До виконання лабораторних робіт з дисциплін

ЕЛЕКТРИЧНІ МАШИНИ

 

 

Методичні вказівки

До виконання лабораторних робіт з дисциплін

«Електричні машини» та «Силові трансформатори»

для студентів напряму підготовки 6.050702 «Електромеханіка»

 

Рекомендовано Методичною радою факультету електроенерготехніки та автоматики

 

 

Київ

НТУУ «КПІ»

 

Електричні машини: Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт

з дисциплін «Електричні машини» та «Силові трансформатори» для студентів напряму підготовки 6.050702 «Електромеханіка»/ Уклад.: М.О.Реуцький, М.Г.Анпілогов, О.М. Давидов, Є.М.Дубчак,Троян О.І.– К.: НТУУ «КПІ», 2014- 127с.

 

Гриф надано Методичною радою ФЕА

Протокол № 6 від “20” лютого 2014р.

 

 

Навчальне видання

ЕЛЕКТРИЧНІ МАШИНИ

Методичні вказівки

До виконання лабораторних робіт з дисциплін

«Електричні машини» та «Силові трансформатори»

для студентів напряму підготовки 6.050702 «Електромеханіка»

 

 

Укладачі: Микола Олександрович Реуцький к.т.н. доцент

Микола Георгійович Анпілогов к.т.н. доцент

Олексій Миколайович Давидов к.т.н. доцент

Євген Михайлович Дубчак ст. вкл.

Олександр Ігоревич Троян ст. вкл.

Відповідальний

Редактор: Ю.М. Васьковський д.т.н. професор

Рецензент: М.Я. Островерхов д.т.н. професор

За редакцією укладачів

 

 

ЗМІСТ

Вступ… ………………………………………………………………………………5

Підготовка до проведення лабораторної роботи………………….……… …… …5

Техніка безпеки при виконанні робіт……………………… …….……….…….…6

Вказівки по проведенню роботи……………………………….…......…………..6

Оформлення протоколу та захист змісту лабораторної роботи……….……...…..8

Лабораторна робота № 1. Дослідження трифазного двохобмоткового
трансформатора ……………..………………………… …………………….…….10

Лабораторна робота № 2. Дослідження паралельної роботи двохобмоткових
трифазних трансформаторів……………………..……………… …………... 18

Лабораторна робота № 3. Дослідження однофазного трьохобмоткового
трансформатора …………….. ……………………………………………..….... 25

Лабораторна робота № 4. Дослідження асинхронного двигуна з фазним
ротором……………………..…… ……………………………………………..……31

Лабораторна робота № 5. Дослідження асинхронної машини з коротко-

замкненим ротором у режимі двигуна та генератора …… ……....………..….…43

Лабораторна робота № 6. Дослідження асинхронного двигуна у трифазному і
однофазному режимах..…… …… ……………………….………………… ……..50

Лабораторна робота №7. Випробування трифазного синхронного генератора

в автономному режимі роботи………………… ……………………..………...…57

Лабораторна робота №8. Експериментальне визначення основних параметрів
трифазного синхронного генератора в автономному режимі роботи ………..…70

Лабораторна робота №9. Випробування синхронного генератора, що працює
паралельно з мережею ……………………… …………………………………...81

Лабораторна робота №10. Випробування синхронного двигуна ……….……….89

Лабораторна робота №11. Випробування генератора постійного струму з
незалежним збудженням ……………… …………………………………………...95

Лабораторна робота №12. Випробування генератора постійного струму з
паралельним збудженням …………………… …………………………………….101

Лабораторна робота №13. Випробування генератора постійного струму
змішаного збудження ……………………… …………………..…………… ……108

Лабораторна робота №14. Випробування паралельної роботи генераторів
постійного струму паралельного збудження ……………………..……… …...… 115

Лабораторна робота №15.Випробування двигуна постійного струму
паралельного і змішаного збудження ……………… ……………………….….120

 

Список використаної літератури ……………… ……………………….….127

 

ВСТУП

Метою лабораторних робіт є поглиблення знань по конструкції, принципу дії і теорії електричних машин та трансформаторів, що застосовуються в різних галузях народного господарства.

