Требуется:

1. Построить характеристики холостого хода и короткого замыкания. Определить продольное синхронное и поперечное синхронное сопротивления. Определить м.д.с. реакции якоря при номинальном токе.

2. По диаграмме э.д.с. определить ток возбуждения номинального режима и повышение напряжения при сбросе нагрузки. Определить насыщенное значение продольного синхронного сопротивления.

3. По диаграмме э.д.с. определить ток возбуждения и повышение напряжения при сбросе нагрузки при номинальном токе для сле­дующих значений коэффициента мощности:

а) cos = 0 (отстающий);

б) cos = cos;

в) cos = I;

г) cos = 0,707 (опережающий).

4. Построить регулировочные характеристики для номинального коэффициента мощности при следующих значениях напряжения:

а) U = U н;

6) U = 1,1U н;

в) U = 1,2 U н.

Построить внешнюю характеристику.

5. Построить угловую характеристику для номинального напряжения и тока и возбуждения, соответствующего номинальному режиму.

6. Построить V -образные характеристики для случаев:

а) активная мощность равна нулю;

б) активная мощность составляет 0,75 от номинального значе­ния.

7. Определить фазные и линейные напряжения генератора и коэф­фициент асимметрии напряжения для случая включения нагрузки между фазами А и В при условии, что ток равен номинальному и отстает от э.д.с. в фазе A на 45°.

Методические указания к задаче 2.

Все расчеты [5] производить в долевых (относительных) единицах (д.е.), согласно которым принимать:

Единица напряжения - номинальное фазное напряжение.

Единица тока нагрузки - номинальный ток фазы.

Единица мощности - номинальная кажущаяся мощность.

Единица сопротивления - определяется единицами напряжения и тока.

Единица тока возбуждения или намагничивающей силы - ток возбуж­дения или намагничивающая сила, соответствующие номинальному напряжению при холостом ходе.

К п. 1. Для построения характеристики холостого хода сле­дует использовать данные таблицы нормальной характеристики.

Таблица нормальной характеристики (в д.е.)

Iв д.е 0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5

д.е 0 0,58 1,0 1,23 1,3 1,35

Характеристику короткого замыкания построить по заданной величине ОКЗ, имея в виду, что ОКЗ равно величине тока коротко­го замыкания в д.е. при единичном токе возбуждения [3, §9.5].

Ненасыщенное значение продольного синхронного сопротивления следует найти, пользуясь "ненасыщенной" характеристи­кой холостого хода (продолженная прямая часть характеристики) и характеристикой короткого замыкания [3,§ 9.5].

Зная , найти

= , а затем, учитывая при этом, что

.

В [3, §9.4] Kобозначены соответственноKd, Kq - коэффициенты реакции якоря.

Величину м.д.с. реакции якоря F_а при номинальном токе проще всего найти, построив треугольник короткого замыкания (реактивный треугольник) [3, §9.5].

К п. 2. Векторную диаграмму явнополюсного генератора можно построить в соответствии с рекомендациями, приведенными в [3, § 9.5]:

а) построить вектор прибавить к нему вектор. Так определяется угол и направление э.д.с воз­буждения ;

E (в[2, §9.5] -E) – э.д.с., индуктируемая в об­мотке якоря потоком рассеяния; эту э.д.с. можно представить в виде суммы двух составляющих, ориентированных по осям d-d и q-q:

;

б) найти проекцию вектора на направление э.д.с. воз­буждения - вектор Ed.Определить величину возбуждения, со­ответствующего э.д.с. Ed-по характеристике холостого хода;

в) найти продольную составляющую тока нагрузки Id = sin и соответствующую ей продольную м.д.с. реакции якоря F_ad = F_asin ;

г) ток возбуждения при номинальном режиме равен

i_вн = id+Fad (д.е);

д) току возбуждения i_вн соответствует э.д.с. E₀ и повы­шение напряжения при сбросе нагрузки;

е) насыщенное значение продольного реактивного сопротивле­ния реакции якоря можно определить так:

отсюда

K п. 3. При построении диаграммы э.д.с. принять реактивное сопротивление равным.

К п. 4. Токи возбуждения, необходимые для построения регулировочных характеристик, определить из диаграммы э.д.с. [3, §9.5]. Каждую регулировочную характеристику построить по четы­рем точкам, определенным для значений тока нагрузки, равных 0;

0,5; I; 1,3; д.е. [2, §9.6].

Внешнюю характеристику генератора построить для номинального коэффициента мощности и тока возбуждения номинального режима. Поэтому две точки определяются по регулировочным характеристи­кам для V = 1,1 и V = 1,2.

