ТРЕХФАЗНЫЕ СИНХРОННЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ

Лабораторная работа №1

 

1.1. Снятие характеристики холостого хода E₀=f(I_f)
 трехфазного 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…250 В  / 3 А (якорь) / - 200 В  / 1 А (возбуждение)
G3	Возбудитель синхронной машины	209.2	- 0…40 В  / 3,5 А
G5	Преобразователь угловых перемещений	104	6 вых. каналов / 2500 импульсов за оборот
G6	Машина переменного тока	102.1	100 Вт / ~ 230 В / 1500 мин-
М2	Машина постоянного тока	101.2	90 Вт / 220 В / 0,56 А (якорь) / 2×110 В / 0,25 А (возбуждение)
Р1	Блок мультиметров	508.2	3 мультиметра  0...1000 В  /  0...10 А  / 0…20 МОм
Р3	Указатель частоты вращения	506.2	-2000…0…2000 мин-1

 

Описание электрической схемы соединений

 

Источник G1 - источник синусоидального напряжения промышленной частоты.

Источник питания двигателя постоянного тока G2 используется для питания регулируемым напряжением якорной обмотки и нерегулируемым напряжением обмотки возбуждения машины постоянного тока М2, работающей в режиме двигателя с независимым возбуждением.

Возбудитель G3 служит для питания обмотки возбуждения машины переменного тока G6, работающей в режиме синхронного генератора.

Преобразователь угловых перемещений G5 генерирует импульсы, поступающие на вход указателя частоты вращения Р3 электромашинного агрегата.

С помощью мультиметров блока Р1 контролируются ток возбуждения I_f и э.д.с. E₀ испытуемого синхронного генератора G6.

 

Указания по проведению эксперимента

 

· Убедитесь, что устройства, используемые в эксперименте, отключены от сети электропитания.

· Соберите электрическую схему соединений тепловой защиты машины переменного тока (стр.  14).

· Соедините гнезда защитного заземления " " устройств, используемых в эксперименте, с гнездом "РЕ" трехфазного источника питания G1.

· Соедините аппаратуру в соответствии с электрической схемой соединений.

· Переключатели режима работы источника G2 и возбудителя G3 установите в положение "РУЧН.".

· Регулировочные рукоятки источника G2 и возбудителя G3 поверните против часовой стрелки до упора.

· Включите выключатели «СЕТЬ» блока мультиметров Р1 и указателя частоты вращения Р3.

· Активизируйте мультиметры блока Р1, задействованные в эксперименте.

· 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, разгоните двигатель М2 (генератор G6) до частоты 1500 мин^-1 и поддерживайте ее в ходе эксперимента неизменной.

· Включите выключатель «СЕТЬ» и нажмите кнопку "ВКЛ." возбудителя G3.

· Вращая регулировочную рукоятку возбудителя G3, изменяйте ток возбуждения I_f генератора G6 в диапазоне 0…2 А и заносите показания амперметра Р1.1 (ток I_f) и вольтметра Р1.2 (э.д.с. E₀ синхронного генератора G6) в таблицу 5.1.1.

Таблица 5.1.1.

If , A	0,2	0,4	0,6	0,8	1	1,2	1,4	1,6	1,8	2
E 0 , B	21	46	73	97	120	141	164	185	205	220

 

· По завершении эксперимента первоначально у возбудителя G3, а затем и у источника G2 поверните регулировочную рукоятку против часовой стрелки до упора, нажмите кнопку "ОТКЛ." и отключите выключатель "СЕТЬ". Отключите источник G1 нажатием на кнопку – гриб, и последующим отключением ключа – выключателя. Отключите выключатели "СЕТЬ" блока мультиметров Р1 и указателя частоты вращения Р3.

· Используя результаты табл. 5.1.1, постройте искомую характеристику холостого хода
E₀ = f ( I_f ) трехфазного синхронного генератора.