Виконання лабораторних робіт сприяє придбанню вміння та навичок по випробуванню і оформленню результатів експериментальних досліджень електричних машин та трансформаторів.

Поставлена мета досягається шляхом виконання студентами наступних вимог

- обов’язкова підготовка до лабораторної роботи;

- суворе дотримання вимог техніки безпеки;

- дотримання правил і інструкцій з проведення лабораторної роботи;

- відповідне оформлення протоколу і захист результатів лабораторної роботи.

В методичних вказівках рекомендовані п’ятнадцять лабораторних робіт з дисципліни «Електричні машини» та «Силові трансформатори».

 

ПІДГОТОВКА ДО ПРОВЕДЕННЯ ЛАБОРАТОРНОЇ РОБОТИ

Підготовка полягає в усвідомленні студентом мети і завдань лабораторної роботи, у вивченні конструкції, принципу дії, основ теорії випробуваної електричної машини, її основних характеристик і області застосування.

Результатом підготовки служить протокол до виконуваної роботи, що оформляється кожним студентом індивідуально. Протокол до роботи виконується на аркушах формату А4, має титульний лист, оформлення і зміст якого повинні відповідати вимогам, прийнятим на кафедрі. На наступних аркушах вказується мета роботи,програма і робоча схема. Робоча бригада студентів повинна представити один робочий зошит, у якому підготовлені таблиці для внесення довідкових даних і результатів експериментів.

Допуск студента до лабораторної роботи можливий при наявності протоколу, робочого зошита та відповідей на питання по послідовності зняття конкретних характеристик або залежностей. При поясненнях по проведенню експериментів повинні використовуватися робочі схеми, наведені в протоколі.

Готовність студента до проведення лабораторної роботи перевіряє викладач, що веде заняття. При незадовільній підготовці студент до виконання роботи не допускається.

ТЕХНІКА БЕЗПЕКИ ПРИ ВИКОНАННІ РОБІТ

Студенти, що вперше приходять у лабораторію, зобов’язані прослухати інструкцію з техніки безпеки, дотримання якої потрібно протягом усього циклу лабораторних робіт.

Треба пам’ятати,що в лабораторії використовується напруга 220 В змінного і постійного струму та 110 В постійного струму. З урахуванням того, що опір тіла людини може становити близько 500 Ом, зазначені величини напруги небезпечні. Тому забороняється проводити з’єднання та переключення в схемі, що перебуває під напругою.

Слід пам’ятати, що відкриті обертові частини електричних машин мають частоту обертання до 3000 об/хв. Тому треба дотримуватися обережності, пам’ятаючи, що гладкий вал, що обертається, здатний «захоплювати» волосся та звисаючі частини одягу.

У випадку ураження струмом, «захвату» обертовою частиною машини, обриву дротів, які знаходяться під напругою, утворення неприпустимого іскріння в машинах потрібно негайно відключити напругу.

Невиконання правил техніки безпеки може призвести до травм, виходу з ладу вимірювальних приладів, допоміжних пристроїв і самої випробуваної машини.

Додаткові інструкції з техніки безпеки вказує викладач по кожній конкретній лабораторній роботі.

 

Лабораторна робота №2. ДОСЛІДЖЕННЯ ПАРАЛЕЛЬНОЇ РОБОТИ ДВОХОБМОТКОВИХ ТРИФАЗНИХ ТРАНСФОРМАТОРІВ

Мета роботи – вивчити поняття групи з’єднання обмоток трансформатора /методику експериментального визначення групи/; правила вмикання і роботи при паралельному з’єднанні трансформаторів.

 

Питання для самоконтролю

1. Умови вмикання трансформаторів у мережу для паралельної роботи.

2. Що таке напруга короткого замикання?

3. Зазначте стандартні групи з’єднання.

4. Як визначити групу з’єднань обмоток трансформатора?

5. Як перевірити можливість вмикання трансформаторів у мережу для паралельної роботи?

6. Як розподіляється навантаження між паралельно працюючими трансформаторами: а) при дотриманні усіх умов; б) із неоднаковими напругами короткого замикання?

