41745

ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЖИМА ВНЕЗАПНОГО ТРЕХФАЗНОГО КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ НА ШИНАХ СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА

Лабораторная работа

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

угла 0 между плоскостью фазной обмотки статора и продольной осью ротора в начальный момент КЗ t=0 на величину тока в этой фазе и характер его изменения. После чего необходимо сохранить или перерисовать осциллограмму переходного процесса тока в фазе “а†i=ft. Поясните письменно какое влияние оказывает положение ротора по отношению к фазе “а†в начальный момент КЗ на характер переходного процесса и величину тока в данной фазе для ответа пользуйтесь теоретическим материалом. Определение величины ударного тока и...

Русский

2013-10-25

473.1 KB

13 чел.

                           ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2

    

"ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЖИМА ВНЕЗАПНОГО

ТРЕХФАЗНОГО КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

НА ШИНАХ СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА"

Цель работы: исследование переходных процессов в синхронном генераторе при внезапном трехфазном коротком замыкании.

                                                                                 Таблица 2.1.

                                         Варианты задания

 №

                Параметры синхронного  генератора

вар.

 xad,    

 о.е.

 xs,

 o.e.

 xaq,

 o.e.

xyd,

 o.e.

 xf,

 o.e.

  ra,  

 o.e.

Tdo,

рад.

Tyd,

рад.

2

1,116

0,074

0,616

0,065

0,12

0,025

300

10

Задание 1.  Исследовать влияние положения ротора по отношению к фазной обмотке статора (т.е. угла 0 между плоскостью фазной обмотки статора и продольной осью ротора)  в начальный момент КЗ (t=0 ) на величину тока в этой фазе, и характер его изменения.

1.1. Для выполнения задания необходимо войти в подпункт «Настройка», в пункте меню «Файл» и ввести, в соответствии с вариантом задания начальные условия, установив угол 0=0. Далее необходимо нажать кнопку «ОК», затем «Сброс» (в главном рабочем окне) и произвести расчет, нажав «Пуск». После чего необходимо сохранить (или перерисовать) осциллограмму переходного процесса тока в фазе “а” (ia=f(t)).

То же самое необходимо сделать для значений угла 0=90; 180 и 270.

0=0

Рис. 1

0=90

Рис. 2

0=180

Рис. 3

0=270

Рис. 4

1.2. Поясните (письменно), какое  влияние оказывает положение ротора по отношению к фазе “а”  в начальный момент КЗ на характер переходного процесса и величину тока в данной фазе (для ответа пользуйтесь теоретическим материалом).

При КЗ с 0=90 или 270 апериодический ток имеет наибольшее значение и в этом случае  ток КЗ достигает наибольшего значения, называемого ударным током КЗ (iуд).

Задание 2. Определение величины ударного тока и максимального электромагнитного момента СГ при КЗ.

2.1. Установить значение угла 0=90 (так как при таком угле апериодическая составляющая, а, следовательно, и величина ударного тока, имеют максимальные значения). Произвести расчет и выписать значение ударного тока в фазе “а” (ia max). Далее, используя выражения (4) и (9) из первого раздела и необходимые данные из варианта задания, вычислить ударный ток (в относительных единицах) и сравнить расчетное значение с полученным ранее значением.

Сопротивление цепи этой схемы называется продольным переходным индуктивным сопротивлением ОС и определяется следующим образом:

=10,27>ia max=9,50.

2.2. Нарисовать (сохранить) осциллограмму электромагнитного момента СГ и выписать его максимальное значение (Me max). Пользуясь выражениями (1), (4) и (10), вычислить величину максимального электромагнитного момента и сравнить ее с экспериментальным значением.

Осциллограмму электромагнитного момента СГ

Рис. 5

Амплитуда э.д.с., индуцируемая током if0, определяется как

Em=xadif0=1,1161=1,116           

                            

Сопротивление цепи этой схемы называется продольным переходным индуктивным сопротивлением ОС и определяется следующим образом:

  

При пренебрежении активным сопротивлением, момент достигает максимального значения  через полпериода и будет равен в относительных единицах:

.   

=6,77> Me max=6,21

Задание 3. Исследовать влияние величины активного сопротивления статора ra СГ на характер изменения апериодического тока статора и периодического тока в обмотке возбуждения в режиме КЗ.

3.1. Установить угол 0=90 и произвести расчет для двух значений сопротивления якоря ra=0,02 и 0,08.  Сохранить (нарисовать) осциллограммы переходных процессов токов в обмотке возбуждения (if=f(t)) и в фазе “а” статора (ia=f(t)) для обоих значений сопротивления статора ra.

ra=0,02

Рис. 6

ra=0,08

Рис. 7

3.2. Сравнить полученные осциллограммы и пояснить (письменно), какое влияние оказывает величина активного сопротивления статора на составляющие токов в контурах СГ при КЗ (для ответа пользуйтесь теоретическим материалом).

Так как ОС имеет активное сопротивление, отличное от нуля, то возникающий для поддержания постоянства потокосцепления ОС апериодический ток iКЗа затухает со скоростью, определяемой постоянной времени затухания ОС (Ta=La/ra). Следует отметить, что постоянная времени ОС Та больше, чем постоянная времени ОУ Ту, но меньше, чем постоянная времени ОВ Тf.

При внезапном КЗ апериодический ток статора образует неподвижный в пространстве и затухающий во времени магнитный поток, который, взаимодействуя с вращающимся магнитным потоком ротора, вызывает знакопеременные ударные моменты.

Задание 4. Исследовать влияние величины активного сопротивления обмотки возбуждения на характер изменения в ней апериодического тока и периодического тока в статоре (переходной составляющей) в режиме КЗ

Установить значение ra в соответствии с вариантом задания.

