Тема: Исследование индукционного регулятора

Цель: изучить конструкцию и принцип действия индукционного регулятора

Задание

1. Зарисовать  схему включения.

2. Ответить на контрольные вопросы.

 

Теоретические сведения

 

    Индукционный регулятор представляет собой асинхронную машину с заторможенным ротором, регулирующую напряжение в широких пределах.

В роторе регулятора помещается фазная обмотка. Напряжение регулируется поворотом ротора. При этом изменяется сдвиг фаз между ЭДС, которые создаются вращающимся магнитным полем в фазах обмоток статора и ротора.

Для поворота и торможения ротора служит червячная передача с самоторможением (в такой передаче тангенс угла наклона винтовой линии червяка меньше коэффициента, трения).

На базе асинхронной машины с фазным ротором может быть построен индукционный регулятор, используемый для регулирования напряжения.

Ротор машины должен быть снабжен механическим поворотным устройством.

Схема индукционного регулятора представлена на рис. 33.1. Ротор, а также выводы начала обмотки статора подключены к сети, а к выводам конца обмотки статора присоединяется нагрузка.

Рисунок 33.1 – Схема индукционного регулятора напряжения

Токи ротора создают вращающееся магнитное поле, которое индуцирует в обмотках статора дополнительные ЭДС E2, значение и фаза которых зависит от угла поворота ротора α. В итоге согласно векторной диаграмме на рис. 2 при равенстве числа витков в обмотках напряжение на выходе U2 можно регулировать от нуля (при α = 180°) до двойного напряжения сети (при α = 0).

Рисунок 33.2 – Векторная диаграмма индукционного регулятора

 

Недостаток рассмотренного простейшего регулятора — изменение фазы выходного напряжения. Поэтому иногда используют сдвоенный индукционный регулятор, состоящий как бы из двух машин, обмотки статоров которых включены последовательно.

 

 

Контрольные вопросы

1. Какова конструкция индукционного регулятора?

2. Принцип действия индукционного регулятора.

3. Назначение индукционного регулятора.

 

 

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 34

Тема: Исследование трехфазного синхронного генератора

Цель: Изучить устройство синхронного генератора.

 

Задание

 

1. Зарисовать схему включения.

2. Ответить на контрольные вопросы.

 

Теоретические сведения

Синхронная машина состоит из двух основных частей — статора и ротора Статор, являющийся неподвижной частью машины, по конструкции аналогичен статору асинхронного двигателя. Трехфаз­ная обмотка статора выполнена с таким же числом полюсов, как и ротора Ротор — вращающаяся часть машины — представляет собой систему полюсов, на которых расположена обмотка возбуждения. Ротор служит для создания основного магнитного потока. По кон­струкции различают роторы с явно и неявно выраженными полю­сами.

Ротор с явно выраженными полюсами состоит из стального вала, роторной звезды и полюсов возбуждения с полюс­ными катушками, укрепленными на ободе роторной звезды.

При больших частотах вращения (3 тыс об/мин), исходя из со­ображений механической прочности, ротор выполняют неявнополюсным с выфрезерованнымн на его поверхности про­дольными пазами, в которые закладывают обмотку возбуждения.

На валу ротора устанавливают контактные кольца, к которым присоединяют выводы обмотки возбуждения. Кольца надежно изо­лируют от вала и друг от друга. К кольцам прилегают щетки, укрепленные в щеткодержателях, образуя скользящий контакт. Через скользящий контакт обмотка возбуждения подключается к источнику постоянного тока. При подключении обмотки возбуждения вращающегося ротора к источнику постоянного тока созда­ется вращающийся вместе с ротором маг­нитный поток Ф, пересекающий трехфазную обмотку статора и по закону электромаг­нитной индукции в каждой фазной обмотке образуется наводящий э д с.

Э д с статора составляет симметричную трехфазную э д с, и при подключении к обмотке статора симметричной нагрузки эта обмотка нагружается симметричной системой токов. Машина при этом работает в режиме генератора

Как и все электрические машины, синхронные машины обрати­мы. У синхронных машин частота вращения п ротора равна частоте вращения n1 магнитного поля статора.