7. Чи можна увімкнути для паралельної роботи трансформатори із з’єднанням обмоток У / У - 0 і У / Д – 11. Що при цьому відбуватиметься?

8. Як перемаркувати трансформатор групи У / У – 2 на У / У – 0; У / У – 10 на У / У – 0; У / Д – 7 на У / Д -11?

9. Що називається зміною вторинної напруги?

 

Лабораторна робота №3. ДОСЛІДЖЕННЯ ОДНОФАЗНОГО
ТРЬОХОБМОТКОВОГО ТРАНСФОРМАТОРА

Мета роботи – ознайомитися з особливостями роботи трьохобмоткового трансформатора та методами його випробування.

Питання для самоконтролю

1. У чому розбіжність робочого процесу двохобмоткового та трьохобмоткового трансформаторів?

2. Що прийнято вважати номінальною потужністю трьохобмоткового трансформатора?

3. Як виконують перерозрахунок значень характеристик і приведення струму, напруги, опорів інших обмоток до потужності і кількості витків обмотки, прийнятої за головну?

4. Як залежать індуктивні опори розсіювання обмоток і напруги КЗ від відстані між обмотками?

5. Чому в трьохобмотковому трансформаторі відсоткові (або відносні) значення напруг КЗ потрібно приводити до потужності найбільше потужної обмотки, тобто до номінальної потужності трансформатора?

6. Який вигляд має трьохпроменева схема заміщення трьох обмоткового трансформатора? Поясніть фізичний зміст параметрів схеми заміщення.

7. Чому потужність НХ практично не залежить від того, яка з обмоток отримує живлення в режимі неробочого ходу?

8. Як за двома коефіцієнтами трансформації визначити третій?

9. Чи можливий випадок такого стану у схемі заміщення, коли еквівалентний індуктивний опір однієї з обмоток буде мати негативне значення.

10. Завдання дослідження трансформатору в режимі неробочого ходу. Що приймають за струм неробочого ходу? Де використовуються дані дослідження неробочого ходу?

11. Завдання дослідження трансформатору в режимі короткого замикання. Що приймають за напругу і втрати короткого замикання? Де використовуються дані дослідження КЗ?

 

 

Лабораторна робота №4. ДОСЛІДЖЕННЯ АСИНХРОННОГО
ДВИГУНА З ФАЗНИМ РОТОРОМ

Мета роботи – провести дослідження, одержати параметри і характеристики асинхронного двигуна з фазним ротором.

Питання для самоконтролю

1. Що таке ковзання асинхронної машини?

2. При яких ковзаннях асинхронна машина працює в режимі двигуна?

3. За яким методом визначається ковзання? Суттєвість методу.

4. Як здійснюються режими НХ асинхронної машини при нерухомому та обертаючомуся роторі?

5. Чим відрізняється режим НХ нерухомої асинхронної машини від режиму НХ трансформатора?

6. З якою метою в обмотку фазного ротора двигуна при пуску вмикають реостат?

7. У чому полягає різниця і що спільного у характеристиках КЗ асинхронної машини і трансформатора?

8. Поясніть характеристики НХ cos j₀, P₀, I₀.

9. Поясніть характеристики КЗ cos j_k, P_k, I_k.

10. Чому при збільшенні навантаження на валу асинхронної машини її частота обертання зменшується?

11. Як пояснити залежність cos j = f (P₂)?

12. Чому з ростом навантаження двигуна збільшуються споживання з мережі струму I₁ і потужності P₁?

13. Яким чином визначається корисна потужність P₂ на валу асинхронного двигуна?

14. Чому нехтують втратами в сталі ротора асинхронного двигуна в номінальному режимі?

15. Чому в асинхронному двигуні створюється обертовий момент, а в трансформаторі – не створюється?

 

Лабораторна робота №5. ДОСЛІДЖЕННЯ АСИНХРОННОЇ МАШИНИ З КОРОТКОЗАМКНЕНИМ РОТОРОМ У РЕЖИМАХ ДВИГУНА ТА
ГЕНЕРАТОРА

Мета роботи – провести дослідження, одержати параметри і характеристики асинхронного двигуна з короткозамкненим ротором у режимах двигуна та
генератора.

