2801.Электрические машины

Для напряжения, равного единице, по построенным в относительных единицах характеристикам (рис. 14.10) находим ЭДС

E0* и токи короткого замыкания Ik*3 , Ik*2 , Ik*1 , соответствующие номинальному току возбуждения iв* 1. Полученные данные заносятся в табл. 14.12.

Рис. 14.10. Характеристики генератора, построенные в относительных единицах

Таблица 1 4 . 1 2 Данные для определение индуктивных сопротивлений

161

Сравнить параметры Xd , Xq , X1 , X2 , X0 , полученные раз-

ными способами.

10. Определение сверхпереходных и переходных индуктивных сопротивлений по продольной и поперечной осям опытным путем

Согласно ГОСТ 10169–77 предпочтительным методом определения сверхпереходного индуктивного сопротивления Xd по продольной оси является метод осциллографирования токов внезапного короткого замыкания, из которого Xd определяют

как отношение напряжения холостого хода, измеренного непосредственно перед опытом, к начальному значению периодической составляющей тока короткого замыкания, найденному из осциллограммы тока, записанной осциллографом. Кроме этого метода, ГОСТ 10169–77 допускает также статический метод определения сверхпереходных реактивных сопротивлений Xd

и Xq по продольной и поперечной осям. Схема для проведения опыта представлена на рис. 14.11.

Рис. 14.11. Схема опыта для определения сверхпереходных реактивных сопротивлений

Пониженное напряжение подводится к двум любым линейным выводам обмотки якоря. Протекающий по обмотке якоря однофазный ток создает в машине импульсирующее магнитное поле. Обмотку возбуждения замыкают накоротко

162

через амперметр переменного тока, который нужен лишь для определения положения ротора по отношению к оси пульсирующего поля.

При совпадении оси полюсов с осью импульсирующего поля ток в обмотке возбуждения и показания амперметра будут наибольшими; при смещении оси полюсов на 90 электрических градусов относительно оси импульсирующего поля ток в обмотке возбуждения и показания амперметра будут равны нулю.

В лабораторных условиях опыт проводят при пониженном напряжении, соответствующем примерно номинальному току якоря. При этом магнитная цепь слабо насыщена. Медленно поворачивая ротор, устанавливают его продольное положение, при котором ток в обмотке возбуждения будет наибольшим. Регулируя напряжение, устанавливают ток в обмотке якоря примерно равным номинальному. Данные с измерителя мощности заносятся в табл. 14.13.

Таблица 1 4 . 1 3 Данные опыта для определения сопротивления Xd

По данным табл. 14.13 определяют сверхпереходное ин-

Затем, поворачивая ротор, устанавливают его поперечное положение, при котором ток в обмотке возбуждения равен нулю. Регулируя напряжение, устанавливают ток в обмотке якоря примерно равным номинальному. Записывают показания с измерителя мощности тока напряжения и мощность. Данные приборов заносят в табл. 14.14.

163

Таблица 1 4 . 1 4 Данные опыта для определения сопротивления Xq

По данным табл. 14.14 находим сверхпереходное индуктивное сопротивление Xq , Ом:

Поскольку синхронный генератор явнополюсный без демпферной обмотки, то сверхпереходных сопротивлений не будет, а будут только переходные индуктивные сопротивления Xd и Xq . Величина их рассчитывается по тем же формулам.

11. Определение кратности ударного тока короткого замыкания

Ударным током короткого замыкания iуд синхронной ма-

шины называют наибольшее значение, которое получается при внезапном коротком замыкании всех линейных ее зажимов.

Согласно ГОСТ 183–74 синхронные машины должны выдерживать ударный ток короткого замыкания при напряжении холостого хода, равном 105 % от номинального.

Под кратностью ударного тока Kуд понимают отношение

164

12. Построение векторной диаграммы ЭДС для явно полюсного синхронного генератора

Построение выполняется при номинальной нагрузкеи cos0,8 без учета насыщения магнитной цепи. Общий вид диаграм-

мы ЭДС представлен нарис. 14.12.

Порядок построения векторной диаграммы следующий:

1)из начала координат построить векторы напряжения U

итока I при cos 0,8;

Рис. 14.12. Векторная диаграмма ЭДС

2) построить вектор ОА, равный результирующей ЭДС генератора при нагрузке:

E Uнф Ira jIX ;

3) из точки А на продолжении вектора jIX построить вектор АВ, равный jIXaq . Соединив точку В с О, получим прямую

165

ОВ, которая определяет направление (но не величину) вектора ЭДС холостого хода E0 и угол ;

4) по известному углу вычислить продольную и поперечную составляющие тока статора Id I sin , Iq I cos , где − угол между током I и ЭДС E0 ;

5) из точки А опустить перпендикуляр на вектор E0 . Получим отрезок AD:

AD Eaq jIq Xaq ;

6)из точки D отложить отрезок DC, совпадающий по фазе

свектором E0 , равный продольной ЭДС реакции якоря:

DC Ead jId Xad ;

7) ЭДС холостого хода генератора E0 E Eaq Ead U0

измеряется отрезком ОС; 8) определение изменения напряжения генератора при

сбросе нагрузки:

U U0 Uн 100 %,

Uн

где U0 E0 .

