблица 2.2
| If, A | ||||||||||
| Е, В |
• По завершении эксперимента поверните регулировочные рукоятки сначала у возбудителя G3, а затем у источника G2 против часовой стрелки до упора, отключите их выключатели "СЕТЬ" и отключите источник G1 нажатием на кнопку-гриб и последующим отключением ключа-выключателя.
• Постройте характеристику холостого хода Е = f (If).
2.3 Определение внешней U=f(I), регулировочной If=f(I) и нагрузочной U=f(If) характеристик синхронного генератора.
Перечень аппаратуры:
| Обозначение | Наименование | Тип | Параметры |
| G1 | Трехфазный источник питания | 201.2 | 400 В ~; 16 А |
| G2 | Источник питания двигателя постоянного тока | 206.1 | 0...250В-;3 А (якорь); 200 В -; 1 А (возбуждение) |
| G3 | Возбудитель машины переменного тока | 209.2 | 0...40 В-; 3,5 А |
| G4 | Машина переменного тока | 102.1 | 50 Вт; 230 В ~; 1500 мин-1 |
| G5 | Преобразователь угловых перемещений | 0...6000 мин-1 | |
| Ml | Машина постоянного тока | 101.1 | 90 Вт; 220 В; 0,56 А (якорь); 220 В (возбуждение) |
| А1 | Активная нагрузка | 306.1 | 3x0...50 Вт; 220/380 В |
| P1 | Указатель частоты вращения | 506.2 | -2000…0…2000 мин-1 |
| Р2.1...Р2.3 | Мультиметр | 509.2 | 0...1000 В ;0...10 А
|
Описание электрической схемы соединений:
Обмотка возбуждения машины постоянного тока, используемой как двигатель Ml с независимым возбуждением, присоединена к нерегулируемому выходу "ВОЗБУЖДЕНИЕ" источника G2, к регулируемому выходу "ЯКОРЬ" которого присоединена якорная цепь этой же машины. Вход питания источника G2 присоединен с помощью электрического шнура к розетке "380В ~" трехфазного источника G1.
Обмотка ротора машины переменного тока, используемой как генератор G4, через гнезда "Fl", "F3" присоединена к выходу возбудителя G3, вход питания которого присоединен с помощью электрического шнура к розетке "220В ~" трехфазного источника G1.
Фазы статорной обмотки генератора G4 соединены с активной нагрузкой А1.
Частоту вращения генератора G4 можно контролировать с помощью указателя Р1, соединенного с выходом преобразователя угловых перемещений G5.
Ток возбуждения If, ток I и напряжение U статорной обмотки генератора G4 можно измерять амперметрами Р2.1, Р2.2 и вольтметром Р2.3.
Электрическая схема соединений:
Указания по проведению эксперимента:
· Убедитесь, что устройства, используемые в эксперименте, отключены от сети электропитания.
· Соберите электрическую схему соединений тепловой защиты машины переменного тока (приложение 1).
· Соедините гнезда защитного заземления " " устройств, используемых в эксперименте, с гнездом "РЕ" источника G1.
· Соедините аппаратуру в соответствии с электрической схемой соединений.
· Переключатели режима работы источника G2 и возбудителя G3 переведите в положение “РУЧН.”
· Регулировочные рукоятки источника G2 и возбудителя G3 поверните против часовой стрелки до упора.
· Установите регулировочные рукоятки активной нагрузки А1 в положение "О".
· Включите источник G1.О наличии напряжений фаз на его выходе должны сигнализировать светящиеся лампочки.
· Включите выключатель "СЕТЬ" и нажмите кнопку "ВКЛ." источника G2.
· Вращая регулировочную рукоятку источника G2, установите частоту вращения двигателя Ml (генератора G4) 1500 мин-1 и поддерживайте её в ходе эксперимента.
· Включите выключатель "СЕТЬ" и нажмите кнопку "ВКЛ." возбудителя G3.