 

Питання для самоконтролю

 

1. Які переваги і недоліки має асинхронний двигун із КЗ ротором у порівнянні з двигуном з фазним ротором?

2. За яким методом визначається ковзання двигуна в цій роботі?

3. Як здійснити пуск двигуна з КЗ ротором?

4. Як змінити напрямок обертання двигуна?

5.У чому різниця між режимами реального та ідеального НХ асинхронного двигуна?

6. Як синхронний двигун, увімкнений до мережі, може бути переведений у генераторний режим?

7. При яких ковзаннях асинхронна машина працює в режимі генератора?

8. Переваги і недоліки асинхронного генератора.

9. Звідкіля надходить і як витрачається енергія асинхронної машини в режимі генератора?

10. У який спосіб визначається потужність , що підводиться, у генераторному режимі?

Див. Також питання для самоконтролю 1, 2, 7, 8, 10, 11, 13 до роботи «Дослідження асинхронного двигуна з фазним ротором».

 

Лабораторна робота №6. ДОСДІДЖЕННЯ АСИНХРОННОГО
ДВИГУНА У ТРИФАЗНОМУ ТА ОДНОФАЗНОМУ РЕЖИМАХ

Мета роботи – провести дослідження, одержати параметри і характеристики трифазного асинхронного короткозамкненого двигуна у трьох- і однофазному режимах.

 

Питання для самоконтролю

1. Чому двигун з однофазною обмоткою на статорі не розвиває початкового пускового моменту?

2. Яким чином можна здійснити пуск двигуна з однофазною обмоткою на статорі?

3. Чому двигун з однофазною обмоткою на статорі після пуску розвиває обертаючий момент?

4. Чи зберігається корисна потужність на валу двигуна в однофазному режимі така ж, як у трифазному?

5. Чи змінюються , ККД і максимальний момент трифазного двигуна в однофазному режимі та чому?

6. Чому струм НХ двигуна в однофазному режимі більший в порівняні з його значенням у трифазному режимі?

 

 

Лабораторна робота №7. ВИПРОБУВАННЯ ТРИФАЗНОГО
СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА В АВТОНОМНОМУ РЕЖИМІ РОБОТИ

Мета| роботи - експериментально визначити основні експлуатаційні характеристики синхронного генератора, що працює в автономному режимі; вивчити вплив реакції якоря і характеру|вдачі| навантаження; ознайомитися з|із| основними методами регулювання синхронного генератора в автономному режимі роботи.

 

Програма роботи

7.1.1 Ознайомитися з|із| даними заводських щитків синхронного генератора і

привідного двигуна постійного струму|току| досліджуваного агрегату і записати їх в робочий зошит.

7.1.2 Визначити на стенді місцеположення вимірювальних приладів, навантаження, пускового і регулювальних реостатів, що відносяться до даної схеми; переписати дані вимірювальних приладів з|із| вказівкою цін поділок|поділок,розподілів,поділів| шкали кожного вимірювального приладу. Особливу увагу слід звернути на схему з'єднання |сполучення,сполуки|обмоток машини (Y або ∆) і на позначення на комплекті вимірювальних приладів: фазну або лінійну напругу|напруження| мережі|сіті| він вимірює|виміряє|.

7.1.3 Зібрати|повизбирувати| схему згідно рисунку 7.4.

7.1.4 Зняти і побудувати|спорудити| зовнішні характеристики при

і

а) при чисто активному навантаженні –cosφ =1,0;

б) при змішаному навантаженні –cosφ=0,707 (активна і реактивна складові струму|току| якоря рівні );

в) (по вказівці викладача) – при чисто індуктивному

навантаженні –cosφ≈0.

7.1.5 Зняти і побудувати|спорудити| регулювальні характеристики при і :

а) при чисто активному навантаженні - cosφ₂ =1,0;

б) при змішаному навантаженні - cosφ₂=0,707.

7.1.6 Зняти і побудувати|спорудити| характеристику короткого замикання і .

7.1.7 Зняти і побудувати|спорудити| характеристику холостого ходу при і .