13. Определение отношения короткого замыкания

Отношением короткого замыкания (ОКЗ) называют отношение тока трехфазного короткого замыкания Ik 3 к номиналь-

ному току, при возбуждении, соответствующем номинальному напряжению при холостом ходе.

Численно ОКЗ равно току трехфазного короткого замыкания в относительных единицах при iв iвн .

Если известно синхронное индуктивное сопротивление по продольной оси Xd , то ОКЗ можно определить по формуле

166

ОКЗ E0 ,

Xd

где E0 − ЭДС при iв iвн , определенная по прямолинейной характеристике холостого хода. ОбычноE0 =1,06…1,2.

Контрольные вопросы

1.Дайте определение и поясните физический смысл индуктивных сопротивлений Xd и Xq .

2.Объясните, как опытным путем определяют параметры Xd и Xq (как проводится опыт скольжения)?

3.Каково соотношение между параметрами Xd и Xq явно

полюсных и неявно полюсных синхронных машин? Чем это соотношение объясняется?

4. Почему Xd и Xq определяют из опыта скольжения, а не из опыта синхронного вращения?

5.Дайте определение индуктивных сопротивлений Xd , Xd , Xq , Xq и поясните их физический смысл.

6.Объясните, как опытным путем определяются параметры

Xd и Xq ?

7.Почему параметры Xd и Xq можно определить из ста-

тического опыта при питании двух фаз обмотки статора однофазным током?

Xq , Xq ?

10. Дайте определение и поясните физический смысл индуктивного сопротивления X2 .

167

11.Объясните физический смысл опыта вращения ротора против поля.

12.Дайте определение и поясните физический смысл ин-

дуктивного сопротивления X0 .

13.Каково соотношение между X0 и X ?

14.Как опытным путем определить индуктивное сопротивление X0 ?

15.Как определить расчетное индуктивное сопротивле-

ние X p ?

16.Как определить индуктивные сопротивления Xd , X2 , X0 по характеристикам?

17.Что такое ударный ток короткого замыкания? Дайте его определение.

18.Как определить кратность ударного тока короткого замыкания?

19.Постройте векторную диаграмму явнополюсного синхронного генератора для нормального режима.

20.Как по векторной диаграмме определить изменение напряжения синхронного генератора при изменении тока нагрузки от нуля до номинального?

21.Объясните физический смысл каждого из векторов векторной диаграммы синхронного генератора.

22.Что такое отношение короткого замыкания (ОКЗ) и каково его практическое значение?

23.Как определить ОКЗ по опытным данным?

24.Объясните конструктивную разницу между явнополюсным и неявнополюсным ротором синхронной машины.

168

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Преобразователь частоты Unidrive SP1401

1.Преобразователь частоты (ПЧ) обеспечивает преобразование переменного напряжения 3х380В в трехфазное напряжение с регулируемыми значениями напряжения и частоты. ПЧ содержит неуправляемый выпрямитель и автономный инвертор

иобеспечивает регулирование частоты вращения асинхронного двигателя при постоянном потоке U/f = const.

2.Внешний вид модуля «Преобразователь частоты» представлен на рис. П1.1.

Рис. П1.1. Модуль преобразователя частоты

169

3. Модуль преобразователя частоты содержит:

–преобразователь частоты UNI1401SP с двухстрочным дисплеем и кнопками ввода параметров;

–силовые клеммы подачи трехфазного входного напряжения L1, L2 и L3 и снятия выходного напряжения U, V и W;

–потенциометр аналогового сигнала задания RP1;

–переключатели SA1 (подачи разрешения на работу), SA2 (выбора направления вращения) и SA3 (управления «Скорость»

и«Момент»);

4. Настройка ПЧ осуществляется с помощью пульта управления (кнопочной панели преобразователя) или от персонального компьютера с помощью программного обеспечения.

Пульт управления преобразователя (рис. П.1.2) включает в себя дисплей и кнопки управления.

Верхняя трока

Нижняя строка

Режим

Клавиша Кнопки навигации управления

Разъем RJ45 для подключения ПК

Рис. П1.2. Пульт управления преобразователя частоты UNIDRIVE SP

Кнопки лицевой панели:

– навигационная клавиша используется для навигации по структуре параметров и для изменения значений параметров;

170