· Вращая регулировочную рукоятку возбудителя G3, установите ток возбуждения If, при котором междуфазное напряжение генератора G4 будет равно 230 В.
· Перемещая синфазно регулировочные рукоятки активной нагрузки А1, изменяйте ток I статора генератора G4 и заносите показания амперметра Р2.2 и вольтметра Р2.3 в таблицу 2.3.
Таблица 2.3
| I, А | ||||||||||
| U, B |
· Верните регулировочные рукоятки активной нагрузки А1 в положение "0".
· Установите, вращая регулировочную рукоятку возбудителя G3, междуфазное напряжение U генератора G4 равным 230 В.
· Перемещая синфазно регулировочные рукоятки активной нагрузки А1 и поддерживая междуфазное напряжение U генератора G4 равным 230 В путем регулирования его тока возбуждения If, изменяйте ток I статора генератора G4 и заносите показания амперметров Р2.1,Р2.2 в таблицу 1.26.
Таблица 2.4
| I, А | ||||||||||
| If, A |
· Синфазно меняя положение регулировочных рукояток активной нагрузки А1 и поддерживая неизменным, например, равным 0,3 А ток I статорной обмотки генератора путем регулирования его тока возбуждения If, изменяйте междуфазное напряжение U статора генератора G4 и заносите показания амперметра Р2.1 и вольтметра Р2.3 в таблицу 2.5.
Таблица 2.5
| If, A | ||||||||||
| U, B |
· По завершении эксперимента поверните регулировочные рукоятки сначала возбудителя G3, а затем источника G2 против часовой стрелки до упора, отключите их выключатели "СЕТЬ"и отключите источник G1 нажатием на кнопку-гриб и последующим отключением ключа - выключателя. Постройте
- внешнюю характеристику U = f (I) при n = const, If = const (табл. 2.3);
- регулировочную характеристику If = f (I) при n = const, U = const (табл. 2.4);
- нагрузочную характеристику U = f (If) при n = const, I = const (табл. 2.5).
2.4 Определение угловых характеристик P=f(
),Q=f(),U=f() синхронного генератора.
Перечень аппаратуры:
| Обозначение | Наименование | Тип | Параметры |
| G1 | Трехфазный источник питания | 201.2 | 400 В ~; 16 А |
| G2 | Источник питания двигателя постоянного тока | 206.1 | 0...250В-; 3 А (якорь); 200 В -; 1 А (возбуждение) |
| G3 | Возбудитель машины переменного тока | 209.2 | 0...40 В-; 3,5 А |
| G4 | Машина переменного тока | 102.1 | 50 Вт; 230 В ~; 1500 мин-1 |
| G5 | Преобразователь угловых перемещений | 0...6000 мин-1 | |
| Ml | Машина постоянного тока | 101.1 | 90 Вт; 220 В; 0,56 А (якорь); 220 В (возбуждение) |
| А1 | Трёхфазная трансформаторная группа | 347.1 | 3x80 В·А; 230 В/242,230, 220, 133, 127 В |
| А2 | Блок синхронизации | 400 В~;16 А; 3 индикаторные лампы; синхроноскоп | |
| P1 | Указатель частоты вращения | 506.2 | -2000…0…2000 мин-1 |
| Р2 | Измеритель напряжений и частот | 504.1 | 0...500В-; 45...55 Гц, 220 В ~ |
| РЗ | Измеритель мощностей | 507.2 | 0...600ВА; 600 Вт |
| Р4 | Фазометр | -180°...0...180° |
Описание электрической схемы соединений:
Обмотка возбуждения машины постоянного тока, используемой как двигатель Ml с независимым возбуждением, присоединена к нерегулируемому выходу "ВОЗБУЖДЕНИЕ" источника G2, к регулируемому выходу "ЯКОРЬ" которого присоединена якорная цепь этой же машины. Вход питания источника G2 присоединен с помощью электрического шнура к розетке "380В~" трехфазного источника G1.
