Лабораторная работа № исследование простейших электрических цепей постоянного тока

III. ПРГРАММА ИССЛЕДОВАНИЙ.
1. Ознакомиться с конструкцией и паспортными данными испытуемого трансформатора. Записать основные данные трансформатора.
2. Собрать схему (рис.2) и произвести опыт холостого хода, включив первичную обмотку на номинальное напряжение при разомкнутой вторичной обмотке. Данные измерений занести в таблицу 13-1.

Таблица 13-1.

13.1-жадвал

Измерения				Вычисления
U1H B	U2C B	I0 A	Po BT		К	I0/I1H	Z0 OM	R0 OM	X0 OM

3. Снять нагрузочную характеристику, для чего включить выключатель В-2 и, регулируя сопротивления нагрузочных реостатов, устанавливать нагрузку, соответствующую коэффициентам загрузки = 0; 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1,0; 1,25.
Данные измерений занести в таблицу 13-2.

Таблица 13-2.

Измерения								Вычисления
	U1	I1	P1	U2	I2	P2	‘		“	U2	cos2
	В	А	Вт	В	А	Вт	%		%	%	-
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,25

4. Собрать схему (рис.3) и произвести опыт короткого замыкания трансформатора, предварительно установив потенциометр «П» на минимальное входное напряжение, и после включения выключателя В-1 постепенно повышать напряжение до величины U_K3 , при которой токи в обмотках трансформатора будут равны номинальным. Данные измерений занести в таблицу 13-3.

Таблица 13-3.

Измерения					Вычисления
Uк В	I1ном А	I2ном А	Рк Вт	Zк Ом		Rк Ом	Хк Ом	Uк %

5. Построить графики следующих зависимостей:

6. Сделать выводы по работе:
а) о соответствии полученных экспериментальных данных с паспортными данными трансформатора;
б) о величине нагрузки трансформатора, при которой его к.п.д. достигает максимального значения;
в) о характере изменения к.п.д., и выходного напряжения с изменением нагрузки трансформатора.


IV. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Общее устройство и принцип действия трансформатора.

2. Что называется коэффициентом трансформации, и чем он определяется?
3. При таких условиях производят опыты х.х. и к.з.? Какие параметры трансформаторы трансформатора можно определить по опытным данным и как?
4. Что называется внешней характеристикой трансформатора?
5. Каким методами можно определить к.п.д. трансформатора?
6. Назначение и конструкция магнитопровода трансформатора?
7. Назначение трансформатора.


ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №6.
ГЕНЕРАТОР ПОСТОЯННОГО ТОКА С ПАРАЛЛЕЛЬНЫМ ВОЗБУЖДЕНИЕМ (ШУНТОВОЙ ГЕНЕРАТОР)


I. ЦЕЛЬ РАБОТЫ.
Ознакомиться с устройством машины постоянного тока, изучить основные особенности генератора с параллельным возбуждением, снять его основные характеристики: приобрести навыки управления генератором.


II. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ТЕОРИИ.
Генератор преобразует механическую энергию гидро - или паротурбины, дизельного или электрического двигателя в электрическую энергию. В данной работе приводным устройством является асинхронный короткозамкнутый двигатель с жесткой механической характеристикой.
Объектом исследования является генератор с параллельным возбуждением (его иногда называют ш у н т о в ы м генератором), у которого обмотка основных полюсов – обмотка возбуждения ОВ (рис. 15-1) включена параллельно обмотке якоря.

При вращении якоря проводники его обмотки пересекают небольшой поток остаточного намагничивания магнитопровода машины Ф_ост в результате чего в них индуктируется небольшая э.д.с., которая выпрямляется коллектором и щетками в э.д.с. постоянного направления

Э.д.с. создает ток в замкнутой цепи возбуждения I_š, создающий дополнительный поток. Если этот поток совпадает по направлению с потоком Ф_ост (согласное включение), то происходит увеличение потока в магнитопроводе машины, и генератор возбуждается. В машине создается в.д.с.

где: С_Е – конструктивная постоянная машина;
п - скорость вращения генератора, об/мин;
Ф - магнитный поток одного полюса, пересекаемый обмоткой якоря.
Э.д.с. создает на зажимах генератора напряжение

где: I_я – сопротивление цепи якоря.
Так как скорость вращения якоря генератора является постоянной величиной (n=const), то регулирование э.д.с. осуществляется за счет потока машина Ф с помощью реостата в цепи возбуждения R_p. Генератор пускается с полностью введенным сопротивлением реостата, которое уменьшается до тех пор, пока напряжение на зажимах генератора при холостом ходе (отключенной нагрузке) не достигает значения, несколько превышающего номинальное напряжение.
Заметим, что при холостом ходе, когда I_нагр=0, напряжение на зажимах генератора U_ххE.
Свойства электрической машины поясняются при помощи характеристик, т.е. кривых, выражающих зависимость между двумя основными параметрами машины при условии, что остальные величины остаются постоянными. Для генераторов практически остается постоянным число оборотов якоря (все турбины снабжаются регуляторами скорости).

1. 
   Характеристика холостого хода – зависимость напряжения на
   

зажимах генератора от тока возбуждения при разомкнутой цепи нагрузки при: I=0; U₀  E=f(I_у); n=const.
Потерей напряжения в обмотке якоря от тока возбуждения обычно пренебрегают, т.к. она для шунтовых генераторов представляет незначительную величину:
I_в=(0,020,05) I_ном.
Характеристика дает представление о свойствах магнитной цепи машины.
2. Внешняя характеристика – зависимость напряжения U на зажимах генератора от силы тока нагрузки I при неизменном сопротивлении R_р реостата в цепи возбуждения:
U=f(I); при R_р=const ; n=const
Ток нагрузки I = U/R_Н , при этом ток якоря I_я=I+I_в.
Внешняя характеристика показывает электрические свойства нерегулируемого генератора. Появление нагрузочного (внешнего) тока приводит к снижению напряжения.
Согласно уравнению электрического равновесия генератора
U=E-I_яR_яE-IR_я
С ростом тока нагрузки увеличивается падение напряжения в обмотке якоря I_яR_я (внутреннее падение напряжения), что приводит к уменьшению напряжения на зажимах генератора. Во свою очередь, уменьшение напряжение при постоянном сопротивлении цепи возбуждения вызовет уменьшение тока возбуждения машины
I_в =U/(R_ов+R_р)
что приводит к уменьшению потока Ф. В результате уменьшится э.д.с. E и произойдет дальнейшее уменьшение напряжения U.
Величина U%=(U₀-U_ном)/U_ном100% называется номинальной потерей напряжения (она колеблется в пределах от 10 % до 15%). Таким образом, внешняя характеристика определяет устойчивость напряжения генератора при изменении нагрузки.