Методическое пособие 687
.pdf
|
|
|
|
C1 |
|
|
|
|
Rн |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
S4 |
S5 |
|
|
A2 |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Rв |
M2 |
ОВГ |
С6 |
С4 |
|
C2 A1 |
A5 |
2 |
|
С5 |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
S2 |
|
|
|
V1 |
A6 |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
C3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
S1 |
C1 |
|
|
|
|
|
|
|
Ш1 |
C4 |
|
|
|
|
|
|
|
A3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
C5 |
C2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
S3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
G |
Rп |
|
M1 |
|
|
ОВД |
C6 |
C3 |
|
|
|
|
|
|
||||
V3 |
|
|
|
|
|
Rр |
|
P4 |
P1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
A4 |
|
|
|
|
|
P5 |
P2 |
|
|
|
|
|
|
Ш2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
P6 |
P3 |
|
Рис.9.1. Схема синхронного генератора |
|
|||||||
Для активной нагрузки синхронного генератора служит реостат со ступенчатым регулированием сопротивления. В качестве индуктивной нагрузки используется индуктивный регулятор ИР, соединенный, как показано на схеме.
2. Снять характеристику холостого хода.
При опыте холостого хода внешняя цепь синхронного генератора разомкнута. Синхронный генератор приводится во вращение с номинальной частотой при помощи двигателя постоянного тока M1. Пуск двигателя осуществляется выключателем S3.
Перед включением S3 необходимо убедиться, что сопротивление регулировочного реостата Rр равно нулю. Пусковой реостат Rп установлен в положение «СТОП». Включить выключатель S3 и медленно (за 2-4 с) повернуть ручку из положения «СТОП» в положение «ХОД». Частота вращения двигателя отсчитывается по прибору «n» и регулируется плавным изменением сопротивления регулировочного реостата Rр.
Выключателем S2 подать напряжение на обмотку возбуждения синхронного генератора.
При опыте холостого хода ЭДС, индуктируемая в обмотке якоря E0 равна линейному напряжению U0 и измеряется
101
вольтметром V1. Величина U0 зависит от тока в обмотке возбуждения. Установить U0 1,2 1,3 Uн и произвести первый
отсчет. Затем, плавно уменьшая ток возбуждения iв только в одном направлении, снять 6-7 показаний амперметра и вольтметра.
Последний отсчет произвести при iв 0.
Результаты измерений занести в табл. 9.1.
Таблица 9.1
U0, В
iв, А
Примечание: Uн = , В; nн = , об/мин
По данным табл. 9.1 построить характеристику холостого хода. Объяснить вид полученной кривой U0 iв .
3. Снять индукционную нагрузочную характеристику.
Эта нагрузочная характеристика U iв снимается при отстающем токе якоря при cos 0. Опыт производится по схеме рис. 9.1 при включенном выключателе S1. В качестве индуктивной нагрузки применяется индукционный регулятор ИР.
При снятии характеристики ток обмотки якоря устанавливается номинальным и поддерживается постоянным, частота вращения равна номинальной.
Опыт по снятию индукционной нагрузочной характеристики выполняется так. Возбуждение генератора снизить до нуля и включить выключатель S1. Затем понемногу увеличить возбуждение и, одновременно изменяя положение ротора ИР в пространстве, регулировать его индуктивное сопротивление x так,
чтобы I 0,6Iн , |
а напряжение на зажимах обмотки якоря |
U 1,0 1,1Uн . |
Записать результат первого отсчета. Отметить |
положение рукоятки индукционного регулятора, соответствующее
102
наибольшему значению x. Затем, немного уменьшая возбуждение
генератора, одновременно уменьшить величину x, так, |
чтобы |
I 0,6Iн const . Произвести 6 замеров. Последний |
отсчет |
произвести при iв 0. |
|
Результаты записать в табл.9.2. |
|
Таблица 9.2
U, В
iв, А
Примечание: Uн = |
, В; nн = , об/мин |
I = |
, А; cos 0 |
По данным табл. 9.2 построить индукционную нагрузочную характеристику. Здесь же построить характеристику холостого хода. Объяснить вид нагрузочной характеристики и причину, в силу которой она идет ниже характеристики холостого хода.
4. Снять внешние характеристики |
при cos 0 и |
||
cos 0,707 |
|
|
|
Сначала |
снять характеристику |
при |
cos 0. Опыт |
начинается с |
холостого хода при U0 |
1,1Uн . Затем включить |
|
выключатели S4 и постепенно нагрузить генератор при помощи нагрузочного реостата Rн до наибольшего значения тока (не более Iн), при этом записать показания приборов V1 и A1.
