Генератор постоянного тока

Данные для построения этой характеристики получаем следующим образом: при разомкнутом Р2 устанавливаем номинальную частоту вращения и в течение всего опыта

Генератор постоянного тока

Контрольная работа

Физика

Другие контрольные работы по предмету

Физика

Сдать работу со 100% гаранией

1. Исследование генератора постоянного тока с независимым возбуждением

 

Цель работы: Ознакомиться с конструкцией генератора, схемой его привода, аппаратурой управления и измерения; экспериментально подтвердить возможность регулирования напряжения путем изменения сопротивления регулировочного реостата; получить опытным путем характеристики генератора и оценить его свойства.

Оборудование и приборы:

-двигатель постоянного тока и генератор с независимым возбуждением;

-амперметр магнитоэлектрический в цепи возбуждения;

-амперметр магнитоэлектрический в цепи нагрузки;

-вольтметр магнитоэлектрический;

-реостат регулировочный в цепи возбуждения генератора;

-реостат для нагрузки генератора.

Ход выполнения работы:

1.Сборка схемы.

 

Генератор постоянного тока (ГПТ) имеет независимое возбуждение, т.е. его обмотка возбуждения электрически не соединена с обмоткой якоря и подключена к постороннему источнику постоянного тока через потенциометр Rрег..

Собрав схему по приведенной выше схеме, после проверки ее, замыкаем рубильник Р1 и запускаем приводной двигатель Д. при этом Р2 должен быть разомкнут. Затем, установив номинальную частоту вращения, потенциометром Rрег. Устанавливаем такую величину тока возбуждения Iв, при которой напряжение на выходе генератора равно номинальному. После этого замыкаем рубильник Р2 и проверяем возможность нагрузки генератора.

.Выбран генератор независимого возбуждения, имеющий следующие номинальные данные: Рн = 178 кВт; Uн = 230 В; Iвозб. н. = 4,6 А; Iя. н. = 775 А; номинальное напряжение на зажимах обмотки возбуждения Uв. н. = =100 В; сопротивление обмоток якоря в нагретом состоянии rя = 0,0181 Ом.

.Снятие характеристик.

a)Характеристика холостогохода. Характеристика х. х. представляет собой зависимость ЭДС генератора в режиме х. х. Е0 от тока возбуждения Iв при номинальной частоте вращения n = nном.

Данные для построения этой характеристики получаем следующим образом: при разомкнутом Р2 устанавливаем номинальную частоту вращения и в течение всего опыта поддерживаем ее неизменной. Затем измеряем ЭДС генератора Еост (ЭДС остаточного магнетизма) и, потенциометром Rрег. Постепенно увеличиваем ток возбуждения Iв до величины, при которой ЭДС генератора достигнет значения 1,15 Uном. При этом через приблизительно одинаковые интервалы ЭДС Е0 снимаем показания вольтметра и амперметра А и заносим в таблицу 1. Так получаем данные для построения восходящей (намагничивающей) ветви характеристики х. х. затем с помощью потенциометра постепенно уменьшаем ток возбуждения до 0 и вновь снимаем показания. Так получаем данные нисходящей (размагничивающей) ветви характеристики х. Построив обе ветви характеристики, проводим между ними среднюю линию, которую и принимаем за характеристику х. х. затем к этой характеристике проводим касательную, а из точки а, соответствующей номинальному напряжению (Е0 - Uном.), проводим прямую ас. Коэффициент магнитного насыщения: kμ = ас / ав. (Для машин постоянного тока kμ = 1,10 - 1,75).

 

Таблица 1. Характеристика холостого хода

IвА12345ЕвосхВ65,2144,6196,5227,75250ЕнисхВ77,8155,4203,5232,25250ЕсредняяВ71,5150200230250μ = 8,7 / 7,8 = 1,115.

б) Внешняя характеристика. Эта характеристика генератора представляет собой зависимость напряжения на выходе генератора U от тока нагрузки Iа при номинальной частоте вращения n = nном. = const. и неизменном токе возбуждения Iвозб. н. = 4,6 А.

Для получения данных внешней характеристики генератора устанавливаем номинальную частоту вращения и, замкнув рубильник Р2, увеличиваем ток возбуждения и ток нагрузки до тех пор, пока генератор не окажется в режиме номинальной нагрузки: U = Uном и I = Iа.ном. после этого постепенно разгружаем генератор, не изменяя величины тока возбуждения и поддерживая неизменной частоту вращения. При этом через приблизительно одинаковые интервалы снимаем показания амперметра и вольтметра. Показания заносим в таблицу 2. Строим характеристику.

 

Таблица 2. Внешняя характеристика

IаА10008507505000230234,6236,7242250

в) Регулировочная характеристика. Регулировочная характеристика генератора - это зависимость тока возбуждения от тока нагрузки при номинальном напряжении и номинальной частоте вращения. Данные получаем следующим образом: устанавливаем номинальную частоту вращения и возбуждаем генератор до номинального напряжения. Затем подключаем нагрузку (замыкаем Р2) и постепенно увеличиваем ток нагрузки до номинального значения. При этом ток возбуждения увеличиваем так, чтобы напряжение на выходе генератора оставалось равным номинальному. Снимаем показания.

