ел.маш.лекции.практ.и т.д / МУ_2сем(Назарьян)

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 6

ВИПРОБУВАННЯ ТРИФАЗНОГО АСИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА

Ціль роботи: Ознайомлення з принципом дії асинхронних генераторів (АГ) та вивчення їх робочих властивостей.

ЗАВДАННЯ НА САМОПІДГОТОВКУ ДО РОБОТИ

1.Проробити по рекомендованій літературі [1-4] теоретичний і практичний матеріал, що стосується принципу роботи асинхронної машини в режимі генератора з різними способами збудження.

2.По даному Посібнику а також іншій учбовій літературі [5,6] детально ознайомитися зі схемами включення і методикою зняття робочих характеристик трифазного АГ з незалежним збудженням при роботі паралельно з мережею змінного струму і в режимі самозбудження на автономне навантаження.

3.Відповісти на контрольні питання до даної лабораторної роботи.

4.Підготувати Бланк звіту по лабораторній роботі №6

встановленої форми з наведенням електричних схем випробування АГ і таблиць для запису дослідних та розрахункових даних.

ПРОГРАМА РОБОТИ

1. Ознайомитись з робочим місцем для випробування асинхронних генераторів. Записати тип і номінальні дані досліджуваного АГ, а також типу обраних для проведення досліду вимірювальних приладів.

2. Зняти та побудувати робочі характеристики трифазного АГ з незалежним збудженням при роботі паралельно з мережею.

3.Зняти та побудувати робочі характеристики АГ з самозбудженням при роботі на власне автономне навантаження.

4.Провести аналіз робочих характеристик АГ та визначити основні експлуатаційні властивості АГ при двох способах збудження.

5.Оформити Звіт по лабораторній роботі №6.

51

МЕТОДИКА ПРОВЕДЕННЯ ВИПРОБУВАНЬ

1. Зняття робочих характеристик АГ з незалежним збудженням, включеного на паралельну роботу з мережею.

В якості АГ як правило використовують асинхронні двигуни з к.з. та фазним ротором, які випускаються промисловістю. Для того, щоб перевести АД, що є включеним до мережі в режим АГ, необхідно його ротор обертати первинним двигуном в напрямку обертання в режимі АД зі швидкістю більшою швидкості обертання магнітного поля машини (n1). При цьому ковзання приймає знак «мінус» і асинхронна машина перейде в режим АГ. В режимі АГ відбувається перетворення механічної енергії що підводиться від первинного двигуна в електричну, що віддається в мережу змінного струму.

Робочими характеристики асинхронного генератора при його паралельної роботі з мережею є графічні залежності струму статора І1, механічної потужності що підводиться до генератора Р1, коефіцієнта потужності cos 1, коефіцієнта корисної дії г та ковзання s від корисної потужності Р2, яку віддає генератор в мережу при постійному значені напруги мережі U1 та незмінної частоті f1, тобто

Р1, І1, ηг, соsφ1, s = f(Р2), при U1н = соnst і f1н= соnst.

Для зняття характеристик необхідно зібрати електричну схему, що представлена на рисунку 1. В якості первинного двигуна при випробуванні АГ в умовах лабораторії, використовується двигун постійного струму (ДПС) паралельного збудження. Дослід проводиться в наступній послідовності. Окремим пуском первинного ДПС та асинхронного двигуна, який використовується в якості АГ перевіряється напрямок їх обертання. Необхідно забезпечити однаковий напрямок обертання асинхронної машини і ДПС. Після перевірки ДПС і АГ відключаються від мережі. Після цього вмикається первинний ДПС і ротор АГ приводиться в обертання зі швидкістю близькою до синхронної, після чого обмотка статора АГ включається до мережі змінного струму. Змінюючи швидкість обертання ДПС за допомогою реостату в ланцюзі якоря, домагаються щоб показання ватметрів вимірювального комплекту дорівнювались нулю. Це відповідає режиму, коли швидкість обертання ротора АГ дорівнює швидкості магнітного поля статора (n=n1) і s=0. Необхідно записати показання приладів, які контролюють швидкість обертання n, величину струму І1 в обмотках статора АД, напругу Uд і струм Ід ДПС. Ці данні визначають перші точки робочих характеристик АГ.

52

=220 В

+-

QF2

FU2

Vд C1

Aд

RП	Я1	Я2
			C2
		M
RPзб Ш1		Ш2

	220В	А
		B
	Гц,
		C
	~, 50
		U1

QF1

FU1

а	в	с
А	В	С ВК

І1 Р2

Р2д=Р1г

G

n>n1

Рисунок 1– Принципова електрична схема випробування АГ, що працює паралельно з мережею.

53

Rнв

=220 В

+-

QF2

FU

Vд C1

A

QF1

U1

а в с

КВ

А В С

Aд					с	с
RП
	Я1	Я2	І1	Р1	AС
			C2
	M					с
			Р2д=Р1г

RPзб Ш1 Ш2	n1	G

Рисунок 2 – Принципова електрична схема випробування АГ с самозбудженням.

