Этапы выполнение задания.

1.Рассчитать коэффициенты модели и набрать модель в программе Matlab.

2.Поскольку модель СМ без демпферных контуров, то пуск до подсинхронной скорости 0.95 осуществляется с помощью дополнительного двигателя.

3.При достижении подсинхронной скорости момент пускового двигателя обнуляется и в обмотку возбуждения подаётся постоянный ток. Напряжение возбуждения необходимо взять порядка 10В.

4. Пуск синхронной машины возможно осуществить от преобразователя частоты. Рассчитать режим частотного пуска.

5.После окончания переходного процесса втягивания в синхронизм приложить к валу двигателя момент статической нагрузки.

6.Помимо скорости просмотреть графики переходных процессов:

7. Отчёт должен содержать

1. Название и цель работы.

2. Схему модели и расчёт её коэффициентов.

3. Графики координат: .

4. Контрольные вопросы.

1. Выделите на структурной схеме каналы управления СД.

2. Найдите все перекрёстные связи и определите основные из них.

3. Почему нет перекрёстных связей между каналами управления и .

4. За счёт какой составляющей своего электромагнитного момента СМ при пуске вхолостую может втягиваться в синхронизм на подсинхронной скорости даже без подачи напряжения на обмотку возбуждения.

7. Система асинхронный двигатель – источник питания соизмеримой мощности

(Моделирование системы асинхронный двигатель - источник питания

Соизмеримой мощности)

Электрическая система состоит из источника трёхфазной ЭДС, линии передачи, понижающего трансформатора и асинхронного двигателя, подключенного к вторичной обмотке трансформатора. Цель работы состоит в изучении переходных процессов в данной системе при изменении режимов работы асинхронной машины.

Расчёт параметров трансформатора. Для каждого трансформатора известны следующие параметры (каталожные данные): номинальная мощность, ВА; номинальные линейные напряжения обмоток высокого и низкого напряжений, В; активные потери холостого хода, Вт; ток холостого хода, ; потери короткого замыкания, Вт; напряжение короткого замыкания, . По этим данным можно определить все параметры схемы замещения трансформатора.

Индуктивное сопротивление намагничивающей ветви Т-образной схемы замещения равно

. (1)

Активное сопротивление магнитных потерь

. (2)

Активное и реактивное сопротивления трансформаторов находят по формулам

, (3)

. (4)

Коэффициент трансформации

. (5)

Cправедливы соотношения

; . (6)

Можно приинять , . Тогда активное сопротивление фазы первичной обмотки и реактивное сопротивление рассеяния первичной обмотки равны

; . (7)

Активное сопротивление фазы вторичной обмотки и реактивное сопротивление рассеяния вторичной обмотки равны

; . (8)

Для определения индуктивностей пользуются формулами

; ; , (9)

где круговая частота сети.

Однако параметры трансформаторов часто задаются в относительных единицах. Рассмотрим переход от именованных единиц измерения параметров к их относительным значениям.

Рассчитываются базовые сопротивления и индуктивности для первичной обмотки

; (10)

и для вторичной обмотки трансформатора

; . (11)

Далее определяются относительные значения параметров трансформатора по соотношениям

; ; ; ; ; . (12)

В результате расчёта получается, что и . Величины, рассчитанные по (12), заносятся в блок математической модели двухобмоточного трансформатора.

Расчёт параметров асинхронной машины. Параметры модели рассчитываются по паспортным данным (Справочник по асинхронным машинам серии 4А). Для двигателей указанной серии частота питающей сети и фазное напряжение равны: Гц, . Рассчитывается номинальный ток статора, номинальная угловая скорость вращения вала двигателя, номинальный момент и базовое сопротивление:

(13)

Определение параметров АД:

, (14)

где - относительные активные и индуктивные сопротивления АД по справочнику; - синхронная частота вращения ротора.

В блок математической модели асинхронной машины заносятся следующие параметры в именованных единицах . Полная мощность равна

. (15)

Ниже приведены таблицы соответствия обозначений параметров в данном расчёте и в пакете SimPowerSystems.

Двухобмоточный трансформатор (Three-phase Transformer (Two Windings))

Асинхронная машина (Asynchronous Machine SI Units)

Работа состоит из следующих этапов.

1. Из таблицы технических данных, помещённой в приложение, выбрать трансформатор с напряжением первичной обмотки (ВН) 6300В. По каталожным данным рассчитать параметры трансформатора и занести их в окно блока Three-phase Transformer (Two Windings). Использовать методику расчёта приведенную выше.

2. Выбрать асинхронную машину (АМ) с короткозамкнутым ротором из справочника по асинхронным машинам серии 4А, мощность которой будет составлять 80-90 % от мощности трансформатора. Рассчитать параметры АМ и занести их в окно блока Asynchronous Machine SI Units.

3. Из второй таблицы приложения выбрать кабель с медными жилами соответствующего сечения. По известным сопротивлениям и проводимости рассчитать параметры, которые требуется ввести в окно блоков PI Section Line.

4. Построить электрическую систему по непосредственным указаниям преподавателя.

5. Исследовать режим прямого пуска АМ с последующим набросом номинальной нагрузки. Как меняется напряжение питания статорных обмоток при изменении режимов работы АМ (пуск, холостой ход, работа под нагрузкой).

6. Изменяя длину кабельной линии, соединяющей источник трёхфазной ЭДС с первичной обмоткой трансформатора, исследовать влияние параметров линии передачи на напряжение в конце линии.

7. Изучить воздействие величины емкости конденсаторов подключенных к зажимам статора АМ на значение напряжения и тока вторичной обмотки трансформатора.

Величину и характер реактивной мощности во вторичной обмотке можно оценить по составляющим вектора тока в осях координат, ориентированных по вектору напряжения.

Проекции вектора напряжения вторичной обмотки на оси и направляющие синус и косинус определяются по формулам

; ; ; (16)

; . (17)

Проекции вектора тока вторичной обмотки трансформатора на оси вычисляются по выражениям, аналогичным (16), а именно

; . (18)

Перевод проекций вектора тока из осей координат в оси x,y, направленные по вектору напряжения , осуществляется по следующим формулам

; . (19)

Если реактивная составляющая тока вторичной обмотки трансформатора , то вектор тока отстаёт от вектора напряжения и коэффициент мощности имеет индуктивный характер. При этом чем меньше отрицательное значение , тем меньше будет коэффициент мощности. Если , то в результате увеличения емкости батареи конденсаторов произошла перекомпенсация, ток опережает напряжение и коэффициент мощности приобретает емкостной характер. При вектор тока совпадает с вектором напряжения и коэффициент мощности вторичной обмотки трансформатора равен единице.