| CATEGORII DOCUMENTE |
| Aeronautica | Comunicatii | Electronica electricitate | Merceologie | Tehnica mecanica |
MASINA DE CURENT CONTINUU IN REGIM DE GENERATOR ELECTRIC
1.SCOPUL LUCRARII
Cunoasterea principiului de functionare in regim de generator, clasificarea generatoarelor de tensiune continua, precum si trasarea caracteristicilor la functionarea in gol si in sarcina a unui generator de tensiune continua.
2.CONSIDERATII TEORETICE
Generatorul de tensiune continua primeste energie mecanica pe la ax de la un motor primar, cu care este cuplat printr-un cuplaj elastic si furnizeaza energie electrica la bornele rotorului atunci cand statorul produce un flux magnetic de excitatie Fe in masina.
Statorul se mai numeste si circuitul inductor si poate fi echipat cu magneti permanenti sau cu infasurare electromagnetica plasata pe poli si alimentata cu un curent continuu de intensitate Ie
Rotorul constituie indusul masinii si este echipat cu o infasurare bobinata, din conductor de cupru, plasata in crestaturi prevazute la periferia indusului si este racordata la lamelele colectorului. Colectorul este format din lamele conductoare stantate din banda de cupru de profil trapezoidal si izolate intre ele cu lamele izolante din micanita. Fixarea lamelelor de butuc se face prin sistemul numit coada de randunica. In partea exterioara, lamela de cupru prezinta un stegulet la care se conecteaza capatul de sfarsit al unei sectii si capatul de inceput al sectiei succesive in circuitul electric al infasurarii indusului.
Intr-o spira dreptunghiulara dispusa
pe un rotor feromagnetic cu diametrul D, care se roteste cu viteza 
,
intr-un camp magnetic constant in timp se induce o tensiune electromotoare Ues,
datorita fenomenului de inductie
electromagnetica, conform relatiei :
(1)
unde n - turatia de antrenare a rotorului
Uec - tensiunea indusa in laturile active ale spirei AB respectiv CD
v - viteza periferica a rotorului;
Bd - inductia magnetica din intrefier;
l - lungimea spirei
dreptunghiulare aflate in camp magnetic
|
Fig. 5.1 |
Capetele spirei sunt conectate la doua semiinele (lamele de colector), izolate electric intre ele si fata de axul rotoric. Lamelele vin in contact cu periile P1 (negativa)si P2 (pozitiva). La rotirea spirei, lamela la care se afla conectat conductorul AB, situata initial sub peria P1 , ajunge in contact cu P2, iar semiinelul corespunzator laturii CD trece sub peria P1. In felul acesta, desi tensiunea Uec indusa in fiecare conductor si deci si in spira isi schimba sensul la efectuarea unei rotatii cu 180o, polaritatea periilor ramane nemodificata. Se realizeaza astfel, prin intermediul dispozitivului constituit din cele doua lamele, numit colector, redresarea mecanica a tensiunii alternative Ues, la perii obtinindu-se o tensiune pulsatorie Uep. Conform legii inductiei electromagnetice, tensiunea in spira este alternativa iar la perii este transformata in tensiune continua. La masina de curent continuu ansamblul 'colector periile colectoare indeplinesc rolul de redresor mecanic. Cu cat pe rotor vor fi plasate mai multe spire si colectorul va fi compus din mai multe lamele cu atat pulsatiile tensiunii vor fi mai mici.Tensiunea la perii la functionarea in gol se exprima prin relatia :
Ueo = ke F e n (2)
unde ke -
F e - fluxul magnetic pe pol;
n - turatia de antrenare a rotorului.
3. CLASIFICAREA GENERATOARELOR DUPA MODUL DE CONECTARE A EXCITATIEI.
a) generatoare de c.c. cu excitatie separata la care infasurarea de excitatie este alimentata de la o sursa separata
Fig.5.3
Aplicand TK II pe ochiul G si considerand sensurile curentului si tensiunii asociate dupa regula de la receptoare se obtine ecuatia tensiunilor la bornele generatorului :
R I + Ub + DUp = U e (3)
b) generatoare cu autoexcitatie
- generatorul cu excitatie derivatie
Fig.5. 4
In aceasta situatie ecuatia tensiunilor la bornele generatorului data de T K IIpe conturul G este:
R Ii + Ub + DUp = Ue ( 4 )
la care se ataseaza ecuatia circuitului de excitatie :
ReIe = Ub (5)
Ii = Ie+ I
-
generatorul de c.c.
cu excitatie serie
Fig. 5. 5
Aplicand teorema T K II pe ochiul G avem ecuatia tensiunilor
I ( R + Re ) + U b = U e (6)
In aceasta situatie curentul de excitatie Ie al acestui generator este chiar curentul lui de sarcina ( I e = I ). iar, rezistenta totala a circuitului de excitatie al generatorului depinde si de rezistenta Rs de sarcina.
Generatorul cu excitatie serie nu se utilizeaza in practica deoarece la valori mari ale curentului de sarcina, tensiunea U b incepe sa scada, aceasta datorita caderilor de tensiune si reactiei indusului care devin predominante.