При снятии характеристики произвести 5-6 замеров. В течение каждого опыта частота вращения ротора генератора, ток в обмотке возбуждения и cos должны поддерживаться постоянными.
Данные записать в табл. 9.3.
103
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 9.3 |
|
U, В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I, А |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Примечание: cos 1,0, U1,0 = , %; nн = |
, об/мин |
|||||||||
|
|
|
iв = const = |
, А. |
|
|
|
|
||
Аналогично снять характеристику при cos 0,707 . В этом |
||||||||||
случае опыт |
начинается также |
с режима |
холостого, хода и |
|||||||
U0 1,1Uн . |
Затем включить выключатели |
S1 и |
S4. При этом |
|||||||
положение рукоятки индукционного регулятора должно соответствовать наибольшему значению x. Генератор плавно нагружается регулированием Rн и x. При этом токи в активном и индуктивном сопротивлениях должны быть равны I5 I6 , тогда cos 0,707 . При увеличении тока нагрузки (I) произвести 5-6
замеров.
Данные записать в табл. 9.4.
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 9.4 |
|
U, В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I, А |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Примечание: cos 0,707 , U1,0 = |
, %; nн = , об/мин |
|||||||
|
|
iв = const = |
, А. |
|
|
|
||
По данным табл. 9.3 и |
табл. |
9.4 построить внешние |
||||||
характеристики и для каждой из них определить процентное изменение напряжения генератора по выражению
U |
U0 U |
100 % |
(9.1) |
|
U
где U0 напряжение при холостом ходе, В; U напряжение при наибольшем токе, В.
Объяснить вид нагрузочных характеристик и разницу в U
при cos 1,0 и cos 0,707 .
104
5. Снять регулировочные характеристики.
Они снимаются, как и внешние характеристики для двух значений коэффициента мощности: при работе генератора на активную нагрузку cos 1,0 и активно-индуктивную нагрузку
cos 0,707 .
Для каждой характеристики произвести 5-6 замеров. Первый отсчет записать при работе генератора вхолостую: I 0 и U Uн .
Затем плавно увеличить нагрузку так, чтобы
U Uн const, cos const а I Iн . Данные по каждой характеристике записать в табл.9.5 и табл. 9.6.
Таблица 9.5
iв, А
I, А
Примечание: U =Uн = , В; 1iв = |
, %; |
cos 1,0, n1 = |
, об/мин. |
Таблица 9.6
iв, А
I, А
Примечание: U =Uн = , В; 2iв = |
, %; |
cos 0,707 , n1 = |
, об/мин. |
Для каждой характеристики определить процентное увеличение тока возбуждения iв, необходимое для поддерживания номинального напряжения при переходе от холостого хода к номинальному току нагрузки
i |
|
iв.н iв.0 |
100 % |
(9.2) |
|
||||
в |
|
iв.0 |
|
|
|
|
|
||
105
где iв.н ток в обмотке возбуждения при наибольшем токе нагрузки I Iн и U Uн ;
iв.0 ток в обмотке возбуждения при холостом ходе:
I 0 и U Uн .
Объяснить вид регулировочных характеристик и отличие 2iв от 1iв.
6. Снять характеристики короткого замыкания.
Снять три характеристики: при замыкании накоротко трёх фаз; двух фаз; одной фазы. Опыт проводить в следующем порядке.
При неподвижном роторе генератора замкнуть накоротко зажимы 1, 2, 3. При разомкнутой обмотке возбуждения пустить генератор в ход, установить n1 nн . Записать показания тока
якоря от остаточного потока iв 0 . Затем подать напряжение на обмотку возбуждения (включаем S2) и, постепенно увеличивая iв, сделать 3-4 замера. Последняя точка определяется при Iк.з Iн .
Показания приборов записать в табл.7.
Внимание! Перед пуском двигателя убедиться, чтоiв 0.
Таблица 9.7
№ |
|
3-фазное к.з |
2-фазное к.з |
|
1-фазное к.з |
|||
п/п |
|
Iк.з., А |
iв., А |
Iк.з., А |
iв., А |
|
Iк.з., А |
iв., А |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Примечание: Iн = , А; n1 = nн = |
, об/мин. |
|
|
||||
Остановить генератор. Разомкнуть одну фазу (3), оставляя две другие замкнутыми накоротко, опыт повторить. Закончив опыт
106
двухфазного короткого замыкания, остановить генератор. Разомкнуть фазу 1 и, замкнув фазу 2 на нуль (0), снять характеристику однофазного короткого замыкания, как и предыдущие.
По данным табл. 9.7 построить характеристики короткого замыкания. Объяснить вид этих характеристик. Почему они представляют собой прямые линии и имеют разный наклон?
