2801.Электрические машины
..pdfВ третьей части лабораторной работы снять характеристики короткого замыкания Ik f (iв ) при U 0 для трехфазного, двухфазного и однофазного короткого замыкания.
1. Снятиехарактеристиктрехфазногокороткогозамыкания
Опыт проводится в следующей последовательности:
−отключить фазорегулятор от ключа К и замкнуть освободившиеся зажимы накоротко;
−замкнуть ключом К накоротко три фазы генератора;
–тумблер SA4 перевести в положение «Пуск» и потенциометром RP2 установить частоту вращения электрических машин
1500 об/мин;
–включить кнопку «Сеть» блока возбуждения модуля «Электрические машины»;
− увеличивая ток возбуждения, записать 3–4 значения тока
статора I Ik и iв в табл. 11.5. Ток статора не должен превышать Ik 1,2Iн.
Таблица 1 1 . 5 Характеристики короткого замыкания.
i , А |
I, A |
i* , о.е. |
I* , o.e. |
в |
|
в |
|
|
|
|
|
2. Снятие характеристик двухфазного и однофазного короткого замыкания
Опыт проводится в следующей последовательности:
−уменьшить ток возбуждения СГ до нуля и отключить ключ К, замкнуть на нем две фазы накоротко, замкнув ключ К, снять характеристику двухфазного короткого замыкания.
−уменьшить ток возбуждения СГ до нуля и отключить ключ К, замкнуть одну из фаз на нулевую точку обмотки СГ, замкнув ключ К, снять характеристику однофазного короткого замыкания.
121
Характеристики двухфазного и однофазного короткого замыкания снимают аналогично трехфазному короткому замыканию. При однофазном и двухфазном коротких замыканиях значение тока статора не должно превышать Ik (0,25÷0,3)Iн .
Обработка результатов испытания
1. Определениеактивного сопротивленияобмоткистатора
Производится в следующей последовательности:
а) измерить тестером сопротивление фазы статора R и привести к условной температуре t 75 :
|
R |
|
234,5 75 |
, |
R75 |
|
234,5 t |
||
|
|
|
|
где t − температура окружающей среды;
б) найти активное сопротивление обмотки статора:
R KфR75 ,
где Kф − коэффициент, учитывающий вытеснение тока. Для машин малой мощности Kф 1,03...1,05 .
2. Построение характеристик генератора
Все характеристики строятся в относительных единицах:
U * |
U |
; I * |
I |
; i* |
iв |
; X * |
Iн X |
. |
Uн |
Iн |
в |
iвн |
|
Uн |
|||
|
|
За номинальный ток возбуждения принимается ток, создающий номинальное напряжение при холостом ходе генератора.
А. Построить в общих осях координат:
− характеристику холостого хода U0* f (iв* ) по данным
табл. 11.1 и нормальную характеристику холостого хода по данным табл. 11.6. Сравнить эти характеристики;
− нагрузочные характеристики U * f (iв* ) при cos 1 и cos 0,2 по данным табл. 11.2.
122
Таблица 1 1 . 6 Нормальная характеристика холостого хода
iв* |
|
0 |
|
0,5 |
|
1 |
1,5 |
2 |
2,5 |
U0* |
|
0 |
|
0,58 |
|
1 |
1,21 |
1,33 |
1,4 |
Б. Построить в общих осях координат внешние характери- |
|||||||||
стики |
U * f (I )* |
для |
активной |
cos 1 |
и индуктивной |
cos 0,2 нагрузок.
В. Построить в общих осях координат регулировочные характеристики iв* f (I * ) при cos 1 и cos 0,2 .
Г. Построить в общих осях координат характеристики трехфазного, двухфазного и однофазного короткого замыкания
Ik* f (iв* ) .
Примечание. При наличии остаточного потока перенести ось координат в точку пересечения характеристики с осью абсцисс.
3. Определение индуктивных сопротивлений генератора
С помощью характеристики холостого хода, индукционной нагрузочной характеристики и характеристического треугольника определить для номинальной нагрузки I Iн :
−индуктивноесопротивлениерассеянияобмоткистатора: X ;
−продольное и поперечное синхронное сопротивление: Xd
иXq 0,6Xd ;
−продольное и поперечное сопротивления реакции якоря:
Xad Xd X , Xaq Xq X .