4. DEFINIREA CARACTERISTICILOR GENERATOARELOR de c.c.
In ecuatiile (1),(2) si ecuatia caracteristicii magnetice Fe = f ( Ie, I ) intervin necunoscutele: Ub, I, Ie, n, fixand la valorile nominale oricare doua din cele patru necunoscute, dependenta celorlalte definesc caracteristici de functionare in regim stationar ale generatoarelor de c.c.
4.1 Caracteristica de functionare in gol - reprezinta dependenta intre tensiunea la bornele indusului si curentul de excitatie Ie, cand circuitul indusului este deschis si rotorul antrenat din exterior la turatie nominala. Inlocuind in rel. (2) I = 0, DU p= 0, avem U b = U e si studiem dependenta:
U e = f ( Ie ) / I = 0, n = n n = ct (7)
Se traseaza cu ajutorul schemei de montaj de la punctul 5 la care intreruptorul 2C 3 este deschis. Reglarea curentului de excitatie Ie se va realiza cu reostatul de camp Rex , iar masurarea lui se va face cu ampermetrul Aex. Deoarece la mersul in gol Ue = Ke n F e= K'F e, unde K' este o constanta, rezulta ca functia Ue= K'Fe devine - la o alta scara - functia F e= f ( Ie ), care reprezinta chiar curba de magnetizare a circuitului magnetic al generatorului.` Daca generatorul a mai functionat anterior trasarii caracteristicii de mers in gol, la Ie = 0, avem fluxul inductor F e ¹ 0 ( deci si t.e.m. Ue 0 este diferita de zero ) el fiind egal cu fluxul magnetic remanent al polilor inductori. Valoarea t.e.m.induse in rotor cand curentul de excitatie Ie = 0 este foarte mica, fiind egala cu circa 5-10 din valoarea tensiunii nominale a generatorului. Cand curentul de excitatie Ie creste, fluxul F e si corespunzator, t.e.m. Ue , cresc de
asemenea fig.5.6 la inceput direct proportional cu Ie ( portiunea liniara a caracteristicii ) iar apoi din cauza aparitiei fenomenului de saturatie a circuitului magnetic al generatorului, fluxul F e , respectiv t.e.m. Ue
cresc foarte putin (raman practic constante ) la cresterea lui Ie
Fig.5. 6
La trasarea
experimentala
a caracteristicii, curentul Ie se va mari de la 0 la Ie n
obtinandu-se prima caracteristica . Daca din aceasta situatie se micsoreaza
curentul Ie pana la 0, t.e.m. Ue nu va mai trece prin
aceleasi valori ca la cresterea curentului.
Caracteristica de sarcina - se ridica pentru rezistenta de sarcina Rs = const. si la turatie nominala constanta. Se regleaza curentul de excitatie in acelasi sens notind perechile de valori ale functiei
U b = f ( Ie ) / I = ct, n = n n (8)
4. 3 Caracteristica externa - reprezinta dependenta dintre tensiunea la borne si curentul de sarcina,definita prin relatia :
U b = f ( I ) / Ie = ct = IeN, n = n n (9)
DU
Aceasta pune in evidenta capacitatea generatorului de a-si
mentine singur tensiunea la borne in limitele impuse de receptoare, atunci cind
sarcina variaza. Caracteristica externa (Fig.5.7) a generatorului cu excitatie
separata se ridica experimental cu ajutorul schemei din fig.5.9.
Fig. 5.7
Din ecuatia de tensiuni a generatorului, rel. (3) :U b = U e - RI - DU p se poate trasa caracteristica externa teoretica , in care caderile de tensiune RI si variaza liniar cu curentul de sarcina. Capacitatea generatorului de a-si mentine tensiunea U la borne intre anumite limite, cind curentul de sarcina I variaza, se pune in evidenta prin marimea DU - denumita variatie de tensiune nominala, care se calculeaza cu relatia
(10)
unde U n - reprezinta tensiunea nominala a generatorului
U 0 - reprezinta tensiunea de mers in gol a acestuia.
Variatia de tensiune D U, de la sarcina nominala la mersul in gol, nu depaseste de obicei 10-15 din Un.
Daca generatorul este pus in scurtcircuit ( rezistenta Rs = 0 ), curentul I = U / Rs creste foarte mult, peste valoarea admisa, putand duce la distrugerea masinii - evident daca nu intervine sistemul de protectie.
4. 4 Caracteristica de reglaj - arata in ce sens si cu cat anume trebuie variat curentul de excitatie pentru ca, atunci cand curentul de sarcina I variaza tensiunea U la bornele generatorului sa ramana constanta. Reprezinta dependenta dintre curentul de excitatie si curentul de sarcina exprimata de relatia :
I e = f ( I ) / U b = U n = ct., n = n n= ct (11)
Aceasta caracteristica se traseaza de obicei la U = U n = const. si n = n n= const., utilizand in acest scop tot schema electrica reprezentata in fig.5.9.Curba Ie = f (I ) este reprezentata in fig.5.8
Fig. 5.8
Din aceasta caracteristica se poate constata ca, daca la functionarea in gol (I = 0) a generatorului, pentru a obtine la bornele lui o tensiune egala cu Un este suficient un curent de excitatie Ieo, la functionarea in sarcina, pe masura ce curentul I creste, cresc si caderile de tensiune Ra . Ia si UP si, in consecinta, tensiunea U la borne tinde sa scada; pentru ca si in acest caz tensiunea sa ramana constanta si egala cu Un este necesara cresterea curentului de excitatie Ie. Din fig.5.8 se mai poate observa ca alura caracteristicii de reglaj, ca si alura caracteristicii de mers in gol, este afectata de fenomenul de histerezis. In practica se utilizeaza drept caracteristica de reglaj curba medie, trasata cu linie intrerupta.
