3. Опытное определение индуктивного сопротивления обратной последовательности.

Индуктивное сопротивление Х₂ обратной последовательности можно согласно стандарта определить из опыта вращения ротора против поля с синхронной частотой вращения или из опыта двухфазного короткого замыкания.

3.1 Опыт вращения ротора против поля. Для опыта используют схему опыта скольжения (рис. 2.1), изменяя в ней направление вращения поля якоря на обратное путем смены местами присоединений к сети выводов каких-либо двух фаз обмотки якоря. Обмотку возбуждения замыкают накоротко. Все изменения в схеме делают при неподвижной и отключенной от сети машине.

Опыт проводят при номинальной частоте вращения ротора, что соответствует скольжению 200%. Напряжение к обмотке якоря подводят пониженное (минимальное) и потом повышают его до значения, при котором ток якоря будет составлять 40-60% от номинального, фиксируют показания амперметра и вольтметра в цепи обмотки якоря.

Приблизительно определяют индуктивное сопротивление обратной последовательности по формуле:

.

Приблизительно потому, что не учитывается потребление активной мощности, которая при вращении ротора против поля является значительной. Кроме того, не учитывается несинусоидальность І_1ф. Более точно Х₂ можно определить из опыта двухфазного короткого замыкания.

3.2 Опыт двухфазного короткого замыкания для определения индуктивного сопротивления Х₂ обратной последовательности. Для проведения опыта собирают схему по рис. 1.5 б. Две фазы обмотки якоря замыкают между собой, как показано на схеме, и приводят ротор генератора во вращение с номинальной частотой вращения приводным двигателем. Увеличивая ток возбуждения, записывают значения тока короткого замыкания І_1к(2), показания ваттметра Р_к(2).

Индуктивное сопротивление обратной последовательности вычисляется по формуле:

.

4. Опытное определение индуктивного сопротивления нулевой последовательности х0.

Опыт выполняется при вращении ротора с номинальной частотой вращения. Обмотка возбуждения замкнута накоротко, рис. 2.2. Три фазные обмотки якоря соединяют параллельно и питают пониженным однофазным током, близким к номинальному.

АП 1

Рисунок 2.2 – Схема для определения

Величина Х₀ (без учета активного сопротивления нулевой последовательности) вычисляется по формуле:

, Ом,

где U₁ и І₁ - напряжение и ток обмотки статора, измеренные в опыте.

Если показания вольтметра комплекта измерительных приборов К-50 мало настолько, чтотрудно снять показания, то следует использовать вольтметр электромагнитной системы с пределами измерения В и включить его на зажимы А_НВ_Н комплекта К-50 (рис. 2.2).

При соединении обмоток якоря последовательно по схеме открытого треугольника:

.

5. Определение индуктивных сопротивлений неустановившегося режима статическим методом.

Опыт выполняется при неподвижном роторе соответственно схеме по рис. 2.3.

Пониженное напряжение подводится к двум любым линейным выводам обмотки якоря. Ток, протекающий по этим обмоткам, создает в якоре пульсирующее магнитное поле.

Обмотку возбуждения замыкают накоротко через амперметр переменного тока, который необходим для определения положения ротора относительно ос пульсирующего поля. При совпадении оси полюсов ротора с осью пульсирующего поля якоря ток в обмотке возбуждения и показание амперметра будут наибольшими, при сдвиге оси пульсирующего поля на 90 электрических градусов относительно полюсов ротора ток в обмотке возбуждения и показание амперметра будут равны нулю.

Рисунок 2.3 – Схема для определения ,

Опыт выполняется при напряжении, которое соответствует приблизительно номинальному току якоря. При этом магнитная цепь слабо насыщена. Плавно поворачивая ротор от руки, устанавливают его в "продольное" положение, при котором ток в обмотке возбуждения будет наибольшим. Регулируя напряжение АТ, устанавливают ток в обмотке якоря приблизительно равным номинальному. По величине измеренного напряжения и максимального тока в обмотке якоря вычисляют:

, Ом.

Затем, отпустив ротор от удерживания руками, ротор сам станет в "поперечное" положение, при котором ток в обмотке возбуждения равен нулю. Регулируя напряжение, устанавливают ток в обмотке якоря, приблизительно равным номинальному. Записывают показания приборов: вольтметра и амперметра в цепи якоря, вычисляют величину индуктивного сопротивления по поперечной оси:

, Ом.

