V. Порядок выполнения работы

Ознакомиться со схемой включения синхронного генератора на стенде и по плакатам в лаборатории электрических машин.

Записать паспортные данные синхронного генератора и приводного электродвигателя, предназначенных для выполнения лабораторной работы.

Собрать схему синхронного генератора с приводным электродвигателем и электроизмерительными приборами рис.4.1 для подключения генератора на параллельную работу с сетью 220 В, 50 Гц методом точной синхронизации.

Представить собранную схему для проверки преподавателю и получить разрешение на включение лабораторной установки.

1. Пуск и регулирование частоты вращения генератора. Для успешного подключения синхронного генератора к сети необходимо предварительно осуществить пуск и регулирование частоты вращения первичного приводного электродвигателя с независимым возбуждением. Его обмотка возбуждения присоединена к нерегулируемому выходу "ВОЗБУЖДЕНИЕ" источника G2, а якорная обмотка - к регулируемому выходу "ЯКОРЬ".

Для этого:

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

• Убедитесь, что гнезда защитного заземления устройств, используемых в эксперименте, соединены с гнездом "РЕ" источника G1.

• Переключатели режима работы источника G2 и возбудителя G3 переведите в положение "РУЧН.".

• Установите переключателями в блоке А1 номинальные напряжения трансформаторов:

первичные - 127 В, вторичные - 230 В.

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

• Установите регулировочные рукоятки активной нагрузки А1 в положение "0".

• Включите источник G1. О наличии напряжений фаз на его выходе должны сигна-лизировать светящиеся лампочки.

Рис. 4.1.

• Включите выключатель "СЕТЬ" и нажмите кнопку "ВКЛ." источника G2.

• Вращая регулировочную рукоятку источника G2, установите частоту вращения двигателя Ml (генератора G4) 1500 мин^–1.

2. Метод точной синхронизации. Для применения метода точной синхронизации необходимо возбудить генератор до напряжения U₁=U_сети при частоте f=f_сети=50 Гц. Включить синхроноскоп (блок 319) и плавно, регулируя частоту вращения и ток возбуждения генератора, добиться выполнения условий синхронизации (равенство напряжений, частот, начальных фаз, одинаковый порядок чередования фаз). В момент полной синхронизации, определяемый по синхроноскопу, подключить генератор к сети переменного тока. (Параметры режима синхронизации записать в табл.4.1).

Порядок выполнения эксперимента:

• Включите выключатель "СЕТЬ" и нажмите кнопку "ВКЛ." возбудителя G3. Поочередно изменяя ток возбуждения генератора I_f и частоту вращения двигателя n убедиться, что величина напряжения генератора зависит от I_f и n, частота напряжения f от частоты вращения n (2,5 >I_f.>0,2 A).

• Вращая регулировочную рукоятку возбудителя G3, установите напряжение между фазами (линейное) генератора G4 равным напряжению между одноименными фазами сети.

• Включите выключатель "СЕТЬ" блока синхронизации А2.

• Обеспечьте условия синхронизации согласно табл. Р4.2, после чего, нажатием на кнопку "ВКЛ." блока синхронизации А2, подключите генератор G4 к сети.

• Убедитесь, что синхронный генератор G4 вошел в режим синхронной работы с сетью, о чем должно свидетельствовать постоянство напряжения между фазами генератора G4.

Табл.Р4.2

Условие	Средство контроля	Критерий выполнения условия	Критерий невыполнения условия	Рекомендации по выполнению условия
Равенство напряжений синхронной машины и сети	Вольтметры со стороны синхронной машины и сети	Напряжения со стороны синхронной машины и сети равны	Напряжения со стороны синхронной машины и сети не равны	Регулировать напряжение возбуждения синхронной машины до момента выравнивания напряжений со стороны синхронной машины и сети
Одинаковое чередование фаз напряжений синхронной машины и сети	Лампы в разрывах фаз	Лампы в фазах: периодически одновременно загораются и гаснут (частоты напряжений не равны); горят (напряжения в противофазе); не горят(напряжения синфазные)	Лампы в фазах периодически не одновременно загораются и гаснут, создавая эффект "кругового огня"	Переключить любые две фазы синхронной машины
Равенство частот синхронной машины и сети	Лампы в разрывах фаз или синхроноскоп	Лампы в фазах горят постоянно без мерцания (напряжения в противофазе) или не горят (напряжения синфазные); стрелка синхроноскопа неподвижна	Лампы в фазах загораются с частотой скольжения; стрелка синхроноскопа вращается	Регулировать частоту вращения синхронной машины
Синфазность напряжений синхронной машины и сети	Лампы в разрывах фаз или синхроноскоп	Лампы в фазах не горят;стрелка синхроноскопа смотрит вверх	Лампы в фазах горят;стрелка синхроноскопа не смотрит вверх	Регулировать частоту вращения синхронной машины до погасания ламп

Запишите показания приборов в табл.4.1 в строку «синхронизация».

