Контрольная работа Электрические машины

Методика решения задач контрольной работы
Техническая механика
Кинематика
Основное уравнение динамики
Динамика вращательного движения
Определить положение центра тяжести сечения

Построить эпюру из изгибающих моментов

Физика примеры решения задач
Механические колебания
Математический маятник
Механическое движение и его относительность
Молекулярная физика и термодинамика
Диэлектрики в электрическом поле
Магнитное взаимодействие проводников с током
Найти индуктивность получившегося соленоида
Интерференция света и способы ее наблюдения
Определить кинетическую энергию
Электротехника
Общие указания к выполнению контрольной работы
Генератор постоянного тока
Первичной обмоткой трансформатора
Расчет параметров асинхронного двигателя
Электрические машины постоянного тока
Трансформаторы
Асинхронные электрические машины

Синхронные электрические машины

Задача 4. Синхронные электрические машины

Технические данные трехфазного явнополюсного синхронного генератора:

 номинальная мощность Sном = 60 кВА;

 номинальное линейное напряжение U1л = 208 В;

 соединение обмотки якоря – Y;

 номинальный коэффициент мощности cosj = 0,8;

 номинальная частота вращения n = 8000 об/мин;

 номинальная частота f =400 Гц;

 активное сопротивление фазы обмотки якоря rа* = 0,02 о.е.;

 индуктивное сопротивление рассеяния фазы обмотки якоря хσа* =0,03о.е.;

 отношение короткого замыкания ОКЗ =0,69;

 коэффициент приведения МДС якоря по продольной оси Каd = 0,85.

4.1). В качестве базиса выберем следующие номинальные величины:

  В,

SБ = Sном = 60000 ВА,

IБ = IН = Sном / (3×U) = 60000 /(3×120) = 166,7 А,

ZБ = UБ / IБ = 120 / 166,7 = 0,72 Ом,

w Б = w ном= 2p×f ном= 2p×400 = 2513 рад/с

4.2). По данным табл. 3.2 строим характеристику холостого хода синхронного генератора в относительных единицах (кривая 1 на рис. 4.14).

 На этом же рисунке построены спрямленная насыщенная (прямая 2), спрямленная ненасыщенная (прямая 3) характеристики холостого хода и характеристика короткого замыкания также в относительных единицах (о.е.)

 С помощью этих характеристик определим хаd*¥ - ненасыщенное значение индуктивного сопротивления продольной реакции якоря.

 

Рис. 4.14. Характеристики холостого хода

Е* = f (Iв) и короткого замыкания Iк* = f (Iв*)

 Прямая 2 построена через точку с координатами [Iв0*, ( Еd* = Uн* )], прямая 3 как касательная к начальному участку характеристики 1 и проходит через точку с координатами [Iв0*, Еd*¥].

 Полученное таким образом ненасыщенное значение ЭДС воздушного зазора Еd*¥ = 1,15 о.е. позволяет определить коэффициент насыщения магнитной цепи синхронного генератора по продольной оси

 kmd = Еd*¥/ Еd* =1,15 / 1 = 1,15.

 Характеристика короткого замыкания (прямая 4) построена через точку с координатами [Iв0*, Iк0*], где ток Iко* = ОКЗ = 0,69 о.е.

 Учитывая соотношение

 ОКЗ = 1/ хd* = 1/(хаd* + хsа*),

определяем насыщенное значение индуктивного сопротивления продольной реакции якоря

 хаd* = хd* - хsа* = 1/ ОКЗ - хsа* = 1/ 0,69 – 0,03 = 1,45 – 0,03 = 1,42 о.е.

 Тогда ненасыщенное значение индуктивного сопротивления продольной реакции якоря будет

 хаd*¥ =хаd* × kmd = 1,42 × 1,15 = 1,63 о.е.

4.3). В соответствии с описанной ранее методикой строим векторную диаграмму Потье (рис.4.15).

 

Рис 4.15. Векторная диаграммы Потье трехфазного синхронного генератора

 Исходными данными для построения векторной диаграммы являются

 U* = 1о.е., I* = 1о.е., cosj = 0,8 (j = 37°)

Рассчитаем некоторые величины, необходимые для построения:

 I* × ra* = 1 × 0,02 = 0,02 о.е., I* × хsa*= 1 × 0,03 = 0,03 о.е.,

  Еd* = 1,2 о.е., Еd*¥= 1,5 о.е. (из рис 4.15),

 kmd = Еd*¥ / Еd* = 1,5 / 1,2 = 1,25 (коэффициент насыщения больше, чем при коротком замыкании, так как Еd*= 1,2 > 1),

 хаd* = хаd*¥ / kmd = 1,63 / 1,25 = 1,3 о.е.,

  I* × хаd*= 1 × 1,3 = 1,3 о.е.,

 F/a* = F/ad* = Kad × Fa* = 0,85 × 1 = 0,85 о.е.

 В результате построения векторной диаграммы Потье получили

 - номинальный ток возбуждения Iвн* = Fвн* = 1,9 о.е.,

 - ЭДС холостого хода Е0* = 1,17 о.е, (Е0 = 1,17 × 120 = 140 В),

 - ЭДС генератора в режиме номинальной нагрузки Ен* = 1,71 о.е.,

  (Ен = 1,71 × 120 = 205 В),

  - угол нагрузки q = 18°,

 - приращение напряжения при сбросе нагрузки

 DU* = Е0* - U* = 1,17 – 1 = 0,17 о.е., (DU = Е0 - U = 140 – 120 = 20 В).

 Произведем дополнительные построения с использованием ненасыщенного значения индуктивного сопротивления продольной реакции якоря хаd*¥  = 1,63 о.е и I* ×хаd*¥ = 1 × 1,63 = 1,63 о.е. и определим Ен*¥ = 1,88 о.е.,

(Ен¥ = 1,88 × 120 = 226 В).

 По спрямленной насыщенной характеристике холостого хода (прямая 2 на рис. 4.15) найдем Iвн*¥ = Fвн*¥ = 1,96 о.е.

 Как видно, обе эти величины возросли по сравнению с определенными ранее с учетом насыщения. Угол нагрузки также увеличился до q ¥= 20,5°.

  Полученные результаты позволяют сделать вывод о том, что использование при построении векторной диаграммы ненасыщенных значений параметров генератора вносит погрешности в определяемые с помощью диаграммы величины, характеризующие его работу.

  Так, например, найденный неточно ток возбуждения, используемый в дальнейшем для настройки регулятора напряжения, может вызвать неверное функционирование регулятора и, как следствие, ухудшение качества электроэнергии, вырабатываемой генератором.

Общие указания к выполнению контрольной работы