-sн

Рисунок 3 – Робочі характеристики АГ при паралельній роботі його з мережею.

54

С

Рисунок 4 – Робочі характеристики асинхронного генератора із самозбудженням.

Д

,%

100
80
60
40
20
0	0,2	0,4	0,6	0,8	1	1,2
				I
				I
				н

Рисунок 5 – Графік ККД первинного двигуна постійного струму.

55

Потім поступово збільшується за допомогою ДПС швидкість обертання ротора АГ більше синхронної, тобто n>n1, відбувається завантаження АГ активною потужністю. Величина завантаження АГ контролюється по струму статора, який повинен знаходитись в межах від І1=І0 до І1=1,2І1н. В цьому діапазоні зміни навантаження записуються показання приладів, що контролюють швидкість, напруги і струми АГ та ДПС для 5-6 значень І1 і активної потужності Р2 АГ. Результати вимірювань та розрахунків заносяться до таблиці 1.

Таблиця 1 – Данні дослідження АГ при паралельній роботі з

мережею

U1=____В, f1=____Гц

досліду

Дослідні дані

Розрахункові дані

І1А

І1В

І1С

І1

Р2А

Р2В

Р2C

Р2

n

Uд

Ід

Рд

ηг

Р1

cоsφ1

s

ηг

№

А

А

А

А

Вт

Вт

Вт

Вт

об/хв

В

А

Вт

в.о.

Вт

в.о.

%

%

1

…

6

В таблиці 1:

I

1

I

I

I

;

Р

Р

Р

Р

.

1

1A

1B

1C

3

2

2 А

2В

2С

2 Зняття робочих характеристик АГ з самозбудженням.

Умовами самозбудження таких генераторів з: а) обертання ротора з деякою швидкістю; б) наявність магнітного потоку залишкового намагнічування в осерді ротора;

в) наявність підключених до затисків обмотки статора батареї конденсаторів визначеної ємності.

Робочими характеристики АГ з самозбудженням є графічні залежності струму статора І1, струму навантаження І1нв, струму конденсаторної батареї Іс, напруги U1, коефіцієнта корисної дії АГг та ковзання s від корисної потужності Р2, яку віддає генератор до навантаження, при постійному значені частоти f1 та незмінній ємності конденсаторів, тобто

Р1, І1, Інв, Іс, U1, ηг, s = f(Р2), при f1н= соnst та С= соnst.

56

Робочі характеристики АГ з самозбудженням знімаються за схемою рисунку 2 в наступній послідовності. Первинним двигуном постійного струму ротор генератора приводиться до обертання зі швидкістю, необхідною для самозбудження АГ при заздалегідь розрахованій та включеній паралельно обмотці статора батареї конденсаторів. Після збудження ненавантаженого АГ до напруги, величина якої залежить від ємності конденсаторів, та при номінальному значенні частоти f1н=50 Гц, отримують перші точки робочих характеристик генератора з контролем струмів та інших величин. Потім не змінюючи величини встановленої ємності батареї конденсаторів та підтримуючи частоту незмінною, генератор поступово навантажується симетричним активним навантаженням, яке контролюється по величині струму І1 в обмотках статора АГ до його саморозмагнічування та різкого зниження напруги на затисках АГ. При цьому необхідно відключити навантаження від затисків генератора. В якості активного навантаження генератора використовується трифазний рідинний реостат. В режимі холостого хода АГ знову самозбуджується і напруга відновлюється до номінального значення. В процесі досліду знімається 5-6 точок характеристик. Результати вимірювань та розрахунків заносять до таблиці 2.

Таблиця 2 – Данні дослідження АГ з самозбудженням

досліду

Дослідні дані

Розрахункові дані

U1

ІА

ІВ

ІС

І1

Іс

Інв

РА

РВ

РC

Р2

n

Uд

Ід

Рд

ηд

Р1

s

№

В

А

А

А

А

А

А

Вт

Вт

Вт

Вт

об/хв

В

А

Вт

в.о.

Вт

%

1

…

6

ОБРОБКА ДОСЛІДНИХ ДАНИХ

Необхідні розрахунки виконуються по наступним формулам. Потужність, що підводиться до ДПС

Р	U	д	І	,
д			д

де Uд – напруга на затисках двигуна; Ід – струм двигуна.