7.1.8 Зняти і побудувати|спорудити| індукційну навантажувальну характеристику при .

7.1.9 За даними дослідів побудувати|спорудити| характеристичний трикутник.

 

7.2 Загальні|спільні| методичні вказівки по проведенню роботи

 

У синхронному генераторі електромагнітна система збудження, що живиться від джерела постійного струму|току|, знаходиться|перебуває| на роторі. На статорі (якорі) розташована|схильна| трифазна обмотка змінного струму|току|. Магнітні опори по подовжній осі d і поперечній осі q обертаючої системи збудження в неявнополюсній конструкції однакові; у явнополюсній конструкції вони різні, це викликає|спричиняє| необхідність роздільного обліку|урахування| по осях відповідних значень струмі|токів|в I_ad і I_aq, ЕРС E_ad і E_aq і еквівалентних їм індуктивних опорів X_ad і X_aq.

Вивчення основних властивостей і характеристик зручніше почати з попереднього розгляду моделі ідеального генератора, принципово відповідного реальному, але|та| поки без урахування другорядних чинників|факторів|. У ідеальному генераторі: 1) активний опір фази обмотки статора (якорі) r_a і індуктивний опір розсіювання X_σa обмотки якоря дорівнюють нулю; 2) магнітні зв'язки лінійні.

При обертанні ротора з|із| частотою обертання n і протіканні по його обмотці струму|току| збудження I_в, в якірній обмотці наводиться основна ЕРС Eo, що змінюється з|із| частотою . У режимі неробочого ходу напруга|напруження| генератора визначається тільки|лише| основною ЕРС Eo.

У режимі навантаження струм |тік|I_a, що протікає по обмотці якоря, створює МРС якоря F_a і відповідний магнітний потік

,

який наводить в обмотці якоря ЕРС

.

У неявнополюсній конструкції результуючі значення взаємодіючих МРС, потоків і відповідних ЕРС

,

,

.

 

У явнополюсній конструкції

,

де I_q іI_d – відповідно поперечна (активна) і подовжня реактивна складові струму |току|якоря I_a.

На рисунку 5.1,а показана схема заміщення, на рисунку 5.1,б і в – векторні діаграми неявнополюсного ідеального генератора при активному і індуктивному навантаженнях, а на малюнку 5.1,г – векторна діаграма явнополюсного генератора при змішаному активно-індуктивному навантаженні без урахування насичення.

Відповідні векторні діаграми реальних синхронних генераторів принципово такі ж, в них лише додатково враховується вплив X_σa:

у неявнополюсних

,

де

у явнополюсних

,

де , .

 

Рисунок 7.1 – Схема заміщення і векторні діаграми синхронних генераторів

Впливом r_a зазвичай|звично| нехтують, а вплив нелінійностей магнітопроводу враховується спеціальними методами.

При експлуатації генераторів найважливішою є|з'являється,являється| зовнішня характеристика . Векторні діаграми дозволяють легко пояснити|тлумачити| зміни зовнішніх характеристик при різному характері|вдачі| навантаження. У ідеальномугенераторі при активному навантаженні із|із| збільшенням струму|току| якоря Ia значення напруги |напруження|Ua трохи підвищується, а в реальних генераторах за рахунок впливу параметрів обмотки якоря і, особливо, нелінійних магнітних зв'язків вихідна напруг|напруження|а U_a при збільшенні струм|току|у якоря I_a знижується (крива 1 на рисунку 7.2,а). При зростанні індуктивного навантаження (крива 2) значення напруги U_a істотно зменшуєть|місткість|ся, а при ємнісній (крива 3) - підвищується.

Дуже частим і практично важливим|поважним| завданням|задачею| регулювання роботи генератора є|з'являється,являється| утримання вихідної напруги|напруження| стабільним при величині, що змінюється, і характері|вдачі| навантаження.

Рисунок 7.2 – Зовнішні і регулювальні характеристики синхронного генератора

 

Забезпечити можна за рахунок відповідного регулювання струму|току| збудження I_B - збільшення при активному, індуктивному або змішаному навантаженнях (криві 1 і 2 на рисунку 7.2,б) або зменшення при ємнісному|місткість| навантаженні (крива 3).

