4.2.5 Визначення відношення короткого замикання

Відношення короткого замикання (ВКЗ) це є відношення сталого струму короткого замикання при струмі збудження, який при холостому ході і дає , до номінального струму якоря (рис.1.10):

.

Якщо і – струми збудження при холостому ході, коли , і при сталому короткому замиканні, коли , то на основі подобія трикутників ОАА^/ і OBB^/ (рис.1.10):

Межу навантаження, яку здібний нести генератор у сталому режимі роботи визначає ВКЗ, причому, чим більше ВКЗ, тим більше величина навантаження. У гідрогенератора , а у турбогенератора .

А^/

В^/

А

В

Рисунок 1.10 – Визначення відношення короткого замикання

Контрольні запитання

1. Які величини входять до паспорту синхронного генератора?

2. Що таке реакція якоря синхронного генератора?

3. Як проявляється реакція якоря при різних характерах струму навантаження?

4. Як зняти експериментальну характеристику холостого ходу?

5. Дайте визначення зовнішнім характеристикам, навантажувальним, регулювальним і т. інше.

6. Як визначити коефіцієнт насичення ?

7. Як визначити синхронний індуктивний опір ?

8. Дайте визначення ВКЗ і як воно визначається?

У звіті подати:

1. Мету роботи, обладнання і прилади, зміст.

2. Опис конструкції генератора і його паспорт.

3. Схеми дослідів.

4. Таблиці вимірювання у іменованих і відносних одиницях.

5. Графіки характеристик і розрахунки, побудову і висновки для кожної характеристики.

6. Відповіді на контрольні запитання 1,2,3,6,7,8.

Лабораторна робота №2 визначення параметрів трифазної синхронної машини

Об’єктом дослідження є трифазна синхронна машина.

Мета роботи – визначення параметрів синхронної машини: синхронних індуктивних опорів , ; індуктивного опіру зворотньої послідовності ; індуктивного опіру нульової послідовності ; індуктивних опорів при перехідному процесі , .

Обладнання і прилади:

Трифазна синхронна машина СГР - 4,5, трифазний асинхронний двигун ВАО-52-4, комплект вимірювальних приладів К-50, автотрансформатор РНТ-220-6, вольтметр та амперметр магнітоелектричної системи.

Зміст роботи:

Для визначення параметрів трифазної синхронної машини провести досліди:

1. Дослід ковзання;

2. Дослід обертання ротора проти поля статора;

3. Визначення індуктивного опіру нульової послідовності;

4. Визначення індуктивного опіру несталих режимів статичним методом.

Пояснення до роботи:

1. Дослід ковзання виконується для визначення індуктивних опорів вздовж продольної вісі ( ) і вздовж поперечної вісі машини ( ).

Зібрати схему рис. 2.1. Включити приводний двигун (М) і помітити напрямок обертання ротора приводного двигуна, отож і ротора синхронної машини. Відключити приводний двигун.

Обмотку збудження синхронної машини (СМ) замкнути накоротко. За допомогою автотрансформатора піднімаємо напругу від нуля до величини при якій ротор синхронної машини почне обертатися за рахунок реактивного електромагнітного моменту. Помітити напрямок обертання ротора синхронної машини.

АП 1

Рисунок 2.1 – Схема досліду ковзання

У досліді ковзання напрямок обертання ротора синхронної машини повинен бути таким, як і від приводного двигуна (М). Якщо, напрямок обертання ротра СМ протилежний двигуну М, слід змінити напрямок обертання або машини М, або напрямок обертання СМ, зміною порядка проходження фаз на одній із машин.

Збіг напрямку обертання магнітного поля статора з напрямком обертання ротора СМ можна визначити за допомогою вольтметра PV постійного струму з двосторонньою шкалою (рис. 2.1). Ротор СМ обертають приводним двигуном М, а до обмотки статора СМ, за допомогою АТ, подається знижувальна напруга. Якщо стрілка прилада PV коливається навколо нуля робиться висновок, що поле статора і ротор обертаються у одному напрямку.

Після виконаної цієї операції приступити до виконання досліду. Включити двигун М, до обмотки статора за допомогою АТ підвести знижувальну напругу. Взаємне просторове положення вісей магнітного поля статора і ротора у досліді змінюється у часі. При збіганні вісі поля статора із віссю полюсів ротора індуктивний опір буде найбільшим у наслідок найменшого повітряного зазору на шляху магнітного потоку і буде відповідати синхронному індуктивному опору по повздовжній вісі.

Коли вісь обертаючого поля виявиться у середині між сусідніми полюсами ротора, індуктивний опір буде найменшим унаслідок великого повітряного зазору на шляху магнітного поля статора і буде відповідати синхронному індуктивному опору по поперечній вісі. При зміні індуктивного опору струм статора, у досліді ковзання, буде змінюватись у границях від до , а напруга, відповідно, від до .

Синхронний індуктивний опір визначається по формулі:

, Ом.

Синхронний індуктивний опір визначається по формулі:

, Ом,

де , , , є мінімальні і максимальні значення фазних напруг і струмів, вимірюються за допомогою комплекту вимірювальних приладів К-50.

У наслідок коливання стрілок приладів вимірювання точність низька, тому з досліду ковзання визначають відношення / . Абсолютне значення визначають по характеристикам холостого ходу і трифазного короткого замикання.

