Контрольная работа Электрические машины

Методические указания к задаче 3

Порядок решения задачи 3

 3.1). Расчет параметров асинхронного двигателя проводится для одной фазы и может быть выполнен по данным опытов холостого хода и короткого замыкания аналогично расчету параметров схемы замещения трансформатора.

 3.2). Активные сопротивления обмоток машины следует привести к указанным в таблице П.4 температурам, при которых проводились соответствующие опыты.

 3.3). Соединение обмотки статора – Y.

 3.4). Потери холостого хода асинхронного двигателя определяются выражением:

 Ро = DРэл1 + Ро/,

где DРэл1 = 3∙I02∙R1t - электрические потери в обмотке статора при холостом ходе;

Ро/ = DРмг + DРмех - составляющая потерь холостого хода, равная сумме магнитных и механических потерь.

Ро/ необходимо разделить на магнитные и механические потери, приняв

DРмех » (0,4 ... 0,5)∙ Ро/.

3.5). Параметры уточненной схемы замещения с вынесенным на зажимы сети намагничивающим контуром рассчитываются введением поправочного коэффициента s1 = 1 + X1 / Xm.

3.6). Начертить схему замещения с соблюдением требований ЕСКД.

3.7). Для расчета механической характеристики асинхронной машины используется соотношение:

  ,

где m1 =3 - число фаз обмотки статора;

 p - число пар полюсов машины;

 U1 - номинальное напряжение фазы обмотки статора;

 f1 - частота сети;

 s = (n1 - n2) / n1 - скольжение;

 n1 = 2×p×f1 / p - частота вращения магнитного поля.

Знак «+» соответствует двигательному режиму работы асинхронной машины, знак «-» - генераторному.

Механическую характеристику (16-20 точек, включая 0) рассчитать в пределах изменения скольжения - 2 < s < + 2.

3.8). Номинальный, пусковой и максимальный моменты определяются из приведенного выше соотношения для значений s = sном, s = 1, s = sкр.

Критическое скольжение для двигательного режима можно определить из выражения: sкр » R/2/ Xк.

3.9). Кратность пускового момента Кп = Мп / Мном,

 перегрузочная способность Км = Ммах / Мном.

3.10). Для определения изменения электромагнитного момента асинхронного двигателя при уменьшении питающего напряжения следует учитывать его пропорциональность величине (U1) 2.

3.4. Методические указания к задаче 4

 Для выполнения задания необходимо изучить [2, гл.14-16].

Исходные данные к задаче 4 приведены в табл. П.5.

Характеристика холостого хода явнополюсного синхронного генератора задана табл. 3.2.

 Таблица 3.2

Е*, о.е.

0

0,29

0,58

0,82

1,00

1,15

1,25

1,27

1,32

1,41

1,45

1,50

Iв*, о.е

0

0,25

0,50

0,75

1,00

1,25

1,50

1,75

2,00

2,50

3,00

3,50

Порядок решения задачи 4

4.1). В теории синхронных электрических машин принято использовать значения величин и параметров в относительных единицах (о.е.), получаемых делением величины на ее базисное значение, например U*, о.е. = U / UБ ..

4.2). По данным табл. 3.2 построить характеристику холостого хода синхронного генератора.

Используя соотношение ОКЗ =Iко* = 1/хd* = 1 / (хаd* + хsа*), определить ненасыщенное значение индуктивного сопротивления продольной реакции якоря хаd*¥.

 4.3). Несмотря на то, что теоретически векторная диаграмма Потье верна только для неявнополюсных синхронных машин, на практике исследование с ее помощью явнополюсных синхронных машин дает достаточно точные результаты.

4.4). Для учета насыщения магнитной цепи машины векторную диаграмму Потье необходимо совместить с характеристикой холостого хода машины, выбрав соответствующие масштабы напряжения и тока (или МДС) возбуждения.

Примечание 3.2. Для трехфазного синхронного генератора векторная диаграмма строится для одной фазы.

4.5). Порядок построения векторной диаграммы :

- по заданным  U* = 1, I* = 1 и cosj строят векторы  и , направляя вектор напряжения по оси ординат характеристики холостого хода;

- в соответствии с выражением  с учетом известных сопротивлений хsa*, ra* строят ЭДС воздушного зазора . Угол между векторами и  равен g ;

  - ЭДС воздушного зазора Еd* индуктируется результирующим магнитным потоком воздушного зазора и определяет поэтому степень насыщения магнитной цепи машины в заданном режиме работы. Величину Еd* сносят на ось ординат и по характеристике холостого хода определяют соответствующую ей МДС возбуждения Fвd*;

 - вектор () направляют по оси абсцисс характеристики холостого хода;

  - при построении диаграммы Потье реакция якоря синхронной машины не раскладывается на составляющие по осям d и q, поэтому полную МДС реакции якоря принимаем равной МДС реакции якоря по продольной оси и приводим к масштабу МДС возбуждения в соответствии с выражением

 F/a = F/ad = Kad×Fa.

В относительных единицах, учитывая, что при I* = 1о.е. МДС якоря также будет Fa* = 1 о.е., получим F/a* = F/ad* = Kad ×1 = Kad.

- прибавляя к вектору () вектор  под углом (90° +j+g), получают вектор МДС возбуждения (), который сносят на ось абсцисс и получают величину Fвн* (ток возбуждения Iвн*);

 - по характеристике холостого хода определяют значение ЭДС холостого хода Е0*, соответствующее току возбуждения Iвн* (или Fвн*, так как в относительных единицах Iвн* = Fвн*), и повышение напряжения при сбросе нагрузки DU* = Е0* - U*;

 - значение ЭДС Ен* для тока Iвн* с учетом степени насыщения машины определяют по спрямленной насыщенной характеристике холостого хода, проходящей через точку с координатами [Fвd*, Еd*];

  - для построения вектора  к концу прибавляют вектор . При этом следует использовать насыщенное значение индуктивного сопротивления продольной реакции якоря

 хаd* = хаd*¥ / kmd, 

где kmd = Еd*¥/ Еd* - коэффициент насыщения по продольной оси.

 Величины Еd*¥ и Еd* определяются из векторной диаграммы. Результирующий вектор  правильно построенной векторной диаграммы опережает вектор суммарной МДС () на 90°, длина вектора Ен* (его модуль) совпадает с величиной, определенной по характеристике холостого хода.

 Угол, на который вектор  опережает вектор , называется углом нагрузки q .

4.6). На полученной векторной диаграмме Потье необходимо провести дополнительные построения, используя ненасыщенное значение индуктивного сопротивления продольной реакции якоря хаd*¥. Целью этих построений является определение влияния степени насыщения магнитной цепи машины на ток возбуждения и угол нагрузки генератора.
4. Примеры решения задач