При дослідженні крупних генераторів на місці їх виробництва відсутні реальні можливості|спроможності| для створення|створіння| режимів навантажень, близьких до номінального - немає приводних турбін необхідної потужності і відповідних споживачів активної електричної потужності. Проте|однак| є|наявний| можливість|спроможність| зняти характеристики неробочого ходу і короткого замикання. За допомогою цих експериментальних характеристик можна приблизно змоделювати властивості генератора при навантаженні.

У реальних генераторах вплив насичення магнітопроводу приводить|призводить,наводить| до істотної |суттєвої|нелінійності характеристики неробочого ходу при I_а = 0 і до відповідної зміни їх властивостей при навантаженні. Наближений облік|урахування| такого впливу може бути проведений за допомогою графоаналітичних побудов|шикувань|.

Заздалегідь будують характеристику неробочого ходу в абсолютних одиницях (рисунок 7.3,а).

Якщо ЕРС залишкового намагнічення істотна|суттєва|, то початок координат зміщують вліво на ; положення|становище| точки 0 визначається прямолінійною екстраполяцією характеристики до її перетину з|із| віссю абсцис.

 

Рисунок 7.3 - Допоміжні характеристики синхронного генератора

 

Скореговану характеристику неробочого ходу (крива 1 на рисунку 7.3,б) і зняті характеристики короткого замикання , а також індукційну навантажувальну при незмінному (відповідно криві 2 і 3), будують в одних координатах у відносних одиницях при однаковому масштабі, наприклад: . Для індукційної характеристики навантаження потрібна принаймні одна її точка при . Ліворуч від неї по горизонталі відкладають відрізок , який визначають по характеристиці короткого замикання (крива 2) при . З|із| точки проводять пряму, паралельну початковій лінійній частині|частці| характеристики неробочого ходу (прямій 4) до перетину з|із| кривою1 в точці , з|із| якої опускають перпендикуляр . Трикутник називають реактивним. При переміщенні реактивного трикутника (або ) паралельно самому собі так, щоб точка ковзала по характеристиці неробочого ходу 1, точка опише індукційну характеристику навантаження 3.

По суті характеристика неробочого ходу є|з'являється,являється| окремим випадком сімейства характеристик навантажень при . Величина катета у відповідному масштабі дорівнює добутку ; по величині можна визначити . Катет відповідає струму|току| збудження, компенсуючому розмагнічуючу дію поздовжньої реакції якоря, що становить .

Слід зазначити, що|слід відзначити, що,следует отметить | подібні методи досліджень характеристик використовуються також і для генераторів постійного струму|току|.

Питання для самоконтролю

1 Як провести дослід |дослід|неробочого ходу?

2 Як провести дослід|дослід| короткого замикання?

3 Як зняти зовнішні характеристики?

4 Як зняти регулювальні характеристики?

5 Як користуватися системою відносних одиниць? У чому її переваги?

6 Поясніть|тлумачитимете| вид зовнішніх характеристик при різних значеннях коефіцієнта потужності.

7 Поясніть|тлумачитимете| вид характеристики неробочого ходу.

8 Поясніть|тлумачитимете| вид характеристики короткого замикання.

9 Поясніть|тлумачитимете| вид регулювальних характеристик при різних значеннях коефіцієнта потужності.

10 Як впливає реакція якоря на властивості синхронного генератора в автономному режимі роботи?

11 Показати на прикладі|зразку| дію реакції якоря.

12 Поясніть|тлумачитимете| доцільність і принцип побудови|шикування| реактивного трикутника.

13 Напишіть рівняння ЕРС для неявнополюсного і явнополюсного синхронного генераторів.

14 Що називається реакцією якоря?

Лабораторна робота №8. ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНЕ ВИЗНАЧЕННЯ
ОСНОВНИХ ПАРАМЕТРІВ ТРИФАЗНОГО СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА В АВТОНОМНОМУ РЕЖИМІ РОБОТИ

Мета|ціль| роботи - освоїти методи експериментального визначення основних параметрів синхронного генератора в симетричних і несиметричних режимах, при сталих і перехідних процесах роботи, оскільки відповідні параметри надають|роблять,виявляють,чинять| істотну|суттєву| дію на властивості генератора і сполучених|з'єднаних| з|із| ним електричних мереж|сітей|.

