4. Контрольные вопросы

1. Как устроен генератор постоянного тока?

2. Зачем нужен коллектор в генераторах постоянного тока?

3. Как изменяется основной магнитный поток при изменении тока возбуждения генератора?

4. Чем объяснить наличие остаточной ЭДС генератора?

5. Вследствие каких причин характеристика холостого хода генератора имеет нелинейный характер?

6. Почему при наличии нагрузки снижается напряжение на щетках генератора независимого возбуждения?

7. Почему внешняя характеристика генератора параллельного возбуждения проходит круче, чем у генератора независимого возбуждения?

8. Почему для поддержания постоянства напряжения генератора постоянного тока с ростом нагрузки приходится увеличивать ток возбуждения?

9. Каким образом влияет реакция якоря генератора постоянного тока на вид внешней характеристики?

10. Какова величина тока короткого замыкания для генераторов независимого и параллельного возбуждения?

11. При каких условиях может произойти самовозбуждение генератора параллельного возбуждения?

Литература

1. Электротехника. Под редакцией проф. В.Г. Герасимова. «Высшая школа», 1985, с.358 – 372.

2. Борисов Ю.М. и др. Электротехника. «Энергоатомиздат», 1985, с.342 – 363.

Лабораторная работа № 5.

Исследование генератора постоянного тока смешанного

возбуждения

1. Цель работы

Ознакомиться с особенностями устройства генератора смешанного возбуждения и исследовать его свойства путем снятия внешних характеристик.

2. Домашнее задание

Пользуясь учебниками и конспектами лекций, изучите устройство, принцип действия и характеристики генератора постоянного тока смешанного возбуждения. Особое внимание обратить на следующие разделы: устройство генератора и расположение обмотки последовательного возбуждения, влияние обмотки последовательного возбуждения на характеристики генератора при согласном и встречном включении обмоток, область применения генераторов смешанного возбуждения при различных способах включения последовательной обмотки.

Подготовьте ответы на контрольные вопросы по данной работе.

Внимательно прочитайте методические указания к данной лабораторной работе. Ознакомьтесь с принципиальной электрической схемой лабораторной установки, показанной на рис. 1, и уясните назначение каждого элемента схемы. Начертите в рабочей тетради таблицы 1 и 2.

3. Рабочее задание

1. Ознакомиться с устройством генератора смешанного возбуждения и приводного асинхронного двигателя. Записать их паспортные данные в таблицу 1.

Таблица 1

№	Тип	Фабрич- ный номер	UН, В	IH, А	РН, Вт	nH, об/мин	ηн	сosφн

2. Выбрать электроизмерительные приборы в соответствии с паспортными данными генератора постоянного тока и записать паспортные данные приборов в таблицу.

3. Для исследования генератора смешанного возбуждения собирается электрическая схема, приведенная на рис. 1.

Генератор постоянного тока приводится во вращение асинхронным двигателем (АД). Исследуемый генератор имеет две обмотки возбуждения: параллельную, зажимы которой обозначены Ш₁ и Ш₂, и последовательную с обозначениями С₁ и С₂. Сопротивление R_Н предназначено для изменения тока якоря генератора (нагрузки генератора). Амперметры А₁ и А₂ предназначены для измерения тока возбуждения и тока нагрузки. Вольтметр V измеряет напряжение на щетках генератора.

В режиме холостого хода (при отсутствии тока нагрузки) напряжение генератора определяется величиной магнитного потока, создаваемого параллельной обмоткой возбуждения и скоростью вращения якоря. При отсутствии последовательной обмотки с ростом тока нагрузки происходит уменьшение напряжения генератора, которое обуславливается падением напряжения в якорной цепи и уменьшением магнитного потока генератора вследствие реакции якоря и уменьшения тока возбуждения.

При согласном включении последовательной обмотки направления магнитных потоков, создаваемых параллельной и последовательной обмотками, совпадают. С ростом тока якоря возрастает магнитный поток последовательной обмотки, а следовательно, и результирующий магнитный поток. Это возрастание магнитного потока компенсирует уменьшение напряжения генератора от указанных выше факторов.

При встречном включении последовательной обмотки магнитный поток этой обмотки имеет противоположное направление с потоком параллельной обмотки, поэтому при увеличении тока якоря результирующий магнитный поток генератора уменьшается, что ведет к резкому уменьшению напряжения генератора.

4. Снять внешнюю характеристику генератора параллельного возбуждения. Для этого собирается электрическая схема, представленная на

рис. 1, причем последовательная обмотка С₁, С₂ в схему не включается. При выключенных тумблерах реостата R_H пакетным переключателем В1 запускается приводной асинхронный двигатель, и проверяется направление вращения генератора (направление вращения должно совпадать с указанным на корпусе генератора). В случае неправильного направления вращения нужно отключить схему от сети и поменять местами два любых проводника, подводящих напряжение к асинхронному двигателю. При правильно включенной параллельной обмотке генератор постоянного тока возбуждается, при этом его напряжение превышает номинальное значение. Если генератор не возбуждается (напряжение на зажимах якоря близко к нулю), то необходимо при отключенном приводном двигателе поменять местами проводники, подсоединенные к концам параллельной обмотки Ш₁ и Ш₂.

Возбудив генератор, снимают показания приборов при токе нагрузки, равном нулю, и записывают в таблицу 2. Постепенно нагружая генератор, снимают еще 5 – 6 точек характеристик. Максимальное значение тока нагрузки не должно превышать 1,25 I_H. Результаты опыта заносят в таблицу 2. Скорость вращения генератора измеряется тахометром.

5. Внешние характеристики генератора при согласном и встречном включении обмоток возбуждения снимают следующим образом. При выключенном приводном двигателе последовательная обмотка С₁, С₂ включается в якорную цепь генератора в соответствии со схемой, показанной на рис. 1. Выключают все тумблеры реостата R_H и запускают асинхронный двигатель. Убедившись, что ток нагрузки равен нулю, записывают показания приборов в таблицу, аналогичную таблице 2. Постепенно увеличивая нагрузку снимают еще 5 – 6 точек внешней характеристики.

Таблица 2

I, А		iв = А n = об/мин
U , В

Меняют местами проводники, подключенные к концам С₁ и С₂ последовательной обмотки возбуждения, и аналогично ранее проделанному снимают еще одну внешнюю характеристику генератора. Результаты измерений также заносят в таблицу, аналогичную табл. 2.

6. По полученным данным строятся внешние характеристики генератора постоянного тока параллельного и смешанного возбуждения при согласном и встречном включении параллельной и последовательной обмоток. Все три характеристики строятся в одних координатных осях. По построенным характеристикам определяются напряжения генератора при номинальном токе и при холостом ходе. Изменение напряжения для всех схем возбуждения генератора вычисляют по формуле:

где U_H - напряжение при номинальном токе;

U₀ - напряжение при холостом ходе.

7. Сравнить все три внешние характеристики генератора и объяснить физические процессы в генераторе, обуславливающие изменение его характеристик.