1.2. Снятие характеристики короткого замыкания I_К=f(I_f)
трехфазного 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…250 В  / 3 А (якорь) / - 200 В  / 1 А (возбуждение)
G3	Возбудитель синхронной машины	209.2	- 0…40 В  / 3,5 А
G5	Преобразователь угловых перемещений	104	6 вых. каналов / 2500 импульсов за оборот
G6	Машина переменного тока	102.1	100 Вт / ~ 230 В / 1500 мин-
М2	Машина постоянного тока	101.2	90 Вт / 220 В / 0,56 А (якорь) / 2×110 В / 0,25 А (возбуждение)
Р1	Блок мультиметров	508.2	3 мультиметра  0...1000 В  /  0...10 А  / 0…20 МОм
Р3	Указатель частоты вращения	506.2	-2000…0…2000 мин-1

 

Описание электрической схемы соединений

 

Источник G1 - источник синусоидального напряжения промышленной частоты.

Источник питания двигателя постоянного тока G2 используется для питания регулируемым напряжением  якорной обмотки и нерегулируемым напряжением обмотки возбуждения машины постоянного тока М2, работающей в режиме двигателя с независимым возбуждением.

Возбудитель G3 служит для питания обмотки возбуждения машины переменного тока G6, работающей в режиме синхронного генератора.

Преобразователь угловых перемещений G5 генерирует импульсы, поступающие на вход указателя частоты вращения Р3 электромашинного агрегата.

С помощью мультиметров блока Р1 контролируются ток возбуждения I_f и ток I_К статорной обмотки испытуемого синхронного генератора G6.

 

Указания по проведению эксперимента

 

· Убедитесь, что устройства, используемые в эксперименте, отключены от сети электропитания.

· Соберите электрическую схему соединений тепловой защиты машины переменного тока (стр.  14).

· Соедините гнезда защитного заземления " " устройств, используемых в эксперименте, с гнездом "РЕ" трехфазного источника питания G1.

· Соедините аппаратуру в соответствии с электрической схемой соединений.

· Переключатели режима работы источника G2 и возбудителя G3 установите в положение "РУЧН.".

· Регулировочные рукоятки источника G2 и возбудителя G3 поверните против часовой стрелки до упора.

· Включите выключатели «СЕТЬ» блока мультиметров Р1 и указателя частоты вращения Р3.

· Активизируйте мультиметры блока Р1, задействованные в эксперименте.

· 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, разгоните двигатель М2 (генератор G6) до частоты 1500 мин^-1 и поддерживайте ее в ходе эксперимента неизменной.

· Включите выключатель «СЕТЬ» и нажмите кнопку "ВКЛ." возбудителя G3.

· Вращая регулировочную рукоятку возбудителя G3, изменяйте ток возбуждения I_f генератора G6 в диапазоне 0…2 А и заносите показания амперметров Р1.1 (ток I_f) и Р1.2 (ток I_К статорной обмотки синхронного генератора G6) в таблицу 5.2.1.

Таблица 5.2.1.

If , A	0,03	0,2	0,4	0,6	0,8	1	1,2	1,4	1,6	1,8	2
I К , А	0	0,05	0,11	0,17	0,23	0,29	0,35	0,41	0,47	0,53	0,58

 

· По завершении эксперимента первоначально у возбудителя G3, а затем и у источника G2 поверните регулировочную рукоятку против часовой стрелки до упора, нажмите кнопку "ОТКЛ." и отключите выключатель "СЕТЬ". Отключите источник G1 нажатием на кнопку – гриб, и последующим отключением ключа – выключателя. Отключите выключатели "СЕТЬ" блока мультиметров Р1 и указателя частоты вращения Р3.

· Используя результаты табл. 5.2.1, постройте искомую характеристику короткого замыкания I_К= f( I_f) трехфазного синхронного генератора.