Обмотка ротора машины переменного тока, используемой как генератор G4, через гнезда "Fl", "F3" присоединена к выходу возбудителя G3, вход питания которого присоединен с помощью электрического шнура к розетке "220В~" трехфазного источника G1.
Фазы статорной обмотки генератора G4 через блок синхронизации А2 и трёхфазную трансформаторную группу А1, соединённую по схеме с напряжениями 230 / 400 В, присоединены к выходу трехфазного источника G1.
Частоту вращения генератора G4 можно контролировать с помощью указателя Р1, соединенного с выходом преобразователя угловых перемещений G5,
Величину и частоту напряжения генератора G4 и сети можно контролировать с помощью измерителя напряжений и частот Р2.
Активную Р и реактивную Q мощности генератора G4 можно измерять с помощью измерителя мощностей РЗ.
Фазовый угол сдвига векторов ЭДС генератора G4 и напряжения сети (угол нагрузки генератора) можно измерять с помощью фазометра Р4, связанного через указатель частоты вращения с преобразователем угловых перемещений G5 и выходом источника G1 (сетью).
Указания по проведению эксперимента:
· Осуществите ручное подключение к сети синхронного генератора G4 методом точной синхронизации
· Включите выключатель "СЕТЬ" фазометра Р4.
· Установите вращением регулировочной рукоятки возбудителя G3 требуемый ток возбуждения If генератора G4, например 1,5 А, и не меняйте его в ходе эксперимента.
· Вращая регулировочную рукоятку источника G2, изменяйте угол нагрузки и записывайте показания фазометра Р4, ваттметра и варметра измерителя мощностей РЗ и вольтметра, блока Р2 в таблицу 2.6.
Таблица 2.6
| , град
| ||||||||||
| Р, Вт | ||||||||||
| Q, ВАр |
· В случае перехода генератора G4 в асинхронный режим работы разгружайте его по активной мощности, вращая регулировочную рукоятку источника G2 против часовой стрелки до тех пор, пока не восстановится синхронная работа генератора с сетью.
· По завершении эксперимента, вращая регулировочную рукоятку источника G2, разгрузите генератор G4 по активной мощности, нажмите кнопку "ОТКЛ." Блока синхронизации А2, поверните регулировочные рукоятки сначала возбудителя G3, а затем источника G2 против часовой стрелки до упора, отключите выключатели "СЕТЬ" возбудителя G3, источника G2, блока синхронизации А2 и фазометра Р4, отключите источникG1нажатиемна кнопку – гриб и последующим отключением ключа - выключателя.
· Постройте угловые характеристики P=f(),Q=f().
2.5 Определение U-образной характеристики I=f(If) синхронного генератора.
Перечень аппаратуры:
| Обозначение | Наименование | Тип | Параметры |
| G1 | Трехфазный источник питания | 201.2 | 400 В ~; 16 А |
| G2 | Источник питания двигатля постоянного тока | 206.1 | 0...250В- 3 А (якорь) 200 В -; 1 А (возбуждение) |
| G3 | Возбудитель машины перемен- ного тока | 209.2 | 0...40 В-;3,5 А |
| G4 | Машина переменного тока | 102.1 | 50 Вт; 230 В ~; 1500 мин-1 |
| G5 | Преобразователь угловых перемещений | 0...6000 мин-1 | |
| Ml | Машина постоянного тока | 101.1 | 90 Вт; 220 В 0,56 А (якорь); 220 В (возбуждение) |
| А1 | Трёхфазная трансформаторная группа | 347.1 | 3x80 В·А; 230 В/242,230, 220, 133, 127 В |
| А2 | Блок синхронизации | 400 В- 16 А; 3 индикаторные лампы; синхроноскоп | |
| PI | Указатель частоты вращения | 506.2 | -2000…0…2000 мин-1 |
| Р2 | Измеритель напряжений и частот | 504.1 | 0...500В~; 45...55 Гц, 220 В ~ |
| РЗ | Измеритель мощностей | 507.2 | 0...600 ВА; 600 В |
| Р4.1,Р4.2 | Мультиметр | 509.2 | 0...1000 В ;
0...10 А
|
 |
Описание электрической схемы соединений:
Обмотка возбуждения машины постоянного тока, используемой как двигатель Ml с независимым возбуждением, присоединена к нерегулируемому выходу "ВОЗБУЖДЕНИЕ" источника G2, к регулируемому выходу "ЯКОРЬ" которого присоединена якорная цепь этой же машины. Вход питания источника G2 присоединен с помощью электрического шнура к розетке "380 В ~" трехфазного источника G1.
