Исследование трехфазной магнитоэлектрической синхронной машины

1. Цель работы

Исследование трехфазной явнополюсной, магнитоэлектрической синхронной машины.

2. Указания к выполнению работы

К выполнению лабораторной работы следует приступить после изучения гл. 4. В качестве дополнительной литературы рекомендуется воспользоваться [4, 6, 13].

3. Содержание работы

3.1. Снятие рабочих характеристик машины в двигательном режиме.

3.2. Снятие зависимости потребляемой из сети мощности от потока возбуждения машины.

4. Описание виртуальной лабораторной установки

Виртуальная лабораторная установка представлена на рис. 6.6.1.

Она содержит:

Ø источник переменного трехфазного напряжения Source из биб­лиотеки Power System Blockset/Extras/Electrical Sources;

Ø измеритель трехфазного напряжения и тока Three-Phase V-I Measurement из библиотеки Power System Blockset/Extras/ Measurement;

Рис. 6.6.1. Модель для исследования синхронной машины

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

Ø измеритель активной и реактивной мощности Р₁, Q₁ из библио­теки Power System Blockset/Extras/Measurement;

Ø блок измерения переменных состояния машины Machines — Measurements библиотеки Power System Blockset/Machines;

Ø блок Display для количественного представления измеренных мощностей (в трех первых окнах блока представлены активные мощности в каждой фазе машины, в трех последних — реактив­ные мощности);

Ø блок RMS из библиотеки Power System Blockset/Extras/ Measurement, измеряющий действующий ток в фазе машины;

Ø блок Moment для задания механического момента на валу маши­ны из главной библиотеки Simulink/Source;

Ø блок Product из главной библиотеки Simulink/Math, вычисляю­щий механическую мощность на валу машины;

Ø блок Scope для наблюдения тока статора, момента^ и механичес­кой мощности синхронной машины из главной библиотеки Simulink/Sinks;

Ø блок Display] для количественного представления измеренных тока (А) и электромагнитного момента (Нм) машины из главной библиотеки Simulink/Sinks;

Ø блок Мих, объединяющий два сигнала в один векторный из главной библиотеки Simulink/Sygnal & System.

Рис. 6.6.2. Окно настройки параметров синхронной машины

Окно настройки параметров синхронной машины указано на рис. 6.6.2.

В полях окна последовательно задаются:

Ø активное сопротивление обмотки статора (Ом);

Ø индуктивности по продольной и поперечной оси (Гн);

Ø максимальный поток в машине (Вб);

Ø момент инерции (кгм²), коэффициент вязкого трения (Нмс), чис­ло пар полюсов.

Окно настройки блока измерения переменных состояния машины показано на рис. 6.6.3.

Тип машины выбирается в поле Machine type. В выпадающем меню этого поля следует выбрать Permanent magnet synchronous. Флажки слева включаются у тех переменных состояния, которые под­лежат измерению.

Окно настройки параметров источника показано на рис. 6.6.4. На­пряжение и частота источника должны быть согласованы с напряже­нием, скоростью и числом пар полюсов машины.

Рис. 6.6.3. Окно настройки измерителя переменных состояния машины

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. 6.6.2, а данные источника — как на рис. 6.6.4. Окно настройки параметров моделиро­вания показано на рис. 6.6.5.

Рис. 6.6.4. Окно настройки параметров источника питания

Рис. 6.6.5. Окно настройки параметров моделирования

Снятие механической и рабочих характеристик машины в двигательном режиме в соответствии с п. 3.1 содержания работы произво­дится на модели (рис. 6.6.1) при изменении нагрузочного момента от нуля до 1,4 от номинального. Номинальный момент определяется из выражения

где U_m, =2f — амплитуда и частота источника питани;

Ф_т, R_s, р — максимальный поток, сопротивление статора и число пар полю­сов машины (рис. 6.6.2).

Для каждого значения момента нагрузки осуществляется моделиро­вание. При проведении исследований заполняется таблица 6.6.1.

Таблица 6.6.1

Вычисления осуществляются по формулам:

По данным таблицы строятся рабочие характеристики I, cos, h=f(P₂).

На рис. 6.6.6 видны зависимости переменных состояния машины.

Снятие зависимости потребляемой из сети мощности от потока возбуждения машины в соответствии с п. 3.2 содержания работы осу­ществляется на модели (рис. 6.6.1) при постоянном моменте нагрузки (задается преподавателем). Максимальный поток в поле Flux induced magnets (рис. 6.6.2) следует задавать в диапазоне 0,6-1,2 Вб с шагом 0,05 Вб. Для каждого значения потока проводить моделирова­ние, по результатам заполнить таблицу 6.6.2.

Таблица 3.7.2

6. Содержание отчета

6.1. Схема модели и описание виртуальных блоков.

6.2. Рабочие характеристики машины в двигательном режиме.

6.3. Зависимости Р₁, Q₁, cos от Ф_т.

Рис. 6.6.6. Временные зависимости переменных состояния машин