Электрические машины: Методические указания к лабораторным работам

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННЫУ УНИВЕРСИТЕТ

ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ И ЗОЛОТА

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ

Методические указания

к лабораторным работам

для специальностей 220501, 130405, 150106, 150701, 110200

Красноярск 2006

Электрические машины: метод. указания к лабораторным работам по эл. машинам для специальностей 220501, 130405, 150106, 150701, 110200.

Приведены теоретические сведения, методики выполнения работ, обработки результатов опытов, описание установок, вопросы для самопроверки.

Государственный университет

Цветных металлов и золота, 2006

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ	4
Тема № 1 Электрические машины постоянного тока Лабораторная работа № 1 ИССЛЕДОВАНИЕ ГЕНЕРАТОРА ПОСТОЯННГО ТОКА	5
Лабораторная работа № 2 ИССЛЕДОВАНИЕ ДВИГАТЕЛЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА ПАРАЛЛЕЛЬНОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ	18
Лабораторная работа № 3 ИСПЫТАНИЕ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ	25
Тема № 2 Трансформаторы Лабораторная работа № 4 ИССЛЕДОВАНИЕ ОДНОФАЗНОГО ТРАНСФОРМАТОРА	33
Лабораторная работа № 5 ИССЛЕДОВАНИЕ ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ РАБОТЫ ТРЁХФАЗНЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ	42
Тема № 3 Асинхронные машины Лабораторная работа № 6 ИССЛЕДОВАНИЕ ТРЕХФАЗНОГО АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ С КОРОТКОЗАМКНУТОЙ ОБМОТКОЙ РОТОРА	49
Лабораторная работа № 7 ИССЛЕДОВАНИЕ ТРЕХФАЗНОГО АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ С ФАЗНОЙ ОБМОТКОЙ	55

ВВЕДЕНИЕ

Лабораторные работы по электрическим машинам позволяют эксперимен­тально проверить основные положения теории, приобрести навыки по сборке схем. выработать у студентов навыки по методике проведения опытов и обработке их результатов.

Предварительная подготовка студентов к лабораторной работе и понимание ее цели и содержания важнейшее условие. Поэтому сначала студент должен изучить содержание работы и порядок ее выполнения, повторить теоретический материал, связанный с выполнением данной работы, подготовить таблицы для занесения результатов наблюдений и вычислений.

Лабораторная работа завершается составлением отчета и сдачей зачета по ней.

Отчет должен содержать необходимые схемы, таблицы и графики, выполненные правильно и аккуратно. Студент должен знать назначение всех элементов схемы, уметь объяснить порядок действий при выполне­нии любого эксперимента в лабораторной работе, знать ответы на кон­трольные вопросы, которые приводятся в конце каждой лабораторной работы.

Тема № 1

Электрические машины постоянного тока

Лабораторная работа № 1

ИССЛЕДОВАНИЕ ГЕНЕРАТОРА ПОСТОЯННГО ТОКА

Цель работы:

1. Изучить конструкцию генератора постоянного тока.

2. Определять экспериментальным путем основные характе­ристики генератора при различных способах возбуждения.

Теоретическое введение

Генератором постоянного тока называется электрическая машина, в которой механическая энергия, поступающая со стороны вала от приводного двигателя, преобразуется в электрическую энергию постоянного тока.

Генератор состоит из неподвижной части – индуктора и вращающейся части – якоря. В тех случаях, когда обмотка основных полюсов питается от постороннего источника посто­янного тока, генератор называется генератором независимого возбуждения. Если источником питания этих обмоток служит сама машина, то ее называют самовозбуждающимся генератором.

У самовозбуждающихся генераторов обмотки возбуждения, на­ходящиеся на основных полюсах, соединяются с обмоткой якоря в зависимости от их конструкции параллельно или последовательно.

Обмотка с большим числом витков, имеющая значительное сопротивление и обозначение выводов Ш1 и Ш2, подключается па­раллельно, а обмотка с малым числом витков, обладающая малым сопротивлением с обозначением выводов C1 и С2, включаются пос­ледовательно.

Генераторы, имеющие обмотку возбуждения первого типа, называются генераторами параллельного возбуждения, а машины с обмотками второго типа – генераторами последовательного возбуждения.

При одновременном использовании обеих обмоток машина называется генератором смешанного возбуждения, причем эти обмотки могут включаться как сог­ласно, так и встречно.

Соединение, при котором намагничивающие силы обмоток возбуждения складываются, называется согласным; иног­да применяется встречное соединение, при котором последовате­льная обмотка своей намагничивавший силой ослабляет поток, создаваемый параллельной обмоткой. Такое соединение целесооб­разно в тех случаях, когда машина работает в условиях частых коротких замыканий (дуговая сварочная машина), тогда при ко­ротком замыкании последовательная обмотка почти размагничивает машину и понижает ток короткого замыкания до значения, безо­пасного для генератора. В зависимости от принятой системы воз­буждения основных полюсов генераторы постоянного тока приобре­тают те или иные свойства.

Способ возбуждения генератора определяет его свойства, которые проще всего выражаются графическим путем, т.е. в виде кривых, так называемых характеристик, устанавливающих зависимо­сть между основными величинами, определяющими работу генера­тора. Такими величинами являются:

1) напряжение на зажимах генератора U;

2) ток нагрузки I;

3) ток возбуждения I_В. Так как генератор обычно работает при постоянной скорости вращения, то все характеристики получают при n = const.

Основными характеристиками являются:

1. Характеристика холостого хода Е = f (i_В) при I = 0 и n = const.

2. Внешняя характеристика U = f (I) при постоянном сопротивле­нии цепи возбуждения R_В = const и n = const.

3. Регулировочная характеристика I_В = f (I)  при  U = const и n = const.

Все характеристики могут быть определены как эксперимен­тальным, так и расчетным путем.

Описание установки

Для исследования свойств генератор служит установка, сос­тоящая из генератора постоянного тока типа П – 31, соединенного механически с приводным асинхронным двигателем, и соответствующих приборов для измерения напряжения, тока нагрузки и тока возбуждения генератора. Регулировочный реостат R_В служит для изменения тока возбуждения. Нагрузка на генератор осущест­вляется при помощи лампового реостата, включение ламп которого производится однополюсными автоматами 1 – 6, причем последовательно с группой ламп присоединены регулируемые сопротивления (реостаты) R₁ и R₂ включаемые автоматом 1. Автомат 6 замыкает зажимы нагрузки накоротко. Двухполюсный автомат QF1 служит для подключения к источнику постоянного тока цепи воз­буждения генератора. В цепи вольтметра pV  предусмотрен переключатель S, позволяющий менять местами зажимы вольтметра при изменении полярности АДС. Трехполюсный автомат QF2 служит для включения приводного асинхронного электродвигателя в сеть трехфазного тока.