3 Методические указания к расчету характеристик в режиме автономной работы

3.1 Определить базисные значения тока якоря I_aб, тока возбуждения I_вб, напряжения U_б, сопротивления Z_б, мощности S_б по соотношениям

; (обмотка статора соединена в звезду)

3.2 Рассчитать в относительных единицах параметры синхронной машины

3.3 Построить в относительных единицах нормальную характеристику холостого хода (ХХХ) E_0*=f(I_в*) по данным таблицы 3.1 (см. рис. 3.1).

Таблица 3.1

Iв*=Fи*	0,5	1,0	1,5	2,0	2,5
E0*	0,58	1,0	1,21	1,33	1,4

При построении рекомендуется выбрать масштаб ЭДС - 100 мм в одной относительной единице, масштаб тока возбуждения (МДС) - 50 мм в одной относительной единице.

3.4. Построить в относительных единицах ненасыщенную характеристику холостого хода (прямая 2 на рис. 3.1). Прямая может быть проведена по следующим 2 точкам: 1 - начало координат, 2 точка имеет координаты - F_в*=1, Е_0*=1,16.

3.5. Построить характеристику короткого замыкания I_к*=f(I_в*) (прямая 3 на рис. 3.1). Прямая может быть проведена по следующим 2 точкам: 1 - начало координат; 2 - точка имеет координаты F_в*=1, I_к*=I_кн*=1,16/x_d*. Масштаб тока якоря - 100 мм в относительной единице.

3.6. Вычислить отношение короткого замыкания (ОКЗ) по соотношению

.

3.7. Вычислить ток установившегося короткого замыкания, если оно произошло при холостом ходе генератора при I_в=I_в0, по соотношению

.

3.8. Вычислить ударный ток внезапного КЗ, если оно произошло при холостом ходе генератора при I_в=I_в0 по соотношениям

.

3.9 Определить МДС обмотки возбуждения F_ан*, эквивалентную МДС реакции якоря, при номинальном токе якоря по соотношению

,

где F_вк* находится по характеристике короткого замыкания для тока I_к*=1.

3.10 Вычислить номинальный вращающий момент приводного двигателя по формуле (Нм)

где Р_1н - полезная мощность двигателя, являющаяся потребляемой мощностью генератора, Вт;

р - число пар полюсов.

3.11. Построить диаграмму Потье для номинального режима в относительных единицах в следующей последовательности (рис. 3.2):

1) Отложить вектор тока якоря в выбранном масштабе (100 мм).

2) Под заданным углом _н отложить вектор в масштабе ЭДС (100 мм).

Рис. 3.1 Характеристики холостого хода и короткого замыкания

1 - насы­щенная характеристика холостого хода,

2 - ненасыщенная характеристика холостого хода,

3 - характеристика короткого замыкания

Рис. 3.2. Диаграмма Потье для номинального режима

При индуктивной нагрузке

3) Отложить вектор R_*I_* в масштабе ЭДС (в машинах с S_н>20 кВА этим падением напряжения обычно пренебрегают).

4) Отложить вектор (ЭДС рассеяния обмотки якоря) в масштабе ЭДС).

5) В соответствии в уравнением замыкающий вектор будет представлять ЭДС Е_* от результирующего потока в воздушном зазоре.

6) По найденной величине Е_* с помощью ХХХ найти значение результирующей МДС F_* и отложить его под опережающим углом 90 к вектору ( в том же масштабе, что и на ХХХ),

7) От конца вектора отложить вектор - (значение F_ан* определено в п. 3.9).

8) В соответствии с уравнением замыкающий вектор будет представлять МДС возбуждения для номинального режима .

3.12. Определить номинальный ток возбуждения I_{в ном} в абсолютных единицах по выражению

.

3.13. По МДС возбуждения F_вн* с помощью ХХХ найти ЭДС холостого хода Е_0* и определить номинальное изменение напряжения:

.

3.14. Построить диаграмму Потье в относительных единицах при емкостном характере нагрузки для I=I_ном, cos=cos_н (рис. 3.3) в последовательности, изложенной в п. 3.11, и определить ток возбуждения и изменение напряжения по формулам в п.п. 3.12 и 3.13.

Рис 3.3. Диаграмма Потье при емкостной нагрузке

3.15 Для определения точек регулировочной характеристики I_в=f(I) при U=U_ном=const, cos=cos_н= const построить диаграммы Блонделя для нескольких значений тока якоря I_* (0,4; 0,7; 1) в следующей последовательности (рис. 3.4):

1) Векторы построить так, как указано в п. 3.11.

2) В направлении вектора из его конца отложить отрезок , равный x_aq*I_*. Проведя луч , получить направление вектора ЭДС холостого хода и угол .

3) Из точки А опустить перпендикуляр на отрезок . В соответствии с уравнением отрезок , а отрезок , ЭДС от результирующего потока по продольной оси.

4) По полученному значению по ХХХ найти результирующую МДС по продольной оси и отложить вектор под опережающим углом 90 к вектору .

Рис. 4.1. Диаграмм Блонделя при емкостной нагрузке

5) Продлить линию в направлении, перпендикулярном в сторону отставания от вектора и из конца вектора опустить на это направление перпендикуляр. Отрезок .

6) Вычислить составляющую МДС обмотки возбуждения F^_ad*, эквивалентную продольной составляющей МДС реакции якоря, по выражению , где F_ан* по п. 3.9. Вектор совпадает по направлению с током .

7) От конца вектора отложить вектор - . В соответствии с уравнением замыкающий вектор будет представлять МДС возбуждения .

3.16 Полученные из диаграмм данные занести в таблицу 3.2 и по данным таблицы построить график .

Таблица 3.2

I	о.е.	0	0,4	0,7	1
	А	0			Iнф
Iв	о.е.	1
	А	Iв0			Iвн

При заполнении таблицы использовать соотношения I_в*=F_в*, I_в=F_в*I_в0, I=I_*I_нф.

3.17 Для номинального тока возбуждения I_вн по ненасыщенной характеристике холостого хода найти Е_{0 ненас*} (для использования при построении угловой характеристики) и по насыщенной ХХХ Е_{0 нас*} (для построения внешней характеристики).

3.18 Рассчитать точки внешней характеристики U=f(I) при I_в=I_вн=const, cos=cos_н=const с помощью диаграмм Блонделя, построенных в последовательности, изложенной в п. 3.16. Результаты расчета занести в таблицу 3.3 и по данным таблицы построить график U=f(I).

Таблица 3.3

I	о.е.	0	0,4	0,7	1
	А				Iнф
U	о.е.	Е0 нас*			1
	В				Uнф

При заполнении таблицы использовать соотношения I=I_*I_нф, U=U_*U_нф. Данные для двух режимов (номинальной нагрузки и холостого хода) определены из диаграммы, построенной для номинального режима в п. 3.17. Напряжения для токов I_*=0,4 и I_*=0,7 определяются методом последовательных приближений. Необходимо задаться для каждого тока двумя-тремя значениями напряжений в диапазоне 1Е_{0 нас*} и для каждого из них построить диаграмму Блонделя и определить ток I_в*=F_в*. Затем построить зависимость U_*=f(I_в*) и по ней для тока I_в*=I_вн из табл. 3.2 определить напряжение. Диапазон для поиска напряжений можно сузить, если эти напряжения определить из ориентировочной внешней характеристики, построенной по двум точкам - ХХ и номинальная нагрузка.