(6.1)

Механічна потужність, що підводиться до АГ від первинного двигуна

57

	Р1 Рд д ,
де ηд	– ККД двигуна при даному струмі
Визначається	по попередньо		знятій кривій
д f Iд / Ідн , представленому на рисунку 5.
Коефіцієнт потужності АГ, що працює
мережею
	cos		P			,
			2
	1	3	U		I
				1		1

ККД асинхронного генератора

(6.2)

навантаження. графіку ККД

паралельно з

(6.3)

				Р	100.
		г		2
				Р
				1

(6.4)

Величина ємності батареї конденсаторів на одну фазу може бути розраховано по формулі

			Q	10		6
		Сф
			с						,	(6.5)
			2 f				U	2
		m
					1			c
		1
де	Qс	– реактивна потужність конденсаторів, вар;

m1 – число фаз АГ;

f1 – частота мережі ( f1 50 Гц );

Uс – напруга, на величину якої включається ємність (Uс=U1); При цьому

Qс		3 U1 I0						,		(6.6)
де І0 – струм, що намагнічує, величина якого визначається за
даними досліду таблиці 1 в точці х.х. І1= І0										при Р2=0.
Для перевірки величина Сф									може бути визначена за
паспортними даними АД, що використовується в якості АГ
	P	tg			10		6
Ñô				н
	н								,	(6.7)
	2 f				U	2
m
			1			c			н
1

де Рн – номінальна потужність АД; tgφн – визначається по соsφн АД; ηн – номінальний ККД АД.

Якщо навантаження АГ з самозбудженням споживає реактивну потужність, то розрахункова потужність до Сф повинна

58

бути збільшена на величину, яка відповідаю реактивній потужності, що споживається навантаженням.

Ковзання

	n	n
s	1		100,
		n
		1

(6.8)

де n1 – частота обертання магнітного поля асинхронної машини;

n – частота обертання ротора.

Робочі характеристики будуються за даними наведеними в таблицях 1 та 2. приблизний вигляд характеристик наведено на рисунках 3 та 4.

ВИМОГИ ДО ЗМІСТУ ЗВІТУ

В звіті по лабораторній роботі №6, що оформлюється на спеціальному бланку, повинно бути представлено:

1.Електричні схеми дослідження АГ, що працює паралельно з мережею та АГ з самозбудженням, що наведені на рисунках 1 та 2.

2.Дослідні та розрахункові дані робочих характеристик АГ, отримані в дослідах в вигляді таблиць 1 та 2.

3.Формули для розрахункового визначення величин (6.1) – (6.8).

4.Робочі характеристики АГ з незалежним збудженням при роботі паралельно з мережею змінного струму і АГ з самозбудженням при роботі на автономне навантаження. Аналогічні характеристики представлено на рисунках 3 та 4.

5.Висновки по ЛБР №6, в яких необхідно привести оцінку основних енергетичних та експлуатаційних властивостей АГ з незалежним збудженням та самозбудженням.

6.Технічну характеристику дослідного АГ та іншого обладнання та приладів, що були використані при дослідженні АГ.

КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ ДО РОБОТИ

1.Назвіть два види асинхронних генераторів за способом збудження.

2.В чому сутність паралельної роботи АГ з мережею?

3.Як перевести трифазний АД в режим АГ для роботи паралельно з мережею?

59

4.Як збільшити величину активної потужності, що віддається АГ в мережу при його роботі паралельно з мережею змінного струму?

5.Як визначити величину реактивної потужності необхідної для збудження АГ, що працює паралельно з мережею?

6.Чи залежить частота електричної енергії, що виробляється АГ, який працює паралельно з мережею, від швидкості обертання первинного двигуна?

7.Які залежності називаються робочими характеристиками АГ, який працює паралельно з мережею?

8.Назвіть умови самозбудження та поясніть процес самозбудження АГ, що працює на власне автономне навантаження.

9.Як визначити ємність конденсаторної батареї, необхідну для роботи АГ з самозбудженням?

10. Які залежності називаються робочими характеристиками АГ з самозбудженням?

11.Поясніть причину зниження напруги на затисках АГ з самозбудженням при зростанні навантаження.

12.Чи залежить частота електричної енергії, що виробляється АГ з самозбудженням, від зміни швидкості обертання первинного двигуна?

ЛІТЕРАТУРА ДЛЯ САМОПІДГОТОВКИ

1.Брускин Д.Э., Захарович А.Е., Хвостов В.С. Электрические машины. Часть 1. – М.: Высшая школа, 1978. – 319 с. (Глава 4, §

4.21).

2.Токарев Б.Ф. Электрические машины. – М.: Энергоатомиздат, 1990. – 624 с. (Глава 30).

3.Андрианов В.Н. Электрические машины и аппараты. – М.: Колос, 1971. – 448 с. (Глава 22).

4.Радин В.И., Брускин Д.Э., Захарович А.Е. Электрические машины. Асинхронные машины. – М.: Высшая школа, 1988. – 328 с. (Глава 8, § 8.1).

5.Андрианов В.Н. и др. Практикум по электрическим машинам и аппаратам. – М.: Колос, 1969. – 272 с. (Работа 9).

6.Назарьян Г.Н. Лабораторные работы по курсу Электрические машины. – Мелитополь: ТГАТА, 1999. – 146 с. (ЛБР № 12).

7.Конспект лекцій по курсу Електричні машини.

60