5. DATELE NOMINALE SI CARACTERISTICILE GENERATORULUI DE INCERCAT.
De pe eticheta ( placuta indicatoare ) masinii incercate se vor nota principalele marimi ale generatorului:
Pn - puterea nominala, reprezinta puterea electrica furnizata la bornele generatorului [ KW]
nn - turatia nominala de antrenare a rotorului [rot./ min]
Un - tensiunea nominala furnizata la periile colectoare [V]
In - curentul nominal ce se stabileste in circuitul exterior [A]
Ue n - tensiune nominala a circuitului de excitatie [V]
Ie n - curentul nominal in circuitul de excitatie [A]
6. SCHEMA ELECTRICA UTILIZATA
Generatorul de
tensiune continua este antrenat de un motor electric de tensiune continua, cu
turatie variabila si debiteaza pe o rezistenta de sarcina Rs.
Fig. 5.9
Pentru a permite incarcarea in sarcina nominala a generatorului trebuie ca puterea nominala a motorului sa fie mai mare decat puterea nominala a generatorului.
Aparatele utilizate :
M-G -grup motor-generator;
Ag - ampermetru de c.c. masoara curentul in circuitul indusului si va avea valoarea maxima IN;
Vg - voltmetru de c.c. masoara tensiunea la bornele generatorului si va permite masurarea lui UN;
Rex - reostatul reglabil cu rol de modificare al curentului Ie ( Fe
A ex - ampermetru de c.c. pentru circuitul excitatiei;
V ex - voltmetru de c.c.
7. MOD DE LUCRU
Se realizeaza montajul anterior si prin apasarea b1 se antreneaza M si se excita G. Se regleaza prin Rex valoarea curentului Ie de la 0 la Ie n si se citeste pentru fiecare Ie valoarea tensiunii de mers in gol Ue o la Vg . Se repeta citirile lui Ueo trecand prin aceleasi valori ale lui Ie dar de la Ie n la 0 . Valorile se trec in tabelul urmator si se va reprezenta graficul Ue o = f ( Ie ) / n = ct,I = o.
|
Ie [A] |
0,2 Ie n 0,4 Ie n 0,6 Ie n 0,8 Ie n Ie n 0,8 Ie n 0,6 Ie n 0,4 Ie n 0,2 Ie n 0 |
|
Ue o [V] |
Pentru studiul caracteristicii de sarcina se apasa b3 care conecteaza sarcina Rs masurandu-se Ub tensiunea la bornele generatorului la diferite valori ale curentului de excitatie.
|
Ie [A] |
Ie n |
|
U b [V] |
Studiul caracteristicii externe este foarte important mai ales pentru curent de sarcina : I = IN deoarece ne furnizeaza date despre caderea de tensiune fata de tensiunea in gol .
Se citesc valorile indicate de Vg si Ag pentru diferite valori ale lui Rs completand tabelul urmator si reprezentand graficul U = f ( I ) .
|
Nr.crt. |
10 |
|
I[A] |
IN |
|
U[V] |
Ueo UN |
Determinarea caracteristicii de reglaj se face modificand treptat, rezistenta de sarcina RS de la valoarea infinit la cea corespunzatoare curentului de sarcina nominal In si apoi, in sens invers. De fiecare data se actioneaza si asupra reostatului de camp Rex pentru modificarea curentului de excitatie, Ie, la diferite valori ale curentului de sarcina intre 0 si I n , astfel ca tensiunea la bornele generatorului sa ramana constanta si anume, egala cu tensiunea nominala Un. Se va completa tabelul urmator :
|
Nr.crt. |
5 10 |
|
Ie[A] |
IeN |
|
I [A] |
I n 0 |
CONTINUTUL REFERATULUI
1. Descrieti partile componente ale unui generator de c.c
2. Definiti parametrii de care depinde t.e.m. a generatorului de c.c.
3. Ce marimi influenteaza valoarea tensiunii la borne?
4. Explicati caderea de tensiune la bornele generatorului odata cu incarcarea in sarcina .
5.Reprezentati grafic:
Caracteristica de functionare in gol. U e = f ( Ie )
Caracteristica de functionare in sarcina U = f ( I )
Caracteristica de reglaj I e = f ( I )
|
Politica de confidentialitate | Termeni si conditii de utilizare |
Vizualizari: 3480
Importanta: 
Termeni si conditii de utilizare | Contact
© SCRIGROUP 2024 . All rights reserved