По данным опыта можно определить индуктивное сопротивление обратной последовательности по формуле:

, Ом.

Сравнивают это значение со значением, полученным из опыта по п. 3.

Более точно переходные индуктивные сопротивления по продольной и поперечной осям вычисляются по формуле:

.

Величина продольного переходного сопротивления Х'_d должна быть меньше X₂ ( ), величина поперечного переходного сопротивления Х'_q должна приблизительно равняться поперечному синхронному сопротивлению Х_q, определенному из опыта скольжения ( ).

Описанный опыт дает значения переходных индуктивных сопротивлений, если успокоительная обмотка на роторе отсутствует.

При наличии успокоительной обмотки на роторе в опыте будут определены сверхпереходные индуктивные сопротивления X''_d и X''_q.

Обработка и анализ экспериментальных данных:

1. Выражения сопротивлений в относительных единицах. За базисное сопротивление принимают сопротивление нагрузки, падение напряжения на котором равно номинальному (фазному) напряжению U_1нф при протекании по нему номинального (фазного) тока І_1нф:

.

Индуктивное сопротивление в относительных единицах равно

,

Где Х_і - реактивное сопротивление, Ом.

Для явнополюсных машин индуктивные сопротивления, выраженные в относительных единицах, имеют приблизительно значения, приведенные в таблице 2.1.

Таблица 2.1 – Приблизительные значения индуктивных сопротивлений явнополюсных машин

0.6 - 1.6	0.4 - 1.0	0.25 - 0.6	0.4 - 1.0	0.15- 0.75	0.1 - 0.2	0.04- 0.25

Сравнить значения сопротивлений из опытов с данными табл. 2.1 для явнополюсных синхронных машин и сделать выводы.

2. Расчетное определение синхронных индуктивных сопротивлений X_d, X₂ и X₀. Индуктивные сопротивления X_d, X₂ и X₀ определяют по характеристике холостого хода и короткого замыкания, построенных в системе относительных единиц по данным опытов работы №1, рис. 1.6.

По данным опытов работы 1, построить в одной системе координат в относительных единицах расчетную характеристику холостого хода и характеристики короткого замыкания (рис. 2.4).

3

2

1

4

5

A

О

Рисунок 2.4 – Характеристики холостого хода и короткого замыкания

Затем, для некоторого тока возбуждения, например , определить по спрямленной характеристике холостого хода (5) и токи короткого замыкания при разных видах короткого замыкания: – ток КЗ при трехфазном замыкании; – ток КЗ при двухфазном замыкании; – ток КЗ при однофазномм замыкании.

Индуктивные сопротивления вычисляют по формулах (все величины в относительных единицах):

а) индуктивное сопротивление прямой последовательности

, (2.1)

б) индуктивное сопротивление обратной последовательности

, (2.2)

в) индуктивное сопротивление нулевой последовательности

. (2.3)

Значения сопротивлений могут отличаться от значений этих сопротивлений, определенных в работе №2. Причинами расхождения являются неточности в измерениях и влияние высших гармоник в кривые тока и напряжения. За более точные значения нужно принимать значение X_d, определенное по (2.1), а значения X₂ и Х₀, определенные в опытах п. 2 и п. 3.

Синхронное индуктивное сопротивление по поперечной оси вычисляют по формуле

,

где X_d определяется по (2.1), а отношение X_d / X_q – из опыта скольжения.

3. Определение кратности тока короткого замыкания при холостом ходе и номинальном напряжении. Если для данной машины известны значения X_d, X₂ и X₀, то может быть решена обратная задача – по заданному току возбуждения найти значения токов короткого замыкания І_1к(3), І_1к(2) и І_1к(1) по формулам:

В формулах ЭДС Е₀ берется по нормальной характеристике холостого хода для заданного тока возбуждения.

4. Определение кратности ударного тока короткого замыкания. Ударным током короткого замыкания синхронной машины называется наибольшее возможное при данном возбуждении мгновенное значение тока якоря синхронной машины, которое выходит при внезапном коротком замыкании всех линейных ее зажимов.

Согласно стандарта синхронные машины должны выдерживать ударный ток короткого замыкания при напряжении холостого хода, равного 105% от номинального.

Под кратностью ударного тока К_уд подразумевают отношение ударного тока і_1уд к амплитуде номинального тока І_1нф:

,

где X'_d* - относительное переходное индуктивное сопротивление по продольной оси;

коэффициент 1.8 учитывает наложение апериодической составляющей тока.