При виконанні досліду ковзання мають випадки, коли СМ входить у синхронізм під впливом реактивного електромагнітного моменту. У цьому випадку слід зменшити напругу на затискачах обмотки статора за допомогою АТ.

2. Дослід обертання ротора проти поля статора – виконується для визначення індуктивного опіру зворотньої послідовності.

Для дослідження використовується схема досліду ковзання (рис. 2.1). Змінив напрямок обертання поля статора на зворотнє шляхом заміни місцями приєднаних до мережі виводів будь яких двох фаз обмотки статора. Обмотку збудження у схемі замкнути накоротко. Усі зміни у схемі виконувати при нерухомому роторі і відключеній від мережі машині.

Дослід виконується при номінальній частоті обертання ротора, що відповідає ковзанню 200%. Напругу, підведену до обмотки статора, збільшувати від нуля до значення, при якому струм статора буде складати 40-60 % від номінального струму якоря, записати показання амперметра і вольтметра у колі обмотки статора.

Визначити індуктивний опір по формулі:

.

3. Дослідне визначення індуктивного опіру нульової послідовності – виконується при обертанні ротора СМ з номінальною частотою обертання. Обмотка збудження замикається накоротко, рисунок 2.2.

АП 1

Рисунок 2.2 – Схема для визначення

Три фази обмотки статора СМ з’єднати паралельно і живити зниженим однофазним струмом близьким до номінального значення.

Опір x₀ визначити по формулі:

, Ом,

де , – напруга і струм живлення обмотки статора СМ.

Якщо показання вольтметра вимірювального комплекту приладів К-50 мале, так що тяжко узяти показання, то слід використати вольтметр електромагнітної системи з границею вимірювання від В і включити його на затискачі А_НВ_Н комплекту К-50 (рис. 2.2).

4. До визначення індуктивних опорів несталого режиму статичним методом.

Дослід виконується при нерухомому роторі СМ відповідно рисунку 2.3. Обмотку збудження ротора СМ замикають накоротко через амперметр електромагнітної системи, який потрібен для визначення положення ротора відносно вісі поля статора. Обмотка статора живиться двофазною напругою (рис. 2.3), струм обмотки статора створює пульсуюче магнітне поле.

АП 1

Рисунок 2.3 – Схема для визначення ,

При збігу вісі полюсів ротора з вісю магнітного поля статора, струм у обмотці збудження і показник РА будуть найбільшими. При зміщені вісі пульсуючого поля статора на 90 електричних градусів відносно вісі полюсів ротора струм у обмотці збудження і показання РА будуть дорівнювати нулю.

Виконання досліду: до обмотки статора СМ підвести напругу змінного струму такої величини, щоб струм у обмотці статора СМ був приблизно рівен номінальному.

Повільно обертая ротор рукою, установити його “повздовжнє” положення, при якому струм обмотки збудження буде найбільшим. Регулюючи напругу АТ, установити струм у обмотці статора максимальним. По величині виміряної напруги і максимальному значенню струму статора визначити значення перехідного індуктивного опіру продольної вісі по формулі:

, Ом.

Потім, відпустив ротор від утримання руками, ротор сам стане у положення при якому струм у обмотці збудження буде рівним нулю, тобто ротор установиться у “поперечне” положення. Записав показання приладів К-50, визначити значення перехідного індуктивного опіру по поперечній вісі:

, Ом.

По даними дослідів визначити індуктивний опір зворотньої послідовності по формулі:

, Ом.

Порівняти це значення з значенням одержаним з досліду ковзання.

Величини , , визначених з досліду ковзання.

ПОЯСНЕННЯ ДО РОЗРАХУНКОВОЇ ЧАСТИНИ РОБОТИ

1. Прийняв за базовий опір, Ом

розрахувати опори _{, , , , ,} і виразити у системі відносних одиниць по формулі:

або

Порівняти значення ціх опорів з даними табл. 2.1 для явнополюсних синхронних машин і зробити висновки.

Таблиця 2.1 – Значення індуктивних опорів явнополюсних синхронних машин, (в.о.)

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

2.Розрахункове визначення синхронних індуктивних опорів , , _.

Індуктивні опори , і можна визначити по характеристикам холостого ходу і короткого замикання.

За даними дослідів роботи 1, побудувати у одній системі координат у відносних одиницях розрахункову характеристику холостого ходу і характеристики короткого замикання (рис. 2.4).

Потім, для будь якого струму збудження, наприклад , визначити по спрямованій характеристиці холостого ходу (5) і струми короткого замикання при різних видах короткого замикання: – струм к.з. при трифазному замиканні; – струм к.з. при двофазному замиканні; – струм к.з. при однофазному замиканні.

3

2

1

4

5

A

О

Рисунок 2.4 – Характеристики холостого ходу і короткого замикання

Індуктивні опори розраховуються по формулам:

а) індуктивний опір прямої послідовності

(2.1)

б) індуктивний опір зворотньої послідовності

(2.2)

в) індуктивний опір нульової послідовності

(2.3)

Значення опорів можуть відрізнятися від значень опорів, визначених із дослідів у роботі 2. Причинами різниці являється неточність у вимірюванні і вплив вищих гармонік у кривих струмів та напруг. За більш точне значення слід приймати значення (2.1), а значення і , визначені у дослідах п.2 і п.3.

Якщо для синхронної машини відомі значення , і , то можна визначити при заданому струмі збудження значення струмів короткого замикання:

У формулах береться по нормальній характеристиці холостого ходу для заданого струму збудження.