Лабораторна робота  №7

Тема: «Зняття зовнішньої характеристики генератора постійного струму».

Мета: вивчити  устрій і принцип дії генератора постійного струму. Зняти характеристики генератора постійного струму при сторонньому збудженні і самозбудженні.

1. Короткий теоретичний опис.

1.1 Якщо провідник довжиною l зміщувати перпендикулярно силовим лініям магнітного поля з індукцією В, то в ньому виникає е.р.с.  = Вl (1), де  - швидкість переміщення провідника. Напрямок наведеної е.р.с. визначають за правилом правої руки (рис. 1). Під дією э.р.с. у замкнутому колі виникає струм I, а його величину можна визначити з еквівалентної схеми контуру (рис. 2).

I = / (R+ r)    (2)

Відкіля  = IR + Ir = U + Ir (3)

Де: r - опір активного провідника і  проводів, що підводять,

 R - опір споживача (навантаження).

U - напруга на провіднику.

1.2. Найпростіша модель генератора складається з двох полюсів (N і S) між якими поміщено  обертовий  якір  (рис. 3).  Для  обертання  використовується  механічна  сила будь-якого двигуна. Якір складається зі сталевого циліндра, на якому розташована рамка abcd, кінці рамки підпаяні до півкілець - колектору, що обертається разом із рамкою.

Щітки А и В залишаються нерухомими. ЕРС у рамці наводиться тільки на ділянках ab і cd, тому що тільки ці ділянки перетинаються силовими лініями поля. Обидві ЕРС е^/ і е^// завжди складаються, оскільки діють узгоджено. Струм у зовнішньому колі буде завжди протікати в одному напрямку, тому що одночасно з переходом провідника під інший полюс буде здійснюватися одночасно його переключення до іншого щітки (напрямок зазначений на рис. 3). Якщо індукція в межах полюса змінюється за законом синуса, то струм у зовнішньому колі буде пульсувати по тому ж закону, протікаючи в одному напрямку. Для зменшення пульсацій збільшують число рамок і колекторних пластин.

Одержання великої ЕРС якоря досягається збільшенням індукції магнітного поля і числа провідників (витків) обмотки якоря.

У промислових генераторах постійного струму для цієї цілі в пазах якоря укладається спеціальна обмотка (петлева або хвильова), а на полюсах намотується обмотка збудження.

У залежності від засобу живлення обмотки збудження  генератори постійного струму діляться на генератори з незалежним збудженням (живлення обмотки від стороннього джерела, рис. 4а) і із самозбудженням, де обмотка живиться від якоря за рахунок самозбудження від залишкового магнітного поля полюсів. Генератори із самозбудженням бувають шунтові (обмотка включена паралельно  якореві, рис. 4б), серіїсні (обмотка включена послідовно з якорем, рис. 4в) і змішаного збудження (є дві обмотки, рис. 4 г)

2. Порядок виконання роботи.

2.1. Зібрати схему генератора постійного струму з паралельним збудженням (генератор із самозбудженням, рис. 6 ).

На схемі:

Г - якір генератора;

З - обмотка збудження;

V - вольтметр із межами 0 - 15 В;

А₁ - амперметр із межами 0 - 500 мА;

А₂ - амперметр із межами 0 - 5 А;

                                                         Rя – 30 Ом

                                                         Е=15 В

R_РГ - регулювальний реостат на 7,5 Ом;

R₁, R₂ - реостати навантаження на 200 Ом і 15 Ом.

2.2. Після перевірки викладачем, запустити двигун від трифазної мережі. Прослідкувати за явищем самозбудження. Для цього попередньо відключити навантаження. Якщо окрім цього відключити обмотку збудження, то вольтметр покаже незначну напругу, що виникає в якорі за рахунок залишкового магнітного поля полюсів (обмотка збудження знеструмлена). Якщо потім замкнути коло збудження, то за рахунок залишкової напруги якоря потече струм збудження, посилиться магнітне поле, ще збільшиться ЕРС якоря і струм збудження і т.д.

Процес зростання напруги обмежується насиченням полюсів, протікає він досить швидко, майже стрибкоподібно після замикання кола збудження.

2.3. Зняти зовнішню характеристику генератора з паралельним збудженням.

Зовнішня характеристика - це залежність напруги від величини струму навантаження при постійній швидкості обертання якоря й опорі регулювального реостата.

Запустити генератор і при відключеному навантаженні встановити струм збудження I_В = 2А (при цьому U  10 В). Встановити максимальний опір реостатів R₁ і R₂ і замкнути коло навантаження. Зменшуючи опір навантаження, відзначати для кожного R_Н значення струму навантаження і напруги. Дані записати в таблицю 1.

Uя = Е – Iя ∙ Rя – формула розрахунку для генератора постійного струму

Таблиця № 1.

3. Контрольні питання.

1. У звіті до лабораторної роботи привести рисунки генератора постійного струму і його складових частин, стислий зміст інструкції.
2. Побудувати і пояснити залежності  = f(I_З) і U = f ( I ).
3. Пояснити явище самозбудження генератора.

4. Зробіть висновок проведенної роботи.