После этого процесс ведем в обратном направлении, т.е. уменьшаем ток нагрузки вплоть до режима Х. х. и ток возбуждения так, чтобы напряжение на выходе генератора оставалось равным номинальному.

Полученные в этом случае две ветви характеристики не совпадают, что объясняется явлением гистерезиса. За регулировочную характеристику принимаем среднюю характеристику.

 

IнА0,5100200300500775Iв, увеличА3,153,253,353,94,14,6Iв, уменш.А3,753,83,854,14,34,6IсредняяА3,453,533,64,04,24,6

Выводы.

.Полученные результаты вполне согласовываются с теоретическими моделями работы генератора постоянного тока с независимым возбуждением.

.Восходящая ветвь характеристики х. х. расположена ниже нисходящей ветви, тот же эффект наблюдается при снятии регулировочной характеристики. Это объясняется явлением гистерезиса, возникающего в процессе намагничивания-размагничивания.

.Степень наклона внешней характеристики к оси абсцисс - жесткость характеристики - оценивается изменением напряжения генератора при номинальной нагрузке, называемым номинальным изменением напряжения генератора.

 

2. Определение КПД трехфазного двухобмоточного трансформатора по методу холостого хода и работы под нагрузкой

 

Цель работы.

Ознакомиться с работой трехфазного двухобмоточного трансформатора и определений КПД, построение кривой КПД.

Оборудование.

-Трехфазный трансформатор:= 1,5 кВ А.; U1 = 500 В; U2 =230 В; I1 = 3,77 А; UК = 4,6% Uном; f = 50 Гц.

Тип: ТС - 1,5/0,5.

-Ваттметр - 2 шт.

-Амперметр - 3 шт.

-Нагрузочный реостат - 1 шт.

-Рубильник трехполюсной - 2 шт.

-Вольтметр - 2 шт.

Порядок выполнения работы.

.Сборка лабораторной испытательной схемы.

 

2. Опыт холостого хода.

Соберем схему холостого хода

Для плавного регулирования напряжения применен трехфазный регулятор напряжения РНТ. Подведенное к первичной обмотке напряжение (сторона ВН) изменяем от 0,5 U1 ном. до 1,2U1.ном. и приблизительно через одинаковые интервалы тока х. х. снимаем показания приборов и заносим их в таблицу 8.1.

 

 

При этом измеряем фазные значения напряжений, прикладывая концы соединенных проводов вольтметра к началу и концу каждой фазной обмотки трансформатора.

При холостом ходе ток проходит только по первичной обмотке, а вторичная обмотка не оказывает влияния на процессы в трансформаторе.

.Работа трансформатора под нагрузкой.

Замыкаем рубильник Р2 и изменяем сопротивление нагрузочного реостата. Подведенное к первичной обмотке напряжение (сторона ВН) изменяем от 0,5 U1 ном. до 1,2U1.ном. и приблизительно через одинаковые интервалы тока снимаем показания приборов и заносим их в таблицу 8.1.

генератор постоянный ток трансформатор

Таблица 8.1. Зависимости η = f(Р2) и cosφ = f(Р2)

№Измерения.Вычисления.Прим.U1, ВI1, АР1, ВтU2, ВI2, Аη, %cosφР2, Вт1.2500,3871,50000,9350При х.х.2.6000,16720000,9330При х. х.3.2004,38400,5420250,92210Под нагрузкой4.3002,913402025,7551,50,89515Под нагрузкой5.4002,1512251308,691,10,8231116Под нагрузкой6.5001,712082205,192,80,8211120Под нагрузкой7.6001,4512352304,889,80,821104Под нагрузкой

Для расчета применялись следующие формулы:

 

η = Р2 / Р1 * 100%;φ = ;

Р2 = U2 I2.

 

Зависимость μ = f(Р2)

 

 

Выводы.

1.Неравенство токов I1 в режиме холостого хода можно объяснить явлением магнитного насыщения магнитопровода. Измеренные ток х. х. и мощность х. х. вполне совпадает с каталожными данными: по каталогу Iхх - iхх(%) I1 ном. = 0,11 * 3,77 = 0,4В при U = 0,5 Uном.; Рхх = 73 Вт.

.В трансформаторе имеют место магнитные потери Р0 и зависят они от индукции, частоты перемагничивания и веса магнитопровода. При расчетах обычно принимают, что при неизменном напряжении эти потери с нагрузкой не меняются.

Электрические потери в проводниках обмоток изменяются пропорционально квадрату тока нагрузки.

С учетом потерь обычно КПД записывают:

 

Η = βSнcosφ / (βSнcosφ + β2Ркз + Р0), где

 

β - I2 / I2 ном. - относительная величина тока;

Ркз - потери короткого замыкания.

Максимальное значение КПД имеет место при βМ = 0,5 - 0,7.

При уменьшении коэффициента мощности уменьшится и КПД трансформатора.

.Характер нагрузки влияет на КПД трансформатора: это можно объяснить, рассматривая внешнюю характеристику трансформатора и зависимость КПД от нагрузки:

 

Внешние характеристики трансформатора в зависим

Похожие работы

1 2 >