Исследование синхронного генератора

Главная » Каталог статей » Статьи на русском » Автоматика » Исследование синхронного генератора

1. Цель работы

Исследование синхронного генератора с электромагнитным возбужением при работе на пассивную нагрузку.

2. Указания к выполнению работы

К выполнению лабораторной работы следует приступить после изучения главы 4. В качестве дополнительной литературы рекоменду­ется воспользоваться [4, 13].

3. Содержание работы

3.1. Снятие угловой характеристики генератора.

3.2. Снятие внешней (нагрузочной) и рабочих характеристик гене­ратора при активной нагрузке.

3.3. Снятие внешней (нагрузочной) характеристики генератора при активно-индуктивной нагрузке.

3.4. Снятие внешней (нагрузочной) характеристики генератора при активно-емкостной нагрузке.

4. Описание виртуальной лабораторной установки

Виртуальная лабораторная установка представлена на рис. 6.7.1.

Она содержит:

Ø исследуемую трехфазную синхронную машину Simplified Synchronous Machine из библиотеки Power System Blockset/Machines;

Ø измеритель параметров состояния машины Machines Measurement из библиотеки Power System Blockset/Machines;

Ø трехфазную нагрузку 3-Phase Load из библиотеки Power System Blockset/Extras /Three-Phase Library;

Ø блок RMS.Vs, для измерения действующего значений напряже­ния на нагрузке;

Ø блоки Fourier, Fourier1, измеряющие амплитуды и начальные фазы напряжения на нагрузке и э.д.с. генератора из библиотеки Power System Blockset/Extras /Measurements;

Ø блоки Display1, Display2, Display3 для количественного пред­ставления измеренных величин и блок Scope для наблюдения тока якоря, скорости и электромагнитной мощности синхронной машины из главной библиотеки Simulink/Sinks;

Ø блок Е0 для задания э.д.с. возбуждения из главной библиотеки Simulink/Source;

Ø блоки Мих, Demax из главной библиотеки Simulink/Sygnal & System.

Окно настройки параметров синхронной машины показано на рис. 6.7.2.

clip_image002

Рис. 6.7.1. Модель для исследования синхронного генератора

В полях окна последовательно задаются:

Ø схема соединения обмоток статора машины. В выпадающем меню этого поля можно выбрать соединение звездой без нулево­го и с нулевым проводом;

Ø полная мощность (ВА), действующее линейное напряжение и частота;

Ø момент инерции (кгм2), коэффициент демпфирования, число пар полюсов;

Ø активное сопротивление и индуктивность обмотки якоря (ста­тора);

Ø начальные условия при пуске модели.

Окно настройки блока измерения переменных состояния машины показано на рис. 6.7.3.

clip_image004

Рис. 6.7.2. Окно настройки параметров синхронной машины

Тип машины выбирается в поле Machine type. Флажки слева вклю­чаются у тех переменных состояния, которые подлежат измерению.

clip_image006

Рис 6.7.3. Окно настройки блока измерения

переменных состояния машины

clip_image008

Рис. 6.7.4. Окно настройки измерителя действующих значений

Блок настройки измерителя действующих значений показан на рис. 6.7.4. В окне настройки этого блока задается частота, на которой про­изводятся измерения.

Окно настройки блоков Fourier, Fourier1 показано на рис. 6.7.5. В полях окна задается частота и первая гармоника измеряемого напря­жения. Разность фаз между измеряемыми напряжением и э.д.с. — есть угол нагрузки (см. гл. 4).

clip_image010

Рис. 6.7.5. Окно настройки блоков Fourier

Окно настройки параметров нагрузки показано на рис. 676 В поля окна вводятся действующее линейное напряжение и часто­та, которые должны быть согласованы с напряжением и частотой генератора (рис. 6.7.2), активная, реактивная (индуктивная) и реактив­ная (емкостная) мощности нагрузки. Удобней эти мощности задавать как номинальную мощность генератора, умноженную на коэффициент.

Содержание и настройка остальных блоков модели подробно опи­саны ранее.

clip_image012

Рис. 6.7.6. Окно настройки параметров нагрузки

5. Порядок выполнения работы

Параметры синхронной машины и источника питания для выпол­нения работы задаются преподавателем. При самостоятельной работе данные машины можно принять такими, как на рис. 6.7.2. Значение э.д.с. возбуждения (блок Е0, рис. 6.7.1) при проведении измерений ос­тается постоянным, равным 380 В (номинальное линейное напряже­ние генератора в режиме холостого хода). Окно настройки параметров моделирования показано на рис. 6.7.7.

Снятие угловой характеристики генератора в соответствии с п. 3.1 содержания работы производится на модели (рис. 6.7.1) при измене­нии активной мощности нагрузки от 0 до 1,6 от номинальной мощности генератора. При этом коэффициент при активной мощности изменяется от 0 до 1,6 с шагом 0,2. Коэффициенты при реактивных мощ­ностях равны нулю.

Для каждого значения активной мощности осуществляется модели­рование. При проведении исследований заполняется таблица 6.7.1.

clip_image014

Рис. 6.7.7. Окно настройки параметров моделирования

Таблица 6.7.1

Измерения

Вычисления

РГ [Вт]

clip_image016 [рад/с]

clip_image018 [град]

М [Нм]

Момент на валу генератора вычисляется по формуле М =clip_image020.

По данным таблицы строится зависимость М = f(clip_image018[1]).

Снятие внешней и рабочих характеристик генератора при активной нагрузке производится на модели (рис. 6.7.1) при изменении активной мощности нагрузки в диапазоне 0-1,2 от номинальной с шагом 0,2 Рн. По данным измерений заполняется таблица 6.7.2.

Таблица 6.7.2

Измерения

Вычисления

Рнагр

[Вт]

Qнагр

[ВАр]

clip_image023clip_image016[1]

[рад/с]

РГ

[Вт]

U1

[В]

clip_image026

Ia

[A]

Вычисления производятся по формулам:

clip_image028

По результатам измерений и вычислений строится внешняя харак­теристика U1=f(Ia) и рабочие характеристики U1, cosclip_image030, Ia =f(РГ).

Снятие внешних характеристик при активно-индуктивной и актив­но-емкостной нагрузках в соответствии с пп. 3.3, 3.4 производятся аналогично предыдущему пункту. При изменении мощности нагрузки необходимо соблюдать условие clip_image032=const. По результатам измерений заполняется таблица, аналогичная таблице 6.7.2, и строятся вне­шние характеристики на том же графике, на котором построена вне­шняя характеристика предыдущего опыта.

Мгновенные значения токов в фазах якоря генератора, скорость и мощность генератора можно наблюдать на экране осциллоскопа (рис. 6.7.8).

clip_image034

Рис. 6.7.8. Мгновенные значения токов в фазах якоря генератора,

скорость и мощность генератора

6. Содержание отчета

6.1. Схема модели и описание виртуальных блоков.

6.2. Угловая характеристика генератора.

6.3. Внешние характеристики генератора при различных коэффици­ентах мощности нагрузки.

6.4. Рабочие характеристики генератора.

Оставьте комментарий к статье