Синхронными называются электрические машины, часто­та вращения которых связана постоянным соотношением с частотой сети переменного тока, в которую эта машина вклю­чена. Синхронные машины служат генераторами перемен­ного тока на электрических станциях, а синхронные двига­тели применяются в тех случаях, когда нужен двигатель, ра­ботающий с постоянной частотой вращения. Синхронные ма­шины обратимы, т.е. они могут работать и как генераторы, и как двигатели, хотя в конструкциях современных синхрон­ных генераторов и двигателей имеются небольшие, но прак­тически весьма существенные отличия. Синхронная маши­на переходит от режима генератора к режиму двигателя в зависимости от того, действует ли на ее вал вращающая или тормозящая механическая сила. В первом случае она полу­чает на валу механическую, а отдает в сеть электрическую энергию, а во втором случае она потребляет из сети электри­ческую энергию, а отдает на валу механическую энергию.

Основной магнитный поток синхронного генератора, созда­ваемый вращающимся ротором, возбуждается посторонним источником-возбудителем, которым обычно является гене­ратор постоянного тока небольшой мощности, установленный на общем валу с синхронным генератором. Постоянный ток от возбудителя подается на ротор через щетки и контактные кольца, установленные на валу ротора.

На валу ротора устанавливают контактные кольца, к которым присоединяют выводы обмотки возбуждения. Кольца надежно изо­лируют от вала и друг от друга. К кольцам прилегают щетки,укрепленные в щеткодержателях, образуя скользящий контакт. Через скользящий контакт обмотка возбуждения подключается к источнику постоянного тока. При подключении обмотки возбуждения вращающегося ротора к источнику постоянного тока созда­ется вращающийся вместе с ротором маг­нитный поток, пересекающий трехфазную обмотку статора и по закону электромаг­нитной индукции в каждой фазной обмотке образуется наводящий э д с.

Рисунок 34.1 - Устройство трехфазного синхронного генератора

Внешняя характеристика - это зависимость напряжения на выходе генератора U ₁ от тока нагрузки I ₁, при неизменных частоте вращения (n ₂ = n ₁), токе возбуждения I _в = со nst и коэффициенте мощности со s φ ₁ = со nst.

Характеристика холостого хода – эта характеристика представляет собой зависимость ЭДС генератора в режиме х. х. Ей от тока возбуждения I _в при номинальной частоте вращения n ₂ = n ₁. Характеристику х. х. принято строить в относительных величинах ЭДС Е _0* и тока возбуждения I _в*: Е ₀ = f (I _в* ), где

Е _0* = Е ₀: U _1ном и I _в* = I _в / I _в.оном. За базовые величины при определении относительных значений ЭДС и тока возбуждения принимают соответственно номинальное значение напряжения на выходе генератора U _1ном и ток возбуждения I _в0номсоответствующий ЭДС х. х., равной номинальному напряжению генератора U _1ном.

Регулировочная характеристика - это зависимость тока возбуждения генератора I _в от тока нагрузки I ₁ при неизменных частоте вращении n ₂ = n ₁ и напряжении U ₁ = U _1ном.

Характеристика короткого замыкания - это зависимость тока статора при опыте к. з. I _1k от тока возбуждения I _в при неизменной частоте вращения n ₂ = n ₁. Характеристику к. з. принято строить в относительных единицах: I _*1k = f (I _*в ), где I _*1k = I _1k / I _1ном, I _*в = I _в / I _в.0.ном.

 

Рисунок 34.2 - Схема включения трехфазного синхронного генератора

 

 

Контрольные вопросы

 

1. Какова конструкция синхронных машин с явнополюсным и неявнополюсным роторами?

2. Какие способы возбуждения применяются в синхронных генераторах?

3. Можно ли регулировать напряжение синхронного генератора изменением частоты вращения ротора?

4. Почему характеристики х. х. синхронного генератора при намагничивании и размагничивании не совпадают?

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 35