1507

На основе характеристик холостого хода, трехфазного короткого замыкания и нагрузочной индукционной характеристики построить диаграмму, изображенную на рис. 14.6.

Рис. 14.6. Характеристики синхронного генератора

Треугольник ACD – характеристический треугольник. Если перемещать этот треугольник точкой С по характеристике холостого хода, то точка А опишет теоретическую нагрузочную индукционную характеристику (характеристика 1). Реальная нагрузочная характеристика (характеристика2) проходит ниже теоретической.

При том же Uн ток возбуждения в точке А'' больше, чем в

точке А'. Это приводит к увеличению полей рассеяния и к увеличению насыщения полюсов. Поэтому кривая 2 проходит ниже кривой 1.

152

Определение индуктивного сопротивления Потье X p и сопротивления рассеяния X :

3. Определение насыщенного синхронного индуктивного сопротивления по продольной оси X d :

магнитной цепи по продольной оси K d ggOB .

4. Определение продольного и поперечного сопротивления реакции якоря:

–Xad Xd X ;

–Xaq Xq X .

5. Определение индуктивных сопротивлений Xd , Xq методом скольжения

153

Метод скольжения дает возможность определить ненасыщенные значения продольного и поперечного синхронных индуктивных сопротивлений Xd и Xq .

В данном опыте (рис. 14.7) к обмотке статора синхронной машины подводится пониженное трехфазное напряжение, равное примерно 0,15–0,2Uн.

Обмотка возбуждения непосредственно при опыте должна быть разомкнута. При помощи асинхронного двигателя ротор синхронной машины приводится во вращение со скоростью, близкой к синхронной, в сторону вращения поля статора синхронной машины. При малых скольжениях ротора относительно поля статора стрелка амперметра в цепи статора будут совершать колебания вследствие непрерывного медленного взаимного расположения осей поля обмотки статора и полюсов. При совпадении осей поля статора с продольной осью (т.е. с осью полюсов) проводимость для магнитного потока получается максимальной, вследствие чего намагничивающий ток имеет минимальное значение, а напряжение будет максимальным. Если ось поля статора совпадает с поперечной осью машины, то проводимость для магнитного потока статора резко уменьшается, и намагничивающий ток достигает максимального значения, а напряжение за счет большего падения напряжения становится минимальным.

Рис. 14.7. Схема опыта для определения индуктивных сопротивлений методом скольжения

При исследовании произвести 3–4 замера и записать результаты в табл. 14.7. В цепь статора генератора включается измеритель мощности и измеряется напряжение и ток статора.

154

По данным табл. 14.7 определяются сопротивления Xd и Xq :

Xd и Xq методом отрицательного возбуждения

Этим методом можно определить синхронные индуктивные сопротивления – как ненасыщенные, так и насыщенные. Сущность метода заключается в следующем: синхронная машина работает в режиме синхронного двигателя при холостом ходе. В этом режиме полюсы статора и ротора имеют противоположную полярность и угол θ будет минимальным. Если теперь уменьшить ток возбуждения до нуля, а затем с помощью реверсивного рубильника изменить его направление на обратное, то полюса ротора тоже изменят полярность и начнут отталкиваться от полюсов статора, угол θ при этом увеличится. Увеличение отрицательного тока возбуждения следует производить до тех пор, пока угол θ не достигнет значений порядка 90°, что будет соответствовать наибольшему току статора. При этом положении произойдет проскальзывание полюсов. В тот момент, когда ток статора будет наибольшим, можно считать, что магнитный поток якоря (статора) замыкается поперек оси главных полюсов, т.е. имеет место поперечная реакция якоря.

155

Данный опыт позволяет также определить значение синхронного индуктивного сопротивления по продольной оси Xd ,

которое находится из режима синхронного двигателя при iв = 0. В этом случае в машине имеется практически только магнитный поток статора, который замыкается по продольной оси, что соответствует продольной реакции якоря. Опыт проводится при полном напряжении сети, т.е. определяются насыщенные значения Xd и Xq . В цепи статора измеряется напряжение и ток, а в цепи

возбуждения – ток iв. Данные замеров сводятся в табл. 14.8.

Таблица 1 4 . 8 Измеренные данные для метода отрицательного возбуждения

Сопротивление Xq определяется по формуле

где Uл и Iфmax − линейное напряжение и наибольший фазный

ток при отрицательном токе возбуждения. Сопротивление Xd определяется по формуле

где Iфmin − фазноезначениетока соответствует режиму при iв 0.