 

 

1.3. Снятие внешней U=f(I), регулировочной I_f=f(I) и нагрузочной U=f(I_f) характеристик трехфазного 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…250 В  / 3 А (якорь) / - 200 В  / 1 А (возбуждение)
G3	Возбудитель синхронной машины	209.2	- 0…40 В  / 3,5 А
G5	Преобразователь угловых перемещений	104	6 вых. каналов / 2500 импульсов за оборот
G6	Машина переменного тока	102.1	100 Вт / ~ 230 В / 1500 мин-
М2	Машина постоянного тока	101.2	90 Вт / 220 В / 0,56 А (якорь) / 2×110 В / 0,25 А (возбуждение)
А10	Активная нагрузка	306.1	220 В / 3´0…50 Вт;
А15	Индуктивная нагрузка	324.2	220 В / 3´0…40 ВАр;
А16	Емкостная нагрузка	317.2	220 В / 3´0…40 ВАр;
Р1	Блок мультиметров	508.2	3 мультиметра  0...1000 В  /  0...10 А  / 0…20 МОм
Р3	Указатель частоты вращения	506.2	-2000…0…2000 мин-1

 

Описание электрической схемы соединений

 

Источник G1 - источник синусоидального напряжения промышленной частоты.

Источник питания двигателя постоянного тока G2 используется для питания регулируемым напряжением  якорной обмотки и нерегулируемым напряжением обмотки возбуждения машины постоянного тока М2, работающей в режиме двигателя с независимым возбуждением.

Возбудитель G3 служит для питания обмотки возбуждения машины переменного тока G6, работающей в режиме синхронного генератора.

Преобразователь угловых перемещений G5 генерирует импульсы, поступающие на вход указателя частоты вращения Р3 электромашинного агрегата.

Нагрузки - активная А10, индуктивная А15 и емкостная А16 используются для нагружения синхронного генератора G6.

С помощью мультиметров блока Р1 контролируются ток возбуждения I_f, ток I статорной обмотки и линейное напряжение U испытуемого синхронного генератора G6.

 

Указания по проведению эксперимента

 

· Убедитесь, что устройства, используемые в эксперименте, отключены от сети электропитания.

· Соберите электрическую схему соединений тепловой защиты машины переменного тока (стр.  14).

· Соедините гнезда защитного заземления " " устройств, используемых в эксперименте, с гнездом "РЕ" трехфазного источника питания G1.

· Соедините аппаратуру в соответствии с электрической схемой соединений.

· Переключатели режима работы источника G2 и возбудителя G3 установите в положение "РУЧН.".

· Регулировочные рукоятки источника G2 и возбудителя G3 поверните против часовой стрелки до упора.

· Установите регулировочные рукоятки активной нагрузки А10 (индуктивной нагрузки А15 / емкостной нагрузки А17) в положение "0%".

· Включите выключатели «СЕТЬ» блока мультиметров Р1 и указателя частоты вращения Р3.

· Активизируйте мультиметры блока Р1, задействованные в эксперименте.

· 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, разгоните двигатель М2 (генератор G6) до частоты 1500 мин^-1 и поддерживайте ее в ходе эксперимента неизменной.

· Включите выключатель «СЕТЬ» и нажмите кнопку "ВКЛ." возбудителя G3.

· Вращая регулировочную рукоятку возбудителя G3, установите ток возбуждения I_f, при котором междуфазное напряжение U генератора G6 будет равно 230 В.

· Перемещая синфазно регулировочные рукоятки активной нагрузки А10 (индуктивной нагрузки А15 / емкостной нагрузки А16), изменяйте ток I статорной обмотки генератора G6 в диапазоне 0…0,25 А и заносите показания амперметра Р1.2 (ток I) и вольтметра Р1.3 (напряжение U) в таблицу 5.4.1.

 

Активная                                        Таблица 5.4.1

I , A	0,01	0,05	0,08	0,11	0,13	0,16	0,18	0,2	0,22	0,23
U , B	218	208	200	191	184	176	169	162	156	150

Индуктивная

I , A	0	0,05	0,11	0,16	0,2
U , B	230	206	186	170	154

Емкостная

I , A	0	0,01	0,03	0,06	0,09
U , B	230	236	242	248	255

 

· Верните регулировочные рукоятки активной нагрузки А1 (индуктивной нагрузки А15 / емкостной нагрузки А17) в положение "0%".

