Лабораторная работа №5 исследование трехфазной синхронной машины

Цель работы. Исследование синхронной трехфазной машины в генераторном режиме.

Содержание работы. Работа включает исследование синхронного генератора с электромагнитным возбуждением при работе на пассивную нагрузку.

В ходе исследования синхронного генератора проводятся следующие расчеты:

• снятие угловой характеристики генератора;

• снятие внешней (нагрузочной) и рабочих характеристик генератора при активной нагрузке;

• снятие внешней (нагрузочной) и рабочих характеристик генератора при активно-индуктивной нагрузке;

• снятие внешней (нагрузочной) и рабочих характеристик генератора при активно-емкостной нагрузке.

Порядок проведения лабораторной работы.

Рассмотрим синхронную машину со следующими параметрами:

• тип: 150HP

• явнополюсный ротор;

• полная мощность ;

• действующее значение линейного напряжения ;

• частота ;

• ток возбуждения ;

• активное сопротивление статорной обмотки , индуктивность рассеяния и индуктивности статорной обмотки по осям d и q .

• активное сопротивление обмотки возбуждения и индуктивность ;

• активное сопротивление демпферной обмотки и ее индуктивности по оси d , и по оси q , ;

• момент инерции , коэффициент вязкого трения и число пар полюсов p=2.

Виртуальная лабораторная установка включает в себя:

• исследуемую трехфазную синхронную машину Synchronous Machine SI Fundamental из библиотеки SimPowerSysytems/Machines;

• блок для измерения параметров машины из библиотеки SimPowerSysytems/Machines;

• трехфазную нагрузку 3-Phase Parallel RLC-Load из библиотеки SimPowerSysytems/Elements;

• блоки Signal RMS для измерения действующего значений напряжения на нагрузке из библиотеки SimPowerSysytems/Extra Library/Measurements;

• блок Step и Constant из библиотеки Simulink/Sources.

Имитационная модель синхронного генератора приведена на рис. 5.1

Угловая характеристика синхронной машины представляет собой зависимость момента на валу машины от электрического угла между осью магнитного поля и осью d ротора.

Снятие угловой характеристики генератора производится на модели рис. 5.1 при изменении активной мощности нагрузки от 0 до 1.6 от номинальной мощности генератора с шагом 0.2. Коэффициенты при реактивных мощностях равны нулю.

Для каждого значения активной мощности осуществляется моделирование. При проведении исследований заполняется таблица 5.1.

Таблица 5.1

Измерения			Вычисления
, [Вт]	, [рад/c]	, [град]	M [Нм]

Момент на валу генератора вычисляется по формуле .

По результатам расчетов строится зависимость .

Снятие внешней и рабочих характеристик генератора при активной нагрузке производится при изменении активной мощности нагрузки от от номинальной с шагом .

По данным измерений заполняется таблица 5.2.

Таблица 5.2

Измерения					Вычисления
, [Вт]	, [Вт]	, [рад/с]	, [Вт]	, [В]		, [A]

Вычисления производятся по формулам:

, .

По результатам измерений и вычислений строится внешняя характеристика и рабочие характеристики .

Снятие внешних характеристик при активно-индуктивной и активно-емкостной нагрузки производятся при изменении мощности нагрузки с учетом .

По результатам измерений заполняется таблица вида 5.2 и строятся внешние характеристики на том же графике, на котором построена внешняя характеристика предыдущего опыта.

Содержание отчета

1. Исходные данные исследуемой синхронной машины.

2. Схема модели и описание виртуальных блоков.

3. Угловая характеристика генератора.

4. Внешние характеристики генератора при различных коэффициентах мощности нагрузки.

5. Рабочие характеристики генератора.

Варианты заданий

№	Тип машины	Ном. момент, Н м	Число пар полюсов	Число фаз	Сопрот. фазы, Ом	Электр. магнит. пост., с	Ток КЗ, А	Момент КЗ, Н м	Скорость ХХ, об/мин	Момент инерции, кг м2
1	ДБМ59-0.04-2-2	0.04	4	2	32	0.2	0.84	0.08	2440	5.5e-6
2	ДБМ50-0.04-4-2	0.04	4	2	8	0.2	3.25	0.16	4880	5.5e-6
3	ДБМ70-0.16-1-2	0.16	8	2	16.8	0.3	1.62	0.39	987	5.5e-6
4	ДБМ70-0.16-2-2	0.16	8	2	4.2	0.3	6.38	0.77	1975	7.0e-5
5	ДБМ100-0.4-0.6-2	0.4	8	2	10.8	0.4	2.45	0.84	690	7.0e-5
6	ДБМ100-0.41-2-2	0.4	8	2	2.7	0.4	9.8	1.67	1390	2.7е-4
7	ДБМ120-1-0.2-2	1	8	2	21.65	0.6	1.25	1.19	240	2.7е-4
8	ДБМ120-1-0.4-2	1	8	2	0.4	0.6	5.0	2.38	485	1.0е-3
9	ДБМ120-1-0.8-2	1	8	2	1.44	0.6	18.8	4.47	970	1.0е-3
10	ДБМ120-1.6-0.4-3	1.6	8	2	2.23	0.4	8.1	4.2	473	1.5е-3
11	ДБМ150-4-0.3-2	4	8	2	2.82	1.2	9.6	6.7	323	1.5е-3
12	ДБМ150-4-0.6-2	4	8	2	0.72	1.2	37.5	13.1	646	3.0е-3
13	ДБМ150-4-1.5-2	4	8	3	0.05	1.2	34.0	47.3	1750	3.0е-3
14	ДБМ185-6-0.2-2	6	8	2	2.64	1.4	10.2	11.5	195	9.0е-3
15	ДБМ185-6-0.4-2	6	8	2	0.66	1.4	41.0	23.1	390	9.0е-3
16	ДБМ185-16-0.15-2	16	8	2	1.46	2.1	18.4	28	143	15e-3
17	ДБМ185-16-0.3-2	16	8	2	0.37	2.1	73.8	56	286	15e-3
18	ДБМ40-0.01-0.3-2	0.01	4	3	9.3	0.03	1.93	0.05	9150	15e-3
19	ДБМ63-0.06-3-2	0.06	8	2	16.6	0.05	1.63	0.13	2950	7e-5
20	ДБМ63-0.16-2-2	0.16	8	2	10	0.07	2.7	0.3	2040	2.7e-4
21	ДБМ63-0.16-2-3	0.16	8	3	6.6	0.05	2.7	0.36	1900	2.7e-4
22	ДБМ105-0.4-0.75-3	0.4	8	3	5.2	0.09	3.46	0.92	965	1e-3
23	ДБМ108-0.6-1-2	0.6	8	2	4.3	0.14	6.3	1.62	917	1.5e-3
24	ДБМ105-0.6-0.5-3	0.6	8	3	6.6	0.1	2.7	1.17	600	1.5e-3

Вопросы для самопроверки

1. Укажите название и значения параметров блоков источника питания, синхронной машины.

2.Каким образом для синхронного генератора в имитационной модели задается нагрузка?

3. Каким образом для синхронного двигателя в имитационной модели задается нагрузка?

4. При каких условиях производится исследование угловой характеристики.

5. При каких условиях производится исследование характеристики холостого хода и регулировочных характеристик синхронного генератора?