Вказівки щодо звіту та підготовки до захисту лабораторної

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

Запорізький національний технічний університет  

Методичні вказівки

до виконання лабораторних робіт з дисципліни

“Електричні машини”

Синхронні машини. Машини постійного струму

для студентів спеціальностей 8.092206

”Електричні машини та апарати”

 усіх форм навчання

2005

Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з дисцип­ліни “Електричні машини” Синхронні машини. Машини постійного струму  для студентів спеціальностей 8.092206 “Електричні машин та апарати”  усіх форм навчання / Укл.: О.М. Андрієнко,  І.В. Лєвєнков, Т.В. Попова. – Запоріжжя: ЗНТУ, 2005. – 44 с.

Укладачі:            О.М. Андрієнко, доцент, к.т.н.

  І.В. Лєвєнков, асистент

  Т.В. Попова, асистент

Рецензент:     В.П. Метельський, професор, к.т.н.

Відповідальний

за випуск       З.І. Дударенко, доцент, к.т.н.

Затверджено

на засіданні кафедри

“Електричні машини”

Протокол №

 від   “ ” 2005 р.

ЗМІСТ

Вступ………………………………………………………………………4

Лабораторна робота 1-С

Вивчення конструкції і принципу роботи синхронних машин………..5

Лабораторна робота 2-С

Випробування трифазного синхронного генератора…………………...9

Лабораторна робота 3-С

Паралельна робота синхронного генератора з потужною мережею....14

Лабораторна робота 1-П

Вивчення конструкції машин постійного струму……………………..20

Лабораторна робота 2-П

Випробування генератора постійного струму при незалежному та паралельному збудженнях…………………………………………...… 23

Лабораторна робота 3-П

Випробування двигуна постійного струму...............…………………. 36

Література.......…….………………………………………………...46

Додаток А

Зразок оформлення титульного аркуша до звіту з лабораторної

роботі................................................................................................47

Вступ

Дисципліна “Електричні машини” у відповідності з навчальним планом вивчається студентами спеціальності 8.092206 “Електричні машини та апарати” у 4-му та 5-му семестрах.

У дисципліні “Електричні машини” розглядаються питання призначення, конструкції та дії електричних машин і трансформаторів.

При роботі над матеріалом дисципліни необхідно користуватись конспектом лекцій, підручниками та методичними вказівками. Під час опрацювання та підготовки до лабораторних робіт обов’язково треба звернути увагу на питання для самоперевірки. Якщо відповіді на ці питання становлять труднощі, необхідно відповідну тему опрацювати по іншим підручникам або звернутися за консультацією до викладача. Відповіді на питання повинні бути математично обґрунтовані.

Під час установчої сесії студенти заочної форми навчання  слухають лекції, виконують лабораторні роботи та вирішують задачі. Контрольну роботу виконують на протязі семестру. До екзаменаційної сесії студенти захищають лабораторні й контрольну роботи та отримують залік. Під час екзаменаційної сесії студенти здають іспит за розкладом.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА 1-С

Вивчення конструкції та принципу роботи синхронних машин

Мета роботи

Вивчити основні конструктивні елементи явно- й неявнополюних синхронних машин; продемонструвати роботу синхронного генератора.

Порядок виконання роботи

1.2.1 Вивчити устрій та призначення окремих елементів конструкції явно-  й неявнополюсних синхронних машин з використанням стендів, плакатів, макетів, слайдів.

1.2.2 Записати номінальні дані синхронного генератора, вказані на заводському щиті, знайти їх сутність.

1.2.3 Ознайомитись з позначенням виводів обмоток статора й ротора, мегометром перевірити цільність фазних обмоток, порівняти позначення обмоток статора й ротора з позначеннями таких в асинхронних машинах.

1.2.4 Визначити число полюсів, виконання, засіб охолодження, тип підшипників, форму пазів статора, засіб збудження синхронного генератора.

1.2.5 Виконати ескізи основних частин і елементів конструкції синхронного генератора :

а) статора;

б) ротора;

в) полюса ротора;

г) штампованої пластини пакета статора;

д) секції обмоток статора й ротора;

е) клемної коробки;

ж) щіточного апарату та вузла контактних кілець струмопроводу обмотки ротору;

1.2.6 Ознайомитись з роботою трифазної синхронної машини в ре­жимі генератора.

а) вивчити призначення машин в агрегаті;

б) ознайомитись зі схемою на рис. 1.1;

Рисунок 1.1 – Схема синхронного генератора

в) засвоїти принцип роботи генератора;

г) здійснити пуск генератора за допомогою приводного двигуна постійного струму;

д) збудити генератор;

е) навантажити до номінального навантаження;

ж) зупинити агрегат;

1.3 Вказівки щодо звіту та підготовки до захисту лабораторної роботи

1.3.1 Звіт повинен мати:

а) дані заводського щитка;

б) ескізи основних вузлів, елементів конструкції синхронної ма­шини;

в) схему вмикання генератора.

1.3.2 Питання для самостійної підготовки:

1 Принцип роботи синхронної машини.

2 Режим роботи синхронної машини (генератора, двигуна).

3 Устрій явнополюсних синхронних машин.

4 Устрій неявнополюсних синхронних машин.

5 Різниця в конструктивному виконанні ротора турбогенератора та гідрогенератора.

6 Призначення короткозамкненої обмотки на роторі синхронної машини.

7 Чому діаметр ротора потужних турбогенераторів різних номінальних потужностей має приблизно однакові значення: 1000-1200мм.

8 Чому ротор турбогенератора масивний, а ротор асинхронної машини шихтований?

9 Чому гідрогенератор має більший радіальний розмір, а турбогенератор - більший розмір вздовж осей при відносно малих інших габаритних розмірах?