7. Определение индуктивного сопротивления обратной последовательности X2

156

A. Используются данные из опыта двухфазного короткого замыкания (см. п. 3Б).

При двухфазном коротком замыкании (см. рис. 14.3), как и при любом несимметричном замыкании, возникает обратно синхронное поле, которое индуктирует в замкнутых контурах ротора (обмотка возбуждения, демпферная обмотка, сталь ротора) токи двойной частоты. Во избежание чрезмерного нагрева за счет обратно синхронного поля опыты несимметричных коротких замыканий следует проводить по возможности быстрее.

При двухфазном коротком замыкании измеряются ток и мощность, данные замеров занести в табл. 14.9.

Таблица 1 4 . 9 Данные опыта двухфазного короткого замыкания

По данным табл. 14.9 индуктивное сопротивление X2 определится по формуле

Б. Определение индуктивного сопротивления обратной последовательности X2 методом асинхронного тормоза.

Метод асинхронного тормоза заключается в следующем. Ротор синхронной машины с замкнутой накоротко обмоткой возбуждения приводится асинхронным двигателем во вращение почти с синхронной скоростью против направления вращения поля статора. На обмотку статора синхронной машины подается пониженное напряжение (0,25–0,4)Uн.

Опыт проводится по схеме, изображенной на рис. 14.8, при токах статора, не превышающих номинального значения.

Изменяют подведенное напряжение так, чтобы ток статора изменился от номинального до минимально возможного. Во из-

157

бежание чрезмерного нагрева ротора опыт следует производить по возможности быстрее. Данные опыта записываются в табл. 14.10.

Рис. 14.8. Схема опыта для определения индуктивного сопротивления обратной последовательности методом асинхронного тормоза

Таблица 1 4 . 1 0 Измеренные данные метода асинхронного тормоза

По данным табл. 14.10 определяется индуктивное сопротивление X2 :

8. Определение индуктивного сопротивления нулевой последовательности X0 статическим методом

А. Определение X0 из опыта питания однофазным током трех фаз обмотки статора, соединенных последовательно.

При определении индуктивного сопротивления нулевой последовательности к трем фазам статора, соединенным последовательно, подводится пониженное напряжение. Обмотка возбуждения замыкается накоротко через амперметр (рис. 14.9).

158

Токи во всех трех фазах оказываются равными по величине и совпадающими по фазе (токи нулевой последовательности). Основные гармоники пульсирующих МДС трех фаз в этом случае также совпадают по фазе, но сдвинуты в пространстве на 120°. Результирующая МДС первой гармоники (сумма фазных МДС) будет равна нулю. Следовательно, токи нулевой последовательности создают только поле рассеяния.

В том случае, если обмоточный коэффициент третьей гармоники не равен нулю, в воздушном зазоре машины будет иметь место также импульсирующий поток третьей гармоники, создаваемый третьими гармониками фазных МДС, совпадающими по фазе во времени и в пространстве. Наличие импульсирующих потоков третьей гармоники в воздушном зазоре явно полюсной синхронной машины обусловливает зависимость сопротивления X0 от положения ротора. В связи с этим индуктивное сопротивление нулевой последовательности рекомендуется определять следующим образом.

Поддерживая ток в обмотке статора неизменным, близким к номинальному и медленно поворачивая ротор, находят два таких его положения, при которых ток в обмотке возбуждения достигает максимума и превращается в нуль. Для обоих найденных положений измеряются напряжение, подведенное ко всем трем последовательно соединенным фазам, ток и мощность. Опыт проводится по схеме, изображенной на рис. 14.9, а результаты измерений записываются в табл. 14.11.

Рис. 14.9. Схема для определения индуктивного сопротивления нулевой последовательности

159

Таблица 1 4 . 1 1

Измеренные данные для определения индуктивного сопротивления нулевой последовательности

По даннымтабл. 14.11 для двух положенийротораполучим:

Б. Определение X0 из опыта короткого замыкания двух фаз на нейтраль.

Опыт проводится по схеме, изображенной на рис. 14.5, при изменении тока в нейтральном проводе Ik20 в пределах от Iн до нуля. По данным табл. 14.5 находим:

9. Определение индуктивных сопротивлений прямой, обратной и нулевой последовательности с использованием характеристик короткого замыкания (трехфазного, двухфазного и однофазного) и холостого хода

Все характеристикистроятся вотносительных единицах, т.е.

где iвн − номинальный ток возбуждения, соответствующий номинальному напряжению генератора при холостом ходе.

160