Электротехника и электроника. В 6 ч. Ч. 5. Электрические машины

Задача 2.6. Для турбогенератора типа Т2-30-2 с паспортными дан-

ными Uном = 10,5 кВ, Pном = 30 103 кВт, X = 9,35 Ом, Iв 0 = 152 А (ток возбуждения, при котором ЭДС E0 = Uф.ном) построить U-образную характеристику при активной нагрузке P = 0,3Pном и изменении тока возбуждения в таких пределах, при которых коэффициент мощности изменяется от cos = 0,5 (емк.) до cos = 0,5 (инд.).

Р е ш е н и е . Расчет U-образной характеристики выполняется по семейству векторных диаграмм (ВД), которые строятся для указанного в условии задачи диапазона изменения коэффициента мощности cos .

Рассчитаем режим работы и построим векторную диаграмму для

P

случая cos 1 = 1. Учитывая, что ток статора I , получим

3Ucos

Тогда падение напряжения в фазе обмотки статора

Uô1 I1X 495 9,35 4628,25 Â.

Фазное напряжение обмотки статора

Uô.íîì U íîì 3 6062 Â.

Векторная диаграмма фазы обмотки статора при cos = 1 приведена на рис. 2.7. Из нее получим

50

Совмещенные векторные диаграммы, соответствующие выполненным выше расчетам, приведены на рис. 2.7.

Аналогично можно выполнить расчет и для случая = 30 . Соответствующие векторные диаграммы не приведены.

Результаты расчета сведены в табл. 2.2.

52

Т а б л и ц а 2.2

=40 Ом.

Ре ш е н и е . Номинальная скорость вращения двигателя

где p = 4 – число пар полюсов двигателя.

53

Номинальный момент

Угол рассогласования в номинальном режиме работы найдем из уравнения угловой характеристики

54

Задача 2.8. Исследовать как изменяется cos трехфазного синхронного двигателя, рассмотренного в задаче 2.7, при неизменном токе возбуждения Iв.ном = const, обеспечивающем ЭДС E0 = 6,73 103 В, если загрузка двигателя изменяется в диапазоне = P/P = 0,25…1,0. При решении воспользоваться векторными диаграммами.

Р е ш е н и е . Из условия Iв = Iв.ном = const следует, что E0 = const. Тогда, годографом вектора E0 будет являться окружность радиу-

сом, равным E0. Неизменной будет и длина вектора Uф.ном.

Если пренебречь потерями мощности в обмотке статора, то можно считать P = PЭМ. Учитывая, что Mэм Pэм, можно найти величину угла рассогласования

хронного двигателя при Iв = Iв.ном.

56

найти, как изменяется угол сдвига фаз с изменением .

Ниже покажем, как этот же расчет выполнить аналитически на основании построенных векторных диаграмм.

Потерю напряжения в синхронном сопротивлении двигателя IX для загрузки можно найти по теореме косинусов для соответствующего треугольника напряжений векторной диаграммы:

57

Некоторое отличие рассчитанных величин от значений, полученных в задаче 2.7, объясняется принятым допущением, что P = Pэм. Зависимость cos ( ) приведена на рис. 2.12.

Задача 2.9. Для турбодвигателя, имеющего Pном = 1000 кВт

(Sном = 1160 кВ А), Uном = 6 кВ, ном = 96%, X = 20 Ом, cos ном = 0,8

(опереж.), nном = 3000 мин–1, построить U-образную характеристику I(Iв) при P = 0,75Pном. Указать на ней точку, соответствующую пределу статической устойчивости ( = 90 ).

Р е ш е н и е . При синхронном режиме работы угловая скорость турбодвигателя неизменна и равна

Максимальный момент, развиваемый двигателем

где Uф.ном – номинальное фазное напряжение;

58

E0 – ЭДС, индуцируемая в фазе обмотки статора основным магнитным потоком при определенном токе возбуждения;

X – синхронное сопротивление двигателя.

Если принять, что магнитопровод двигателя ненасыщен, то ЭДС E0 пропорциональна току возбуждения Iв. Это позволяет находить значения ЭДС E0 при различных значениях тока возбуждения Iв и рассчитывать по (2.6) соответствующие максимальные моменты

Мmax.

Момент на валу двигателя, соответствующий мощности P = 0,75Pном = 0,75 1000 = 750 кВт, для которой требуется построить U-образную характеристику,

При различных режимах возбуждения этому моменту будут соот-

пользовавшись теоремой косинусов для соответствующей векторной диаграммы, найти падения напряжения I X на синхронном сопротивлении X и величины токов статора I синхронного двигателя:

Для того чтобы определить диапазон изменения тока возбуждения Iв при построении U-образной характеристики, рассчитаем предварительно два важных режима:

1) режим минимального возбуждения с таким током Iв min, при котором будет иметь место предел статической устойчивости, т. е.

= 90 .

2) режим нормального возбуждения с током Iв.норм, когда cos = 1. Соответствующие векторные диаграммы для этих режимов,

построенные качественно, приведены на рис. 2.13.

При построении векторных диаграмм принято, что Pэл Pэм= = const. Следствием этого является то, что I cos = const и E sin =

59