Дайте відповіді на ці запитання самостійно

1. Як визначається електромагнітна потужність будь-якої електричної машини?

2. Чому є необхідність визначати електромагнітну потужність синхронної машини через кут вильоту ротора?

3. Вивести, користуючись спрощеною векторно-потенціальною діаграмою неявнополюсного генератора, формулу його електромагнітної потужності (моменту).

4. Зобразити кутову характеристику синхронного неявнополюсного генератора і пояснити на ній характерні точки.

5. Що слід розуміти під статичним перевантаженням синхронного генератора, і в яких межах лежить ця величина у неявнополюсних машин?

6. Вивести формули електромагнітних потужності та моменту явнополюсного синхронного генератора.

7. Пояснити природу виникнення основного та додаткового (реактивного) електромагнітних моментів явнополюсної синхронної машини.

8. Зобразити і пояснити кутову характеристику явнополюсного синхронного генератора.

9. Пояснити природу виникнення синхронізуючої потужності (моменту) синхронної машини при паралельній роботі з мережею.

10. Зобразити залежність питомої синхронізуючої потужності (моменту) від кута вильоту ротора q і пояснити її.

САМОСТІЙНА РОБОТА 7

СР 7.1 ЗАВДАННЯ НА РОБОТУ

Для трифазних синхронних генераторів (неявнополюсних, варіанти 5, 12, 16, 18, 23 та 26 і явнополюсних в решті варіантів) за даними табл. 5 побудувати перебудовану або спрощену, в залежності від типу генератора, векторно-потенціальну діаграму для однієї фази і розрахувати, користуючись нею, такі величини: фазну напругу U_1ф, фазний струм I_ф, реактивні опори по повздовжній та поперечній осях Х_d, Х_q у іменованих одиницях, кут між струмом та напругою φ₁, кут вильоту ротора θ, струм навантаження I₁, реактивну та активну складову струму навантаження I_q, I_d, ЕРС генератора в режимі НХ E₀, електромагнітну потужність P_ем, електромагнітний момент М_ем, коефіцієнт навантаження β, втрати НХ Р₀, додаткові втрати Р_д, втрати на збудження Р_з, загальні втрати ΣР,ККД η генератора, потужність привідного двигуна P₁ та момент привідного двигуна M₁.

Таблиця 7.1 – Дані синхронних генераторів.

Вар.	Sном , кВА	Uном , кВ	Хd *(Хс *), в.о.	Хq *, в.о.	сos j1, в.о.	y, ^0ел.	р, пар	р0 , % від Pном	рдод , % від Pном	рз , % від Pном
		10,50	1,32	0,78	0,94			2,0	0,47	6,1
		10,50	0,95	0,60	0,75			2,3	0,50	5,9
		3,51	0,98	0,74	0,90			2,2	0,52	6,3
		0,40	1,30	0,97	0,90			3,0	0,60	6,0
		6,60	0,95	-	0,86			2,8	0,38	5,6
		6,60	1,08	0,88	1,00			2,5	0,60	5,5
		6,60	1,02	0,80	0,82			2,1	0,48	6,1
		6,30	1,77	0,77	0,87			2,0	0,47	5,5
		6,60	0,91	0,56	0,79			1,9	0,45	5,3
		0,69	1,05	0,80	0,80			2,1	0,49	5,9
		0,40	2,10	1,30	0,87			2,2	0,50	6,0
		10,50	1,25	-	0,82			2,9	0,41	5,8
		3,15	2,20	1,90	0,77			3,0	0,64	5,0
		18,20	0,97	0,61	0,87			2,0	0,45	5,1
		0,66	3,10	2,70	0,70			2,1	0,61	7,0
		10,50	1,30	-	0,89			3,2	0,45	6,1
		18,20	0,40	0,20	0,75			2,5	0,51	6,3
		18,20	1,05	-	0,91			3,3	0,40	5,7
		10,50	1,10	0,70	0,95			2,8	0,60	6,3
		21,20	0,30	0,19	0,97			2,1	0,50	5,4
		10,50	0,93	0,60	0,81			2,7	0,60	6,0
		18,20	0,45	0,30	0,90			1,8	0,38	5,6
		10,50	0,90	-	0,95			3,2	0,60	6,3
		6,60	0,90	0,60	0,88			2,5	0,42	6,0
		10,50	1,01	0,61	0,85			2,6	0,50	6,1
		6,60	1,20	-	0,88			3,5	0,55	6,0
		3,15	1,10	0,80	0,70			1,9	0,45	5,7
		3,15	0,90	0,63	0,94			2,1	0,51	6,1
		5,46	1,30	0,93	0,73			2,1	0,45	6,0
		6,60	1,35	1,02	0,87			2,1	0,77	5,9

Примітка. Додаткові втрати р_дод включають також і втрати від пульсацій у полюсних наконечниках Р_п Частота мережі живлення f₁ = 50 Гц.