Обмотка ротора машины переменного тока, используемой как генератор G4, через гнезда "Fl", "F3" присоединена к выходу возбудителя G3, вход питания которого присоединен с помощью электрического шнура к розетке "220 В ~" трехфазного источника G1.
Фазы статорной обмотки генератора G4 через блок синхронизации А2 и трёхфазную трансформаторную группу А1, соединённую по схеме 
с напряжениями 230 / 400 В, присоединены к выходу трехфазного источника G1.
Частоту вращения генератора G4 можно контролировать с помощью указателя Р1, соединенного с выходом преобразователя угловых перемещений G5.
Величину и частоту напряжения генератора G4 и сети можно контролировать с помощью измерителя напряжений и частот Р2.
Величину активной мощности генератора G4 можно контролировать с помощью измерителя мощностей РЗ.
Ток возбуждения If и ток I статорной обмотки генератора G4 можно измерять амперметрами Р4.1 и Р4.2.
Указания по проведению эксперимента:
· Осуществите ручное подключение к сети синхронного генератора G4 методом точной синхронизации.
· Установите вращением регулировочной рукоятки источника G2 требуемую активную мощность Р генератора G4, например 20 Вт, и поддерживайте её в ходе эксперимента. Вращая регулировочную рукоятку возбудителя G3, изменяйте ток возбуждения If генератора G4 и записывайте показания амперметров Р4.1, Р4.2 в таблицу 2.7.
Таблица 2.7
| If, A | ||||||||||
| I, А |
· В случае перехода генератора G4 в асинхронный режим работы разгружайте его по активной мощности, вращая регулировочную рукоятку источника G2 против часовой стрелки до тех пор, пока не восстановится синхронная работа генератора с сетью. По завершении эксперимента, вращая регулировочную рукоятку источника G2 разгрузите генератор G4 по активной мощности, нажмите кнопку "ОТКЛ." блока синхронизации А2, поверните регулировочные рукоятки сначала возбудителя G3, а затем источника G2 против часовой стрелки до упора, отключите выключатели "СЕТЬ" возбудителя G3, источника G2 и блока синхронизации А2, отключите источник G1 нажатием на кнопку-гриб и последующим отключением ключа-выключателя. Постройте U-образную характеристику I = f (If).
Контрольные вопросы.
1. Объясните устройство и принцип действия синхронного генератора.
2. В чем отличие между явнополюсными и неявнополюсными синхронными генераторами?
3. Что такое реакция якоря в синхронном генераторе?
4. Что такое угол нагрузки синхронного генератора? Как его определить по векторной диаграмме?
5. В каком диапазоне находятся значения угла нагрузки, соответствующие устойчивому режиму работы явнополюсных и неявнополюсных синхронных генераторов?
6. Качественно изобразите угловую характеристику неявнополюсного генератора.
7. Какие условия необходимо соблюсти, прежде чем включить синхронный генератор на параллельную работу?
8. Каким прибором контролируется соблюдение условий синхронизации?
9. Объясните характер зависимости Е = f (If) синхронного генератора.
10. Как определить, при какой величине тока возбуждения синхронный генератор, включенный на параллельную работу с сетью, будет работать с коэффициентом мощности cos φ = 1?
11. Если изменится активная нагрузка этого генератора, то потребуется ли изменить ток возбуждения, чтобы cos φ остался равным единице.