Програма роботи

8.1.1 Ознайомитися з|із| даними заводських щитків синхронного генератора і
привідного двигуна постійного струму|току| досліджуваного агрегату і записати їх в робочий зошит.

8.1.2 Визначити на стенді місцеположення вимірювальних приладів, навантаження, пускових регулювальних реостатів, що відносяться до даної роботи, переписати дані вимірювальних приладів.

8.1.3 Зібрати|повизбирувати| схему згідно |згідно з|рисунку 8.3.

8.1.4 Зняти і побудувати|спорудити| характеристики короткого замикання :

а) двофазного короткого замикання;

б) однофазного короткого замикання.

8.1.5 Зібрати|повизбирувати| схему відповідно рисунку 8.4.

8.1.6 Провести досліди:

а) малого ковзання (для визначення синхронних індуктивних опорів Xd іXq;

б) зворотньо-синхронного обертання (для визначення індуктивного опору зворотної послідовності X₂;

8.1.7 Зібрати|повизбирувати| схему відповідно рисунку 8|згідно з|66.5.

8.1.8 Провести статичний дослід|дослід| (для визначення надперехідних індуктивних опорів по подовжній і поперечній вісями).

8.1.9 Зібрати|повизбирувати| схему відповідно |згідно з| рисунку 8.6.

8.1.10 Провести дослід|дослід| по визначенню опору нульової послідовності.

6.1.11 Визначити з|із| проведених дослідів основні параметри для різних режимів роботи і порівняти їх між собою.

8.1.12 Визначити кратність ударного струму|току| короткого замикання.

8.2 Загальні|спільні| методичні вказівки

У сталому симетричному режимі роботи синхронного явнополюсного генератора для його якоря характерні|вдача| індуктивні опори:

– по поздовжній осі;

– по поперечній осі.

 

Відповідні схеми з'єднань|сполучень,сполук| цих опорів показані на рисунках 8.1, а, б.

На практиці синхронні генератори працюють в режимі навантажень, що динамічно змінюються. Основними небезпечними чинниками|факторами| при цьому є|з'являються,являються| різко зростаюче значення струму|току| в обмотці якоря. Найбільш небезпечні аварійні (або раптові) короткі замикання в лінії електропередачі поблизу виводів|висновків,виведень| генератора.

Сталі струми|токи| таких коротких замикань (симетричних трифазних, а тим більше несиметричних двофазних і однофазных) можуть істотно|суттєвий| перевищувати номінальні значення. Але|та| особливу небезпеку представляють|уявляти| їх сплески в початковий період раптових коротких замикань - т.з. ударні перехідні струми|токи|; вони викликають|спричиняють| появу імпульсних електромагнітних сил, загрозливих цілісності конструкції генератора. Аналіз показує, що при симетричних сталих процесах, в т.ч. і при сталому трифазному короткому замиканні, значення основних параметрів X_dіX_q залишаються практично такими ж, як і в нормальному режимі навантаження. Виникнення в несиметричних режимах підвищених значень струмів|токів|, а також сплесків перехідних струмів|токів| (при значеннях основний ЕРС Е₀ і напруги|напруження| не перевищуючих номінальні) свідчить, що основною причиною зростання струмів|токів| слід вважати|лічити| відповідну зміну параметрів генератора. Тому їх аналіз і експериментальне дослідження представляють|уявляють| значний практичний інтерес, оскільки дозволяють оцінити і навіть розрахувати аномальні режими в генераторі і електричних мережах|сітях|, а також вибрати відповідні заходи захисти і управління.