Не изменяя вращающего момента приводного двигателя, установить рукояткой возбудителя G3 ток возбуждения генератора I_f=0,2I_fо (режим недовозбуждения - 0,6 A), а затем I_f=1,5I_fо (режим перевозбуждения - 2,2 A). Параметры режимов записать в табл.4.1.

Обратить внимание на то, что при изменении тока возбуждения мощность приводного двигателя практически не изменяются. Изменение полной мощности генератора в этом режиме обусловлено изменением реактивной мощности, величина которой зависит от соотношения ЭДС генератора E₀ и напряжения сети U_сети (вольтметры блока Р2).

Таблица 4.1

Режим работы	U1, В	I1, А	W, Вт	Uм1, В	If, А	f, Гц
Синхронизация
Недовозбуждение
Перевозбуждение
Активная нагрузка

Установить ток возбуждения генератора соответствующий режиму синхронизации I_f=I_fо (≈1,5 A). Увеличить вращающий момент за счет увеличения напряжения U_M1 со 180 В до 220 В якоря приводного двигателя М1. Убедиться, что частота и напряжение М2 не изменяются, хотя активная нагрузка (мощность по ваттметру W блока Р3) изменяется. Показания приборов для нового значения момента двигателя записать в табл.4.1 (в строку «активная нагрузка»). Уменьшить U_M1 до 170 В и обратить внимание на показания ваттметра.

Восстановить напряжение U_M1 приводного двигателя соответствующим режиму синхронизации и отключить приводной двигатель. Обратить внимание на то, что агрегат продолжает вращаться с прежней частотой. Синхронная машина перешла из генераторного режима в двигательный режим и не отдает, а потребляет энергию из сети.

• По завершении эксперимента нажмите кнопку "ОТКЛ." блока синхронизации А2, поверните регулировочные рукоятки сначала у возбудителя G3, а затем у источника G2 против часовой стрелки до упора, отключите выключатель "СЕТЬ" возбудителя G3, источника G2 и блока синхронизации А2, отключите источник Gl нажатием на кнопку - гриб и последующим отключением ключа - выключателя.

3. Метод самосинхронизации. Собрать схему синхронного генератора с приводным электродвигателем по рис.4.2 для подключения генератора на параллельную работу с сетью методом самосинхронизации. Для этого схема рис.4.1 может быть дополнена блоком 301 (А3) и блоком 307 (А4) с установленным сопротивлением 8 Ом, шунтирующим роторную обмотку, чтобы избежать перенапряжений в этой обмотке при подключении генератора к сети.

Так как выход блока возбудителя 209 (G3) постоянно подключен к выводам обмотки возбуждения синхронного генератора, то выходное сопротивление, отключенного от сети блока G3 предохраняет от перенапряжения, и допустимо не включать в схему блоки А3, А4.

Представить собранную схему для проверки преподавателю и получить разрешение на включение лабораторной установки.

Осуществить пуск и регулирование частоты вращения первичного приводного электродвигателя с независимым возбуждением и установить частоту вращения двигателя Ml (генератора G4) 1500 мин^–1 в соответствии с порядком, изложенным в пункте 1 порядка выполнения работы.

• Установите, при наличии в схеме реостата А4, сопротивление фаз 8 Ом.

• Включите, при наличии в схеме, выключатель A3 путем включения его выключателя "СЕТЬ" и нажатия кнопки "ВКЛ.".

• Убедитесь, что регулировочная рукоятка возбудителя G3 повернута против часовой стрелки до упора.

• Включите выключатель "СЕТЬ" и нажмите кнопку "ВКЛ." возбудителя G3.

Рис. 4.2

• Вращая регулировочную рукоятку возбудителя G3 по часовой стрелке, убедитесь, что свечение индикаторных ламп блока синхронизации А2 изменяется синфазно. В противном случае (при эффекте "бегущего огня") переключите любые две фазы генератора G4.

• Верните регулировочную рукоятку возбудителя G3 в крайнее левое положение.

• Подключите генератор G4 к сети путем включения выключателя "СЕТЬ" и нажатия кнопки "ВКЛ." блока синхронизации А2.

• Вращая регулировочную рукоятку возбудителя G3 по часовой стрелке, установите ток возбуждения, достаточный для перехода генератора G4 из асинхронного в синхронный режим. Об этом должно свидетельствовать постоянство этого тока возбуждения и минимальное значение реактивной мощности.

• Отключите, при наличии в схеме, выключатель A3 нажатием на кнопку "ОТКЛ.".

• По завершении эксперимента нажмите кнопку "ОТКЛ." блока синхронизации А2, поверните регулировочные рукоятки сначала у возбудителя G3, а затем у источника G2 против часовой стрелки до упора, отключите выключатель "СЕТЬ" возбудителя G3, источника G2, блока синхронизации А2 и выключателя A3, отключите источник G1 нажатием на кнопку - гриб и последующим отключением ключа - выключателя.

Сделать краткие выводы о методах включения генератора в сеть и о регулировании активной и реактивной нагрузок генератора.