К п. 5. Для построения угловой характеристики использовать уравнение мощности синхронной машины [3, § 9.8]. В д.е. это уравнение имеет следующий вид:

P=

Следует иметь в виду, что при изменении угла изменяет­ся магнитный поток продольной оси, а следовательно, и насыщение. Поэтому одному и тому же значению тока возбуждения могут соот­ветствовать различные значения. Для того, чтобы упрос­тить построение угловой характеристики, воспользуемся тем, чтофизически соответствует току короткого замыкания (при токе возбуждения номинального режима). Таким образом, приблизительно примем:

отсюда P = [i_вн sin+ ]*ОКЗ д.е

отношение следует взять из решения п.1.

Для построения угловой характеристики рассчитать для следующих значений угла °: 30°, 60°, 90°', 120°, 150°.

К п. 6. Для построения V - образных характеристик (зави­симостей тока якоря от тока возбуждения) [3, §9.9], использо­вать упрощенные векторные диаграммы [3, §9.5], пренебрегая падениями, напряжения Ir и . В этом случае= , поэтому ток возбуждения определяется векторной суммойIв = 1 и реакцией и якоря, определяемой током нагрузки. Следует помнить, что при токе нагрузки, равном I д.е. реакция якоря равна Fa д.е (смотрите решение п.1). Для случая P = 0 векторная сумма прев­ращается в алгебраическую. В случае Р = 0,75 V - образная характеристика строится для постоянной активной составляющей тока нагрузки, равной:

Ia = Pcos_н д.е

К п. 7. Для решения задачи необходимо разложить несимметричную трехфазную систему токов нагрузки ( I_а= I, I_в = -I, I_с = 0 ) на симметричные составляющие I₁ , I₂ , I₀ ( в данном частном случае , I₀ = 0). Э.д.с. фазы А принять равной величине, най­денной в решении п.2. Э.д.с. трех фаз образует симметричную трехфазную систему. Фазовые значения напряжения найдем, вычитая из фазовых э.д.с. падения напряжения прямого и обратного следования:

Аналогично проводятся расчеты для фаз B и С. При этом в ка­честве реактивного сопротивления принять насыщенное значе­ние, определенное в п.2.

Коэффициентом асимметрии % называется отношение напря­жения обратного следования к напряжению прямого следования:

Литература:

1. Бальян Р.Х. Трансформаторы для радиоэлектроники. «Советское радио», 1971.

2. Лопухина Е.М., Семенчуков Г.А. Проектирование асинхронных микродвигателей с применением ЭВМ, М., «Высшая школа», 1980.

3. Брускин Д.Э., Зорохович А.Е., Хвостов В.С. Электрические машины и микромашины, М., «Высшая школа», 1981.

4. Федякова Н.В. Методические указания к контрольным работам и курсовому проекту по курсу «Электромашинные и электромагнитные устройства автоматики», Киров, 1979.

5. Сорокер Т.Г., Петрова Л.М. Методические указания и контрольные задания по курсу «Электрические машины», К., 1964.

Таблица 1

№ ва-ри-ан-та	Первич-ное нап-ряжение U1,B	Вторич-ное нап-ряжение U21,B	Вторич-ное нап-ряжение U22,B	Вторич-ный ток I21,A	Вторич-ный ток I22,A	Рабочая частота f, кГц	Допусти-мое паде-ние нап-ряжения U,B	Требование оптимизации
1	2	3	4	5	6	7	8	9
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9	80 90 100 110 115 127 150 180 210 220	130 140 150 180 190 200 210 220 230 250	10 15 20 25 30 35 40 45 50 55	0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40 0,45 0,50 0,55	0,010 0,015 0,020 0,025 0,030 0,035 0,040 0,045 0,050 0,055	0,04 1 0,24 10 50 0,04 1 0,24 10 50	0,10 0,09 0,08 0,07 0,05 0,10 0,09 0,08 0,07 0,06	наименьший вес наименьшая стоим. наименьший объём наименьший вес наименьший объём наименьшая стоим. наименьший вес наименьшая стоим. наименьший вес наименьший объём

Таблица 9

№ ва-ри-ан-та	Отношение внутреннего диаметра сердечника статора к его наружному диаметру KD	Мощность P, Вт	Удельный объем акти-вных мате-риалов см3/ Вт	Относитель-ная площадь пазов стато-ра KZS	Относитель-ная площадь пазов ротора KZR	2 p	Величина зазора , мм
1	2	3	4	5	6	7	8
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9	0,51 0,56 0,53 0,54 0,52 0,51 0,49 0,51 0,49 0,54	8 30 20 12 5 18 10 15 25 16	6,4 3,2 3,3 4,6 12,8 3,4 5,3 4,7 3,1 4,3	0,21 0,27 0,37 0,43 0,16 0,36 0,17 0,41 0,32 0,25	0,16 0,21 0,31 0,36 0,12 0,32 0,15 0,36 0,27 0,21	4 2 2 4 4 2 2 4 4 4	0,15 0,23 0,25 0,25 0,15 0,25 0,15 0,25 0,25 0,25