4. Построение векторной диаграммы ЭДС для номинальной нагрузки при cos 0,8 , 0 без учета насыщения магнит-
ной цепи
Порядок построения диаграммы:
− из начала координат построить векторы U и I ;
123
− построить вектор OA , равный ЭДС генератора при нагрузке:
E U Ir1 jI X ;
− из точки A на продолжении вектора jIX построить вектор AB , равный jIXaq . Прямая OB определяет направление (но
не величину) вектора ЭДС холостого хода E0 и угол ;
− вычислить продольную и поперечную составляющие тока статора:
Id I sin , Id I cos ,
где − угол между током I и ЭДС − E0 ;
− из точки A опустить перпендикуляр на вектор E0 . Получим отрезок:
AD Eaq jIq Xaq ;
−из точки D отложить отрезок DB , совпадавший по фазе
свектором E0 , равный продольной ЭДС реакции якоря ( Ead ) :
DB Ead jId Xad ;
− ЭДС холостого хода генератора:
E0 E Eaq Ead U0 измеряется вектором OE.
5. Определение изменения напряжения генератора при сбросе нагрузки:
U U0 Uн 100 .
Uн
6. Определение коэффициента Kокз:
K |
окз |
|
Uн |
|
1 |
. |
X d Iн |
|
|||||
|
|
|
Xd* |
124
Контрольные вопросы
1.Опишите принцип работы и устройства синхронного генератора.
2.Какие способы улучшения форм кривой ЭДС синхронного генератора вам известны?
3.Что называется реакцией якоря (статора) в синхронной машине?
4.Почему МДС реакции якоря синхронной машины с явнополюсным ротором раскладывают на продольную и поперечные составляющие?
5.В каких случаях в синхронном генераторе имеет место продольный, поперечный поток реакций якоря?
6.Что называется продольным и поперечным синхронным сопротивлением машины?
7.Почему продольное синхронное сопротивление машины больше поперечного?
8.Объясните разницу в нагрузочных и внешних характери-
стиках синхронного генератора при активной, индуктивной
иемкостной нагрузках.
9.Объясните прямолинейность характеристики короткого замыкания.
125
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 12 Испытание трехфазного синхронного двигателя
Цель работы. Изучение принципа действия и устройства синхронного двигателя, экспериментальное получение U-образных и рабочих характеристик.
План работы
1.Знакомство с установкой, машинами, приборами. Запись паспортных данных.
2.Сборка схемы и проверка ее работоспособности.
3.Снятие U-образных характеристик синхронного двигате-
ля I f (iв ) при P2 0 и P2 0,5Pн .
4. Снятие рабочих характеристик синхронного двигателя
I, P1, M , cos , f (P2 ) .
Рис. 12.1. Схема электрическая принципиальная для исследования синхронного двигателя
126
На рис. 12.1 приведена принципиальная электрическая схема опыта. На схеме приняты следующие обозначения: ОВД – обмотка возбуждения генератора; Г – якорь генератора; W – трехфазный измеритель мощности.
Рис. 12.2. Схема соединения модулей стенда для исследования синхронного двигателя
В лабораторной работе на схеме (рис. 12.2) используются следующие модули: 1 – модуль питания/возбуждения ДПТ; 2 – модуль питания стенда (МПС); 3 – модуль питания (МП); 4 – модуль силовой (СМ); 5 – модуль измерителя мощности.
Порядок выполнения работы
1. Снятие U-образной характеристики I f (iв ) при P2 0 (холостой ход двигателя)
127
Опыт проводится в следующей последовательности:
−собрать схему для опытов (см. рис. 12.2);
−зашунтировать обмотку возбуждения сопротивлением Rг (тумблер в положении 2 – «резистор»);
– включить автоматический выключатель QF1 силового модуля;
−с помощью модуля питания (кнопка SB3) подать напряжение на зажимы двигателя, после чего двигатель должен разогнаться до подсинхронной скорости;
−включить кнопку «Сеть» блока возбуждения силового модуля;
−подать напряжение в цепь возбуждения СД переключением тумблера в положение 1 – «источник»;
−увеличивая ток возбуждения убедиться, что двигатель втянулся в синхронизм;
−плавно регулируя ток возбуждения двигателя, убедиться, что с ростом тока возбуждения ток статора вначале уменьшается, а затем, пройдя минимальное значение, возрастает;
−изменяя ток возбуждения двигателя от минимального
значения до возбуждения, соответствующего току статора I 2 A , записать в табл. 12.1 показания напряжения, мощности
и тока статора с измерителя мощности для 7–8 значений тока возбуждения, тщательно найти ток возбуждения, соответствующий минимальному току статора.