10 Засоби збудження синхронних машин.

11 Можлива кількість контактних кілець синхронного генератора. На що вказує кількість контактних кілець ?

12 Конструкція генератора парасолькового типу.

13 Конструкція генератора підвісного типу.

14 Конструкція капсульного генератора.

15 Принцип роботи синхронного генератора з самозбудженням.

16 Способи охолодження синхронних генераторів.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА 2-С

Випробування трифазного синхронного генератора

Мета роботи

2.1.1 Зняття основних характеристик трифазного синхронного генератора.

2.1.2 Вивчення властивостей трифазного синхронного генератора за його характеристиками.

 2.2 Порядок виконання роботи

2.2.1 Визначити тип і призначення машини в агрегаті. Записати дані заводських щитків. Ознайомитися з особливостями конструкції син­­хронних машин.

2.2.2 Зібрати схему випробувань синхронного генератора з приводним двигуном постійного струму згідно рис. 2.1

2.2.3 Приводним двигуном привести до обертання ротор синхронного генератора до номінальної частоти обертання (номінальної частоти). Збудити генератор до номінальні напруги.

2.2.4 3няти характеристику холостого ходу

Е_Х = f(І_З)

при І₀ = 0; f = 50 Гц; n_Н = сonst

При знятті характеристики струм змінювати так, щоб одержати напругу на затискачах генератора в межах від мінімальної до перебільшуючої номінальну напругу на (10 – 20)%. Виконати 5 - 8 вимірювань, при цьому обов'язково виконати вимірювання для випадку номінальної напруги U_Н. Дані вимірювань і розрахункові дані занести в таблицю 2.1.

Таблиця 2.1 - Дані вимірювань і розрахункові дані випробувань синхронного генератора у режимі холостого ходу

Рисунок 2.1 – Схема випробування синхронного генератора

При номінальній напрузі перевірити симетричність напруг між фазами. Викреслити характеристики х.х. випробуваного генератора та нормалізовану (табл.2.2) в одній системі координат. Порівняти їх та зробити висновки. Характеристика випробуваного генератора не повинна відрізнятися від нормативної більше, ніж ± 5%.

Таблиця 2.2 - Нормалізовані характеристики х.х. синхронних генераторів

2.2.5 Зняти зовнішню характеристику U = f(Ia) при cos j = 1.0, cos j = 0.8. При знятті зовнішньої характеристики для режиму підвищення напруги висхідним прийняти режим номінального навантаження генератора: U_Н; І_Н, І_ЗН, потім І_ЗН = const та n_Н = const зменшити навантаження до нуля, при цьому виконати 5-8 вимірювань для чисто активного та активно-індуктивного (cos j = 1.0, cos j = 0.8) навантаження.

Дані вимірювань та розрахункові дані занести у табл.2.3.

Таблиця 2.3 - Дані вимірювань та розрахункові дані для визначення зовнішньої характеристики синхронного генератора

За даними таблиці 2.3 побудувати зовнішню характеристику у відносних одиницях.

За зовнішньою характеристикою визначити процентне завищення напруги, яке одержується після скидання навантаження, при умові, що

n = n_Н = const; І_З = І_ЗН = const

,

де U_Н, U_Х - відповідно номінальна напруга при номінальному навантаженні та напруга генератора х.х.

Процентне завищення напруги DU має бути не більші 50%.

2.2.5 Зняти регулювальну характеристику І_З = f (I_Я) при

U = U_Н = сonst, п = n_Н = const для випадку активного навантаження.

Струм навантаження змінювати в межах (0.2...1.25) І_Н, виконати 5-8 замірів при цьому обов'язково виконати заміри для випадку номінального струму І_Н. Дані вимірювань та розрахункові дані занести у табл. 2.4.

Таблиця 2.4 - Дані вимірювань та розрахункові дані для визначення регулювальної характеристики генератора

За даними таблиці 2.4 побудувати регулювальну характеристику у відносних одиницях. За характеристиками визначити величину зміни струму збудження  , яка уявляє собою відношення стру­му збудження при номінальному режимі до струму при холостому ході.

У табл. 2.3 - 2.4 прийняті такі позначення:

І_З - струм збудження, А;

Е_Х - ЕРС х.х. генератора, В;

f - частота струму статора, Гц;

n - синхронна частота (частота ротора), об/хв;

I_Я - фазний струм статора, А;

U - лінійна напруга статора, В,

S - повна потужність генератора, ВА;

a₁, a₂ - показання ватметра ділень;

Р - активна потужність генератора, Вт;

C_W - постійна ватметра, Вт/діл;

C_TT - коефіцієнт трансформації трансформатора струму, C_TT = 3;

cos j - коефіцієнт потужності:

Вказівки щодо звіту та підготовки до захисту лабораторної

Роботи

2.3.1 Звіт повинен вміщувати:

а) схеми, таблиці, розрахункові формули;

б) графіки характеристик;

в) визначення процентного підвищення напруги при спаданні навантаження та зміні струму збудження при номінальному режимі;

г) короткі положення та аналіз одержаних результатів і характеристик, висновок про досліджений генератор.

2.3.2 Питання для самостійної підготовки:

1 Що таке ВКЗ синхронного генератора?

2 Як визначається зміна напруги синхронного генератора при зміні навантаження?

3 Чи можливо одержати абсолютно жорстку зовнішню характери­стику синхронного генератора?

4 Як зміниться напруга синхронного генератора при вмиканні його на ємнісне навантаження?

5 Чому характеристика холостого ходу нелінійна, а характеристика КЗ має лінійну залежність?

6 Що таке реакція якоря синхронного генератора та як вона впливає на його роботу?

7 Коли реакція якоря повздовжня, поперечна, намагнічуюча, розмагнічуюча?

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА 3-С