Расчет трехфазного синхронного генератора

ЦЕЛЬ ЗАНЯТИЯ:

I. Построить практическую векторную диаграмму и определить по ней процентное изменение (повышение) напряжения на выходе СГ при сбросе нагрузки.

2. Построить регулировочную характеристику для I_в=f(I_а) при U=U_н=const и cos φ = 0,8 = const.

ИСХОДНІЕ ДАННІЕ: трехфазный судовой синхронный генератор (СГ), который имеет данные, приведенные в таблице 6.2. Частота тока 50 Гц. Обмотка статора соединена в ”звезду” (U), значения сопротивлений даны для одной фазы статора.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

1. Общий порядок построения практической векторной диаграммы (рисунок 6.1)

- по данным таблицы 6.1строится нормальная характеристика холостого хода (ХХХ), которая является общей для всех явнополюсных СГ;

Таблица 6.1

- в принятых масштабах откладываются векторы напряжения и тока . Угол j определяется по заданному значению cosj_н (для cosj_н=0.8, j = 36.8º).

- определяется значение F_в0 (или I_в0), соответствующее величине U_н;

- рассчитываются падения напряжения на активном r_а и индуктивном x_р сопротивлениях фазы статора, решая уравнение электрического равновесия

, (6.1)

где E_d – внутренняя ЭДС СГ,

х_р – индуктивное сопротивление Потье (х_р » 1,1×х_s),

х_s – индуктивное сопротивление рассеяния,

Таблица 6.2 – Данные для трехфазных синхронных генераторов c cos φ

Наименование данных	№ варианта
Тип генератора	МС 82-4	МС 92-4	МС 115-4	МСК 83-4	МСК 91-4	МСК 92-4	МСК 102-4	МСК 113-4	МСС 625-1000	МСК 790-1000	ГМС 13-26-12	ГМС 13-31-12	ГМС 13-41-12	ГМС 14-29-12	ГМС 14-41-12
Номинальная мощность, , кВт
Номинальное линейное напря-жение , В
Скорость врщения, n, об/мин
КПД, %				87.5	88.7	89.9	90.2	91.5	90.5	91.2		91.5	92.5	92.8	93.5
Активное со-противление обмотки статора, ,Ом	0.036	0.026	0.026	0.0296	0.0359	0.0303	0.0284	0.019	0.015	0.013	0.021	0.024	0.021	0.019	0.012
Индуктивное сопротивление статора, xq, о.е.	0.72	0.68	0.65	0.896	0.901	0.905	0.98	0.828	0.943	0.914	0.6	0.7	0.63	0.6	0.54
Индуктивное сопротивление по продольной оси, xd, о.е м	1.42	1.26	1.2	2.0813	2.149	2.158	1.996	1.60	1.635	1.604	1.1	1.2	1.1	1.1	1.0
Синхронное сопротивление xs, о.е	0.05	0.047	0.047	0.0813	0.089	0.078	0.0763	0.05	0.095	0.084	0.08	0.084	0.076	0.085	0.073

- определяется величина E_dн,

- по величине E_dн определяется соответствующее ей значение МДС F_dн.

Вектор строится со сдвигом на 90° с опережением по отношению к вектору ,

- к вектору пристраивается вектор МДС реакции якоря , который рассчитывается по соотношению

, (6.2)

а по направлению совпадает с направлением вектора тока .

Геометрическая сумма векторов и дает величину и направление результирующего вектора МДС обмотки при номинальной нагрузке, т.е.

. (6.3)

Рисунок 6.1 – Практическая векторная диаграмма

- по величине определяется значение ЭДС Е₀, которая индуктируется в фазе обмотки статора при сбросе нагрузки. Для этого значение откладывается по горизонтальной оси. На Х.Х.Х. находится точка пересечения перпендикуляра от конца и самой Х.Х.Х. (точка С), далее находится соответствующая ей величина Е₀. Вектор необходимо построить со сдвигом 90^о по отношению к вектору ,

- определяется процентное изменение напряжения при сбросе нагрузки

%. (6.4)

Для практических расчетов изменение напряжения при сбросе нагрузки DU удобнее определить, воспользовавшись упрощенной векторной диаграммой, которая построена на рисунке 6.2 совместно с Х.Х.Х. и характеристикой короткого замыкания (Х.К.З.).

Для построения диаграммы МДС необходимо построить характеристику холостого хода (по таблице 6.1), характеристику короткого замыкания, а также векторную диаграмму напряжений.

Построение следует производить в относительных единицах.

Относительное значение сопротивлений рассчитывается по соотношениям:

- индуктивное сопротивление рассеяния

, (6.5)

- синхронное индуктивное сопротивление по продольной оси

, (6.6)

- активное сопротивление

, (6.7)

- относительные значения напряжения и тока

, . (6.8)

Для построения характеристики короткого замыкания необходимо вычислить два значения тока короткого замыкания

и , (6.9)

где – произвольно взятые значения напряжения по спрямленной характеристики холостого хода (пунктир на рисунке 6.2).

Рисунок 6.2 – Упрощенная векторная диаграмма синхронной машины

совместно с Х.Х.Х. и Х.К.З.

Прямая, проходящая через точки и начало координат и есть характеристика короткого замыкания.

Далее необходимо в относительных единицах построить векторную диаграмму по уравнению электрического равновесия

, (6.10)

где или .

Для упрощения построения вектор напряжения совмещается с осью ординат, а вектор тока отстает от напряжения на угол φ.

Далее находят МДС возбуждения (или ток возбуждения), исходя из сле-

дующих соображений:

а) для создания ЭДС при номинальном токе нагрузки необходим ток возбуждения , который определяется по характеристике холостого хода;

б) МДС реакции якоря совпадает по фазе с током, а величина этой МДС может быть найдена по величине тока и характеристике короткого замыкания

, (6.11)

где - ток возбуждения, необходимый для получения номинального тока при трехфазном коротком замыкании; - ток возбуждения, необходимый для создания ЭДС, компенсирующей ЭДС рассеяния; - ток возбуждения, необходимый для компенсации намагничивающего действия реакции якоря;

в) результирующий ток возбуждения равен геометрической сумме тока возбуждения, необходимого для создания ЭДС и тока возбуждения, необходимого для компенсации реакции якоря:

. (6.12)

Вектор откладывают под углом γ к оси ординат. Если ток нагрузки уменьшится до нуля, то напряжение на зажимах генератора увеличится до значения Е₀.

Изменение напряжения .

2. Построение регулировочной характеристики.

Регулировочная характеристика показывает, как должен изменяться ток возбуждения, чтобы напряжение на зажимах генератора оставалось неизменным при изменении тока нагрузки от нуля до номинального значения. При этом скорость вращения должна оставаться постоянной (n=const).

В данной задаче необходимо построить регулировочную характеристику при и cosj_н=0.8=const.

Построение регулировочной характеристики при производятся следующим образом (рисунок 6.3, б):

а) первая точка характеристики для находится по Х.Х.Х. и номинальному напряжению (рисунок 6.3, а). Необходимый ток возбуждения равен ;

б) при токе нагрузки необходимый ток возбуждения равен , ток находится таким же образом, как и на рисунке 6.2;

в) при токе нагрузки необходимый ток возбуждения равен .

По полученным трем значениям тока генератора и тока возбуждения строится регулировочная характеристика генератора (рисунок 6.3, б).

а) б)

Рисунок 6.3 - Построение регулировочной характеристики

7. Задачи по дисциплине «Электрические машины»:

Поиск по сайту: