Синхронные машины. Определение сопротивления обмотки якоря в относительных единицах по техническим данным синхронного генератора

Содержание работы

1. Определить сопротивления обмотки якоря в относительных единицах по техническим данным синхронного генератора.
2. По техническим данным и нормальной характеристике холостого хода начертить реактивный треугольник и определить реактивный треугольник и определить МДС возбуждения, эквивалентную МДС якоря ( МДС якоря приведённую к обмотке возбуждения), при нормальном токе якоря генератора.
3. Определить ток возбуждения, обеспечивающий работу генератора при номинальных: нагрузке, напряжении, коэффициенте мощности, и превышение напряжений генератора при сбросе нагрузки.

Таблица 1. – Технические данные трёхфазного синхронного генератора.

Схема обмотки якоря – звезда. Ток якоря отстающий.

1. Определение сопротивлений обмотки якоря в относительных единицах.

В качестве базисных величин тока и напряжения якоря принимаем их номинальные фазные значения.

U_б = U_НФ                                                                                                                                         (1.1)

U_НФ =В                                                                                                   (1.2)

U_б = 9104,05 В

I_б = I_НФ                                                                                                                                            (1.3)

I_НФ =А                                                                     (1.4)

I_б = 6606,11 А

Определим базисное сопротивление.

 Ом                                                                                                    (1.5)

Определим индуктивное сопротивление рассеяния обмотки якоря.

 о.е.                                                                                                       (1.6)

Определим продольное синхронное сопротивление обмотки якоря.

 о.е.                                                                                                       (1.7)

Определим поперечное синхронное сопротивление обмотки якоря.

 о.е.                                                                                                       (1.8)

2. Определение приведённой к обмотке                                                                             возбуждения МДС якоря при номинальном токе.

Приведённую к обмотке возбуждения МДС якоря F_*afн при номинальной нагрузке определяем из реактивного треугольника (треугольника короткого замыкания) синхронной машины.

Начертим нормальную характеристику холостого хода (х.х.х.) F_*f = f(F_*f) для явнополюсной машины – гидрогенератора (Рис. 1)

 3. Определение тока возбуждения при нормальной нагрузке и превышение напряжения при сбросе нагрузки

Ток возбуждения I_*fн или МДС возбуждения F_*fн при номинальной нагрузки генератора определяют по диаграмме напряжений и МДС неявнополюсного синхронного генератора с учётом насыщения магнитной цепи (диаграмма Потье). Активное сопротивление обмотки якоря r_*   принимаем равным нулю. Диаграмму Потье чертим по уравнениям

                                                                                                                        (3.1)

                                                                                                                                (3.2)

где     - ток и напряжение обмотки якоря;

 - индуктивное сопротивление рассеяния фазы обмотки якоря;

E_*r - ЭДС, индуктируемая в обмотки якоря результирующим магнитным потоком машины;

F_*f - МДС обмотки возбуждения;

F_*аf – МДС якоря, приведённая к обмотке возбуждения (МДС возбуждения, эквивалентная МДС якоря);

F_*r – результирующая МДС генератора.

Начертим (Рис. 2) нормальную характеристику холостого хода F_*f = f (F_*f) по данным табл. 2 для гидрогенератора. Масштабы изображаемых напряжений и токов принимаем такие же как в п.2.

Из начала координат О начертим вектор номинального напряжения . При номинальной нагрузке генератора вектор номинального тока якоря отстаёт по фазе от вектора напряжения  на угол φ_н. Для определения угла φ_н начертим дугу окружности произвольного радиуса (Рис. 2).

На оси ординат отмерим отрезок Оа = Rсоsφ_н = мм. Из точки а проведём прямую, параллельную оси абсцисс, до пересечения с дугой окружности в точке d. Прямая, проходящая через точку d и начало координат О, определяет направление вектора тока якоря I_*Н. Длину вектора I_*Н выбираем произвольно.

В результате графического решения уравнения напряжений (3.1) определяем ЭДС E_*r. Для этого из конца вектора U_*Н проводим перпендикуляр вектору тока якоря I_*Н вектор падения напряжения на индуктивном сопротивлении рассеяния jx_*σ I_*Н в масштабе напряжения. Для I_*Н = 1

jx_*σ I_*Н = jx_*σ. Соединяем начало координат О с концом вектора jx_*σ I_*Н (точка в), определяем ЭДС E_*r, которая равна 1,06 о.е..

На оси ординат от точки О в масштабе напряжения отмеряем отрезок ОК равный ЭДС E_*r и проводим линию ОК = соnst до пересечения с х.х.х. в точке L. Из точки L опускаем перпендикуляр на ось абсцисс. Отрезок ОМ равен результирующей МДС F_*r.

Из точки М под углом φ_н + γ к прямой МL проводим отрезок МN равный МДС F_*afн найденной в п.2. Точку Т переносим радиусом ОN на ось абсцисс. Отрезок ОР равен МДС F_*fн или току I_*fн обмотки возбуждения, обеспечивающим работу генератора в номинальном режиме.

Если при неизменном токе возбуждения генератора отключить нагрузку, то напряжение обмотки якоря возрастёт до Е^′_*f (рис.2). Превышение напряжения при сбросе нагрузки

∆U_* = Е^′_*f – U_*Н = Е^′_*f – 1                                                                                                              (3.3)

∆U_* =  0,27 о.е.

F_*r  = 1,1 о.е.

I_*fн = F_*fн = 1,7 о.е.