4.1. Установить угол 0=0 и произвести расчет для двух значений постоянной времени обмотки возбуждения Td0=100 и 400 рад (так как в уравнениях СГ присутствуют два параметра обмотки возбуждения – полное индуктивное сопротивление xf=xf+xad и постоянная времени , то изменение Td0 эквивалентно изменению величины активного сопротивления обмотки возбуждения rf). Далее необходимо нарисовать (сохранить) осциллограммы переходных процессов тока в обмотке возбуждения (if=f(t)) и тока статора в фазе “а” (ia=f(t)) для обоих значений постоянной времени обмотки возбуждения Td0.

Td0=100

Рис. 8

Td0=400 

Рис. 9

4.2. Сравнить полученные результаты и пояснить (письменно) – какое влияние оказывает величина активного сопротивления обмотки возбуждения на характер переходных процессов в обмотках возбуждения и статора в процессе КЗ (для ответа пользуйтесь теоретическим материалом).

Так как ОС имеет активное сопротивление, отличное от нуля, то возникающий для поддержания постоянства потокосцепления ОС апериодический ток iКЗа затухает со скоростью, определяемой постоянной времени затухания ОС (Ta=La/ra). Следует отметить, что постоянная времени ОС Та больше, чем постоянная времени ОУ Ту, но меньше, чем постоянная времени ОВ Тf.

При внезапном КЗ апериодический ток статора образует неподвижный в пространстве и затухающий во времени магнитный поток, который, взаимодействуя с вращающимся магнитным потоком ротора, вызывает знакопеременные ударные моменты.

Задание 5. Исследовать влияние успокоительной обмотки на характер протекания переходных процессов в СГ в режиме КЗ

Установить значение Td0 в соответствии с вариантом задания.

5.1. Установить в настройках, напротив надписи «включить успокоительную обмотку по оси d» флажок (что соответствует включению в математическую модель СГ уравнения успокоительной обмотки). Далее необходимо произвести вычисления для двух значений угла 0=0 и 90 и нарисовать осциллограммы переходных процессов токов в фазе “а” статора (ia=f(t)) и в успокоительной обмотке (iyd=f(t)). Для угла 0=90 необходимо выписать значение максимального тока фазы “а” (ia max).

0=0

 

Рис. 10 

0=90


Рис. 11

ia max=13,8

5.2. Пользуясь выражениями (3) и (9), вычислить величину ударного тока и сравнить ее с полученным в разделе 5.1 экспериментальным значением.

 

ia max=13,8< =16,44

5.3. Нарисовать (сохранить) осциллограмму переходного процесса электромагнитного момента СГ и выписать значение максимального электромагнитного момента (Me max). Пользуясь выражениями (1), (3) и (10), вычислить величину максимального электромагнитного момента и сравнить ее с экспериментальным значением.

Me max=9,95

Переходного процесса электромагнитного момента СГ

Рис. 12

Em=xadif0=1,1161=1,116

                            

Me max=9,95<.

5.4. Сравнить осциллограммы переходных процессов тока статора в фазе “а”, полученные в разделе 5.1 для СГ с успокоительной обмоткой, с осциллограммами, полученными в разделе 1.1 для СГ без успокоительной обмотки. Пояснить (письменно) – какое влияние оказывает наличие успокоительной обмотки на величину и характер изменения тока статора (пользуясь теоретическим материалом).

Полученные значения в пункте 1.1:

ia max=9,5

Me max=6,21

Полученные значения в пункте 5.1:

ia max=13,8

Me max=9,95

Переходный процесс тока статора в фазе “а”, для СГ с успокоительной обмоткой проходит быстрее, чем переходный процесс без успокоительной обмотки, однако пиковые нагрузки при этом выше.

                       КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Какое влияние оказывает положение ротора в начальный момент КЗ на характер протекания переходных процессов в какой-либо из фаз статора?

2. Чем обусловлено наличие сверхпереходной, переходной и установившейся составляющих тока в статоре СГ при трехфазном КЗ?

3. Чем вызвано появление апериодической составляющей тока в успокоительной обмотке и обмотке возбуждения СГ при внезапном трехфазном КЗ?

4. Какое влияние оказывает успокоительная обмотка СГ на величину ударного тока при внезапном трехфазном КЗ?

Ответы на вопросы

1.Так как апериодические составляющие не поддерживаются внешними источниками э.д.с., а обмотки ротора обладают некоторым активным сопротивлением, то они постепенно затухают с соответствующими им постоянными времени.

2. Первый из затухающих токов статора соответствует апериодической составляющей токов ОУ и называется сверхпереходной составляющей КЗ. Второй соответствует апериодической составляющей тока ОВ и называется переходной составляющей КЗ. Третий – есть установившийся ток КЗ, соответствующий току ОВ, который, в свою очередь, определяется напряжением возбудителя.

3. Апериодическая и периодическая состовляющие токов обмоток ротора наводятся результирующим потоком реакции статора, складывающимся из магнитных потоков всех трех фаз.

4. Успокоительная обмотка служит в основном для успокоений колебаний ротора, облегчения втягивания в синхронизм при синхронизации а асинхронных режимах с малым скольжением, а также для устранения перенапряжений в обмотках статора при несимметричных КЗ.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

63092. Греческая вазопись 311.69 KB
  Задачи: Научить отличать типы древнегреческих ваз виды и стили вазописи; Развивать умение анализировать предметы искусства; Воспитывать мотивацию к учебной деятельности Продолжительность урока: 45 минут...
63099. Пошук інформації в мережі Інтернет 1.32 MB
  Староста доповідає про наявність учнів на уроці. Мабуть вона вже відома вам з повсякденного життя але чи впевнені ви що вмієте повністю використовувати можливості пошуку інформації...