Приложение. Краткая теория генераторов постоянного тока
Самостоятельная лабораторная работа
«Испытание генератора постоянного тока с помощью программы EWB»
Цель работы:
1.1. Ознакомиться с устройством генератора постоянного тока.
1.2. Овладеть навыками снятия основных эксплуатационных характеристик генератора постоянного тока: характеристики холостого хода, внешней и регулировочной.
Объект и средства исследования.
Генератор постоянного тока серии 2ПН имеет паспортные данные, показанные в первом столбце таблицы 1. Для удобства реализации (избежать дробных чисел) эти данные были изменены так, как показано во втором столбце таблицы 1.
Таблица 1. Паспортные данные генератора постоянного тока.
| Исходные паспортные данные | Используемые паспортные данные |
| Рном=1,5 кВт | Рном=1,5 кВт |
| Uном=230В | Uном=240В |
| nном=1500 об/мин | nном=1500 об/мин |
| ηном=81,5% соответствует Е=280 В | ηном=88,0% соответствует Е=270 В |
| Rя=38 Ом соответствует Iя=7,3А | Rя=45 Ом соответствует Iя=6А |
| Rв=440 Ом | Rв=440 Ом соответствует Iв=0.45А |
Если пренебречь потерями в подшипниках и считать скорость вращения вала неизменной, то взаимодействие двух электрических цепей, связанных с обмоткой возбуждения и ротором, можно представить как преобразование тока возбуждения Iв ЭДС якоря Ея. Такие преобразователи известны как преобразователи тока в напряжение (ПТН). Схема, содержащая такой ПНТ с сопротивлением преобразования 600 Ом, приведена на рис.1. Параметры схемы примерно соответствуют паспортным данным генератора, приведенным во втором столбце таблицы 1.
|
|
|
Рис.1. Схема исследуемой цепи.
Рабочее задание.
3.1. Подготовить бланк отчета.
3.2. Изучить по конспекту лекций и учебникам теоретический материал.
3.3. Пройти собеседование и получить допуск к работе.
3.4. Ознакомиться с устройством генератора постоянного тока Приложению и записать паспортные данные генератора в отчет.
3.5. Собрать электрическую цепь, схема которой изображена на рис. 1. и предъявить ее для проверки преподавателю.
3.6. Снять характеристику холостого хода генератора независимого возбуждения, для чего, выключить выключатель S и запустить схему. Значения Е фиксируются вольтметром V1, значения Iв фиксируются амперметром А1.
Таблица 2. Снятие характеристики холостого хода.
| № п/п | При увеличении IВ | №№ п/п | При уменьшении IВ | ||
| E = U0, B | IB, A | E = U0, B | IB, A | ||
| 1 | 1 | ||||
| 2 | 2 | ||||
| 3 | 3 | ||||
| 4 | 4 | ||||
| 5 | 5 | ||||
| 6 | 6 | ||||
Примечание: Пределы изменения Iв от 0,45А до 0,7 А обеспечиваются изменением переменного резистора с сопротивлением 400 Ом.
|
|
|
3.7. Снять регулировочную характеристику генератора параллельного возбуждения, для чего при включенном выключателе S запустить схему . Изменяя сопротивление реостата RB, установить напряжение генератора, равным номинальному 240 В. Постепенно увеличивая I, начиная с значения 6А, увеличивать также Iв, начиная с значения 0,45А, добиваясь постоянства U/в Показания амперметров А1 и А2 внести в таблицу 3.
Таблица 3. Снятие регулировочной характеристики.
| №№ п/п | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
| U, В | 240 | 240 | 240 | 240 | 240 | 240 | 240 |
| I, А | |||||||
| IB, А |
3.8. Снять внешнюю характеристику генератора параллельного возбуждения, для чего при включенном выключателе S1 запустить схему, включив автоматический выключатель 0/1.
Изменяя сопротивление реостата RB, установить номинальный ток возбуждения Iвном= 0,45 А. Записать показания вольтметра V и амперметров A1 и A2 в таблицу 4.
|
|
|
. Таблица 4. Снятие внешней характеристики
| №№ п/п | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
| U, В | |||||||
| I, А | |||||||
| IB, А |
Затем постепенно увеличивать нагрузку генератора, уменьшая величину сопротивления переменного резистора 60 Ом. При каждом его изменении показания приборов V, A1 и A2 вносить в таблицу 4.
4. Выводы по работе (должны содержать оценку данных измерений, приведенных в таблицах 2,3 и 4).
Контрольные вопросы
1.В чем состоит назначение генератора постоянного тока и на чем основан принцип его работы?