При сталому симетричному короткому замиканні опір кола|цепу|, де діє ЕРС Е₀, визначається в основному індуктивним опором кола|цепу| якоря, оскільки для крупних генераторів можна рахувати r_а ≈0.Таким чином|зображенням|, при короткому замиканні опір в колі|цепі| якоря є|з'являється,являється| практично індуктивним, тобто в генераторі діє тільки|лише| поздовжня розмагнічуюча реакція якоря; магнітне коло|цеп| при цьому ненасичене і струм |тік|I_ak змінюється пропорційно струму|току| збудження. Рівняння рівноваги ЕРС при Ua =0 набуває вигляду

,

де амплітудне значення струму|току| якоря

Звичайно|звичний| синхронний індуктивний опір виражають|виказують,висловлюють| у відносних одиницях по відношенню до базового опору

,

 

 

тобто

; .

 

Величину, зворотну , називають відношенням|ставленням| короткого замикання

Його величина характеризує кратність струму|току| сталого короткого замикання по відношенню до номінального. Для неявнополюсних синхронних ВКЗ = 0,5 -1,0, для явнополюсних ВКЗ = 0,8 - 1,8.

При раптовому симетричному короткому замиканні магнітний опір по поздовжній вісі різко збільшується екрануючою дією практично короткозамкнених обмоток ротора - обмоток збудження і демпферною (заспокійливою). Ці процеси істотно|суттєвий| залежать від моменту початку короткого замикання; вони можуть викликати|спричиняти| значні сплески аперіодичної складової в перехідному струмі|току|. При цьому основні процеси істотно|суттєвий| відрізняються від процесів при сталому короткому замиканні. Екрануюча дія короткозамкнених обмоток збудження і демпферної витісняє поздовжній потік якоря Ф_ad з|із| внутрішньої зони на зовнішні шляхи|колії,дороги| розсіювання цих обмоток, по суті різко збільшуючи магнітний опір потоку якоря. Таким чином, еквівалентні індуктивні опори по шляхах |коліях,дорогах|розсіювання обмотки збудження Х_σв і по шляхах |коліях,дорогах|розсіяння демпферної обмотки X_σg зменшують загальний |спільний|індуктивний опір по поздовжній осі з X_|із|ad до X^’’_d, тобто відповідають їх паралельному включенню з X_ad, як показано на рисунку 8.2, а. Для поперечної складової потоку якоря відповідні зміни пов'яза|лише|ні тільки з екрануючою дією демпферної обмотки (рисунок 8.2,б). Опори X^’’_dі X^’’_q називають надперехідними. Зменшення цих опорів в порівнянні з їх синхронними значеннями |призводить,наводить|приводить до того, що амплітудне значення виникаючого ударно|току|го струму може в багато р|та|азів (але не більш, ніж в 15 разів на вимогу стандартів) перевищувати амплітуду номінально|току|го струму. Активні опори обмоток мало впливають на амплітудне значення ударног|току|о стру|та|му, але вони сприяють |затуханню|загасанню аперіодичних складових і перехо|току|ду струму I_ak від ударного до сталого значення. Несиметричні сталі режими роботи при двофазному і однофазному коротких замиканнях традиційно аналізуються за допомогою розкладання несиметричних систем|токів| струмів на три системи симетричних складових - пряму, зворотну і нульову. Індуктивні опори для прямої послідовності відповідають симетричним сталим режимам. Для визначення індуктивних опорів зворотної послідовності X₂ і нульової послідовності X₀ використовуються спеціальні методи.

Магнітне поле струмів|токів| зворотної послідовності індукують в обмотках збудження і демпферній обмотці на роторі ЕРС подвійної частоти і відповідні струми|токи|. Вони діють розмагнічуючи на основне поле подібно до того, як діють вторинні|повторні| струми|токи| в трансформаторі при короткому замиканні, витісняючи результуюче поле на шляху |колії,дорозі|розсіювання обмоток збудження і демпферною. Таким чином індуктивний опір зворотної послідовності X₂ визначається їх надперехідними значеннями. При збігу осі зворотньообертального поля з поз|із|довжньою віссю d

,

а при збігу з|із| поперечною віссю q

Cереднє значення визначається як

.

МРС системи струмів|токів| нульової послідовності співпадають|збігаються| за часом у всіх

трьох фазах, зрушених на третину періоду в просторі. Тому потік основної гармонійної від струмів|токів| нульовій послідовності дорівнює нулю.