· Синфазно поворачивая регулировочные рукоятки активной нагрузки А1 (индуктивной нагрузки А15 / емкостной нагрузки А16) и поддерживая напряжение U генератора G4 равным 230 В, путем регулирования его тока возбуждения I_f, изменяйте ток I статорной обмотки генератора G6 в диапазоне 0…0,25 А и заносите показания амперметров Р1.1 (ток I_f), Р1.2 (ток I) в таблицу 5.4.2.

Активная                                                      Таблица 5.4.2

I , A	0	0,06	0,14	0,23
If , А	2,15	2,47	2,82	3,11

Индуктивная

I , A	0,01	0,05	0,09	0,13
If , А	2,29	2,5	2,79	3,2

Емкостная

I , A	0	0,01	0,03	0,06	0,08
If , А	2,15	2,05	1,96	1,88	1,8

 

· Верните регулировочные рукоятки активной нагрузки А1 (индуктивной нагрузки А15 / емкостной нагрузки А17) в положение "0%".

· Соедините фазы емкостной нагрузки по схеме «треугольник».

· Поверните регулировочную рукоятку возбудителя G3 против часовой стрелки до упора.

· Закоротите активную нагрузку А1 (индуктивную нагрузку А15 / емкостную нагрузку А17).

· Увеличивая ток возбуждения I_f генератора G3, установите ток I статорной обмотки генератора G6 равным, например, 0,05 А и занесите показания амперметра Р1.1 (ток I_f) и вольтметра Р1.3 (напряжение U) в таблицу 5.4.3.

· Поверните регулировочную рукоятку возбудителя G3 против часовой стрелки до упора.

· Раскоротите активную нагрузку А1 (индуктивную нагрузку А15 / емкостную нагрузку А17).

· Установите регулировочные рукоятки активной нагрузки А1 (индуктивной нагрузки А15 / емкостной нагрузки А17) в положение "100%".

· Синфазно поворачивая против часовой стрелки регулировочные рукоятки активной нагрузки А10 (индуктивной нагрузки А15 / емкостной нагрузки А16) и поддерживая неизменным, например, равным 0,05 А ток I статорной обмотки генератора G6 путем регулирования его тока возбуждения I_f, изменяйте напряжение U статорной обмотки генератора G6 (не превышая значения 250 В) и заносите показания амперметра Р1.1 (ток I_f) и вольтметра Р1.3 (напряжение U) в таблицу 5.4.3.

Активная                                                      Таблица 5.4.3

If , A	0,44	0,54	0,67	0,95	2,13
U , B	40	52	69	102	208

Индуктивная

If , A	0,7	0,83	1,07	2,12
U , B	54	70	100	205

Емкостная

If , A	1,09	1,6	2,58
U , B	152	203	272

 

· По завершении эксперимента первоначально у возбудителя G3, а затем и у источника G2 поверните регулировочную рукоятку против часовой стрелки до упора, нажмите кнопку "ОТКЛ." и отключите выключатель "СЕТЬ". Отключите источник G1 нажатием на кнопку – гриб, и последующим отключением ключа – выключателя. Отключите выключатели "СЕТЬ" блока мультиметров Р1 и указателя частоты вращения Р3.

· Используя результаты таблиц 5.4.1…5.4.3, постройте искомые характеристики трехфазного синхронного генератора G6 при активном (индуктивном / емкостном) характере его нагрузки:

- внешнюю U = f ( I ) при n = const, I_f = const (табл. 5.4.1.);

- регулировочную I_f = f ( I ) при n = const, U = const (табл. 5.4.2.);

- нагрузочную U = f ( I_f ) при n = const, I = const (табл. 5.4.3.).

 

 

Внешняя характеристика при активном, индуктивном и емкостном характере нагрузки U = f ( I )

 

 

 

Регулировочная характеристика при активном, индуктивном и емкостном характере нагрузки I_f = f ( I )

 

 

 

Нагрузочная характеристика при активном, индуктивном и емкостном характере нагрузки U = f ( I_f )