2.Для каких целей предназначены обмотка возбуждения, якорь, коллектор, щетки?
3.В чем различие между генераторами с параллельным и независимым возбуждением?
4.Чем объясняется то, что характеристика холостого хода не начинается с нулевого значения Iв?
5. Почему с увеличением нагрузки генератора напряжение на зажимах якоря снижается?
6. Почему с ростом нагрузки напряжение генератора с независимым возбуждением снижается менее интенсивно, чем генератора с параллельным возбуждением?
|
|
|
7. Для какого из генераторов режим короткого замыкания наиболее опасен? Почему?
8. Каким образом можно регулировать напряжение генератора?
9. Где применяются генераторы постоянного тока?
Приложение. Краткая теория генераторов постоянного тока
Принцип действия машины постоянного тока
На рис.2а показан принцип работы машины ПТ двигателем:
- N и S –полюса постоянного магнита, условно отображающего статор. Вертикальные стрелки показывают направления силовых линий.
-Ротор представлен одним из многих витков, по которому протекает потребляемый ток I. Концы витка выведены на две ламели коллектора и через щетки, показанные черным цветом, контактируют с полюсами «+» и «-» внешнего источника постоянного напряжения U.
- РМ – рабочая машина, приводимая в движение двигателем через механическую передачу, связанную с валом.
Рис. 2. Режим работы МПТ двигателем и правило левой руки, ладонь обращена лицевой поверхностью вверх
На рис.2б показано правило левой руки: Если магнитные силовые линии с индукцией В входят в ладонь сверху, а вытянуты вперед четыре пальца показывают направление тока I, протекающего по проводу длиной L, то направленный влево большой палец покажет направление действующей на провод силы F=IB L.
Эта сила создает вращающий момент на валу– произведение силы на плечо.
Рис.2.2.Иллюстрация вращающего момента на примерах гаечного ключа и цилиндрического тела.
Вращающий момент (синонимы: вращательный момент, крутящий момент, момент силы) - векторная физическая величина, равная произведению радиус вектора, проведенного от оси вращения к точке приложения силы, на вектор этой силы.
,
· где M – вращающий момент, Нм, F – сила( Н), r – радиус-вектор (м)
Справка: Номинальный вращающий момент двигателя Мном (Нм), определяют по формуле
,
где Pном – номинальная мощность двигателя, Вт, nном - номинальная частота вращения, об/мин/
На рис.3показан принцип работы машины ПТ генератором:
Рис.3. Режим работы МПТ генератором и правило правой руки, ладонь обращена вверх
На рис.3а показан принцип работы машины ПТ генератором:
- N и S –полюса постоянного магнита, условно отображающего статор. Вертикальные стрелки показывают направления силовых линий.
-Ротор представлен одним из многих витков, по которому протекает генерируемый ток I. Концы витка выведены на две ламели коллектора и через щетки, показанные черным цветом, контактируют с сопротивлением нагрузки Rн.
- ПД – посторонний двигатель, приводящий в движение ротор генератора через механическую передачу, связанную с валом.
На рис.3б показано правило правой руки: Если магнитные силовые линии с индукцией В входят в ладонь сверху, то в проводе длиной L, расположенном параллельно правой руке и движущемся вправо со скоростью V, генерируется ЭДС величиной:
Em= V B L.
Если при этом руку расположить так, чтобы большой палец показывал направление движения провода, то вытянутые вперед четыре пальца руки покажут направление действия ЭДС и вызываемого ею тока I. Этот ток определяет номинальную мощность генератора: Pном= U I,
где U=E - Rя Iя и Rя - сопротивление обмоток ротора.
Устройство машины постоянного тока
На рис.1 показано устройство машины ПТ:
-Статор - неподвижна часть машины в виде стального цилиндра с магнитными наконечниками N-S. Каждый наконечник вместе с обмоткой для протекания тока, которую называют обмоткой возбуждения, представляет собой электромагнит.
- Ротор – вращающаяся часть машины, в пазах которой проложены витки обмотки.
По виткам протекает ток либо от внешней электрической цепи (ЭЦ) в режиме двигателя, либо наоборот протекает к внешней ЭЦ в режиме генератора. Концы витков ротора выведены на ламели (проводящие пластины) коллектора, по которым могут скользить неподвижные щетки, присоединенные к внешней ЭЦ.
Вал, укрепленный на подшипниках, служит осью вращения. С помощью механической передачи (шестеренчатой, ременной или фрикционной) вал присоединяется к внешней механической цепи (МЦ).
Направления вращения показывают стрелки с обозначениями : G в режиме генератора и M в режиме двигателя.
Дата добавления: 2019-01-14; просмотров: 252; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!