В заключение отчета необходимо сформулировать выводы в виде ответов на следующие вопросы:
1.Чем объясняется вид характеристики холостого хода? Как выбрать точку, соответствующую номинальному режиму?
2.Почему индукционная нагрузочная характеристика расположена ниже характеристики холостого хода?
3. |
Почему с увеличением нагрузки при cos 1,0 и |
iв |
||
const |
напряжение на зажимах обмотки якоря |
синхронного |
||
генератора уменьшается? Чем объяснить разницу |
в U |
при |
||
cos 1,0 |
и cos 0,707 (индуктивном)? Что |
будет, |
если |
|
нагрузка будет емкостной? |
|
|
||
4. |
Что и как нужно изменять (регулировать) в синхронном |
|||
генераторе, чтобы напряжение на зажимах обмотки якоря при изменении нагрузки оставалось постоянным? Объяснить разницу
1iв и 2iв.
5. Чем объяснить линейность характеристик короткого замыкания? Почему Iк1 Iк2 Iк3 ?
Контрольные вопросы для домашней подготовки
1.Устройство, принцип действия и области применения синхронных машин.
2.Характеристики синхронного генератора, работающего на индивидуальную нагрузку.
3.Реакция якоря синхронного генератора.
107
4.Объяснить, почему индукционная нагрузочная характеристика расположена ниже характеристики холостого хода? Объяснить вид этих характеристик.
5.Объяснить вид внешних характеристик. Как будет изменяться вид внешних характеристик, если характер нагрузки будет активным, активно-индуктивным, активно-емкостным.
6.Какая величина называется номинальным изменением напряжения?
7.Объяснить вид регулировочных характеристик. Как зависит процентное изменение тока возбуждения iв , необходимое для поддерживания номинального напряжения при переходе от холостого хода к номинальному току нагрузки, от характера нагрузки (активная, активно-индуктивная, активно-емкостная)?
8.Почему характеристика короткого замыкания линейна? Объясните, почему при iв const токи трех-, двух- и однофазного
короткого замыкания находятся в отношении Iк3 Iк2 Iк1 .
9.Что называется отношением короткого замыкания?
10.Каков порядок пуска в ход двигателя постоянного тока параллельного, возбуждения?
11.Как регулировать частоту вращения двигателя постоянного тока?
108
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 10. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ТРЕХФАЗНОГО СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА В УСТАНОВИВШЕМСЯ РЕЖИМЕ РАБОТЫ
Цель работы
1.Изучить параметры синхронных машин и методы их опытного определения.
2.Определить из данных опытов основные параметры синхронного генератора.
3.Построить векторную диаграмму синхронного генератора.
Теоретические пояснения
Испытаниям подвергается синхронная явнополюсная ма-
шина.
Параметрами синхронных машин называются активные и индуктивные сопротивления обмоток. Параметры имеют важное значение, так как позволяют рассчитать поведение синхронной машины в различных режимах работы и построить векторные диаграммы.
Основными параметрами синхронных явнополюсных машин в установившемся режиме работы являются:
r активное сопротивление обмотки якоря, Ом;
xd синхронное индуктивное сопротивление по продольной оси якоря, Ом;
xq синхронное индуктивное сопротивление по поперечной оси якоря, Ом;
xad индуктивное сопротивление продольной реакции якоря;
xaq индуктивное сопротивление поперечной реакции якоря;
109
x |
индуктивное сопротивление рассеяния обмотки якоря, |
||
|
Ом; |
|
|
x1 |
индуктивное сопротивление прямой последовательности, |
||
|
Ом; |
|
|
x2 |
индуктивное |
сопротивление |
обратной |
|
последовательности, Ом; |
|
|
x0 |
индуктивное |
сопротивление |
нулевой |
|
последовательности, Ом; |
|
|
о.к.з. отношение короткого замыкания.
Для сравнения синхронных машин, выполненных на различные напряжения и мощности, используется система относительных единиц.
Основные параметры могут быть определены непосредственно из опыта или из основных характеристик синхронного генератора, полученных в предыдущей лабораторной работе № 9.
Порядок выполнения работы
1. Измерить активное сопротивление обмотки якоря в практически холодном состоянии одним из методов, применяемых в лаборатории.
За активное сопротивление фазы принимают
r |
r1 r2 r3 |
, Ом или r r |
Iн |
, о.е. |
(10.1) |
|
|
3 Uн
где r1, r2, r3 сопротивления отдельных фаз обмотки статора.
2. Определить синхронные индуктивные сопротивления xd и xq методом скольжения.
Для проведения опыта необходимо собрать схему (рис.10.1).
110