Таблица 1 2 . 1
U-образные характеристики
UAB |
UBC |
UCA |
IA |
|
IB |
IC |
iв , А |
|
P1 |
В |
В |
В |
А |
|
А |
А |
А |
|
Вт |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2. Снятие |
U-образной |
характеристики |
I f (iв ) |
при |
P2 0,5Рн
128
Опыт проводится в следующей последовательности:
−установить ток возбуждения синхронного двигателя, соответствующий минимальному значению тока статора;
−замкнуть якорную цепь генератора постоянного тока (см. рис. 12.2) и установить сопротивление RP1 в положение ∞;
−с помощью модуля возбуждения подать на обмотку возбуждения генератора постоянного тока напряжение. Установить сопротивление RP2, соответствующее номинальному напряжению генератора;
−переключить сопротивление RP1 в якорной цепи генера-
тора, нагрузив при этом синхронный двигатель до P2 0,5Рн . При такой нагрузке двигатель потребляет из сети мощность
P1 0,75Рн ;
− не меняя нагрузки двигателя, снять U-образную характеристику аналогично характеристике, снятой при холостом ходе. Ток статора не должен превышать 1,5Iн . Особенно внимательно
снять показания приборов при минимальном токе статора. Данные замеров занести в табл. 12.1;
− разгрузить двигатель, установить сопротивление RP1 в положение ∞.
3. Снятие рабочих характеристик синхронного двигателя
I, P1, M , cos , f (P2 ) при U const , iв const
Производится в следующей последовательности:
−установить ток возбуждения двигателя, соответствующий току статора при cos 1;
−с помощью модуля возбуждения подать на обмотку возбуждения генератора постоянного тока напряжение. Установить сопротивление RP2, соответствующее номинальному напряжению генератора. Ток возбуждения поддерживать постоянным;
−записать в табл. 12.2 показания токов, напряжений, мощности и угла нагрузки для режима холостого хода;
129
− переключая сопротивление RP1 в якорной цепи генератора постоянного тока, нагружать синхронный двигатель до тока статора I 1,2Iн . Записать в табл. 12.2 показания токов, напря-
жений, мощности и угла нагрузки для 5–7 точек; После проведения опытов привести модули стенда в от-
ключенное состояние.
Таблица 1 2 . 2 Рабочие характеристики синхронного двигателя
UAB |
UBC |
UCA |
IA |
IB |
IC |
P1 |
Uг |
Iг |
|
В |
В |
В |
А |
А |
А |
Вт |
В |
А |
град |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Обработка полученных результатов
1. В общих осях координат построить I f (iв ) , cos f (iв ) , для P 0 и P 0,5Pн :
I |
IA IB IC |
, U U AB UBC UCA , cos |
IA |
|
Imin |
– для |
|
3 |
3 |
I |
I |
|
любого тока возбуждения.
2. Построить рабочие характеристики синхронного двига-
теля I, P1, M2 , n, , cos f (P2 ) .
Для построения характеристик выполнить расчеты и занести их в табл. 12.3:
− |
P1 P2 |
pмг |
pмех |
pэл |
pдоб , где pмг , |
pмех , |
pдоб, |
||
pэл – |
собственно потери в стали, |
механические, |
добавочные |
||||||
и электрические потери в обмотке статора; |
|
|
|
|
|||||
− из опыта |
холостого |
хода: |
pconst |
pмг |
pмех |
pдоб |
P0 3I02 R1.
−потери в обмотке статора при нагрузке: pэл 3I12 R1 ;
− мощность на валу: P2 P1 ( pмг pмех pдоб ) pэл ;
− коэффициент полезного действия P2 ;
P1
130