СР 7.2 ПРИКЛАД ВИКОНАННЯ САМОСТІЙНОЇ РОБОТИ 7

Таблиця 7.2 – Дані варіанта

Вар.	Sном , кВА	Uном , кВ	Хd *(Хс *), в.о.	Хq *, в.о.	сos j1, в.о.	y, ^0ел.	р, пар	р0 , % від Pном	рдод , % від Pном	рз , % від Pном
		10,50	0,97	0,53	0,8			2,1	0,46	5,1
		10,50	0,97	-	0,8			2,1	0,46	5,1

7.1 Визначається фазна напруга обмотки статора, сполученої за схемою зірка (обидва варіанти), В

U_ф = U _ном /

U_ф = 10,5_*10³/ = 3637 = 6062.

7.2 Визначається номінальний та фазний струм обмотки статора (обидва варіанти), А

І_1ном = І_1ф = S_ном /( _* U_ном)

І_1ном = І_1ф = 6500/( _*10,5) = 357.

7.3 Визначається згідно (5.25) та (5.26) синхронні індуктивні опори в іменованих одиницях (обидва варіанти), Ом

X_q = U_{1ф *} X_{q *}/ І_1ф

X_q = 6062_*0,53/357 = 9;

X_d = U_{1ф *} X_{d *}/ І_1ф

X_d = X_c = 6062_*0,97/357 = 16,5.

7.4. Для варіанта 31 будується перетворена векторна діаграма ЕРС (рис. С.7.1): під кутом y до осі q відкладається в масштабі струму вектор O D – фазний струм І_1ф, а під кутом j₁ = arccos (cos j₁) = 36,9 ⁰ до нього, відкладається в масштабі напруги (ЕРС) вектор O С – фазна напруга U_ф. З точки С паралельно осі d відкладається в масштабі напруги (ЕРС) вектор СВ – ЕРС поперечної осі Е_q, а із точки В по осі q відкладається в масштабі напруги (ЕРС) вектор ВA – ЕРС поздовжньої осі Е_d, вектор Е₀ і є шукане значення ЕРС.

7.5 Визначається кут вильоту ротора θ, град.

θ = y – j₁

θ = 50 – 36,9 = 13,1.

7.6 З трикутника 0 ВС визначається величина ЕРС поперечної осі Е_q, В

Е_q = U_{ф *}sin θ

Е_q = 6062_*sin 13,1 = 1374.

7.7 Згідно з параграфом (5.2.6) визначається активна складова струму навантаження, А

І_q = Е_q / X_q

І_q = 1374/9 = 153.

7.8 Визначається струм навантаження І₁, А

І₁ = І_q /cos y

І₁ = 153/cos 50 = 238.

7.9 Визначається реактивна складова струму навантаження, А

І_d = І_{1 *}sin y

І_d = 238_*sin 50 = 182

7.10 Визначається ЕРС поздовжньої осі Е_d, В

Е_d = І_{d *} Х_d

Е_d = 182_*16,5 = 3009.

7.11 Шукане значення фазної ЕРС Е₀ обмотки статора визначається в масштабі напруги (ЕРС) вектором ОА = ОВ + ВА, В

Е₀ = U_{ф *}cos θ + Е_d,

Е₀ = 6062_*cos 13,1 + 3009 = 8913

7.12 Визначається електромагнітна потужність Р_ем, кВт

Р_ем = 3_*10^–3_* Е_{0 *} U_{ф *}sin θ/Х_d + 3/2_*10^–3_* U_ф ²_*(1/ Х_q – 1 /Х_d)_*sin 2 θ

Р_ем = 3_*10^–3_*8913_*6062_*sin 13,1 / 16,5 + 3/2_*10^–3_*6062²_*(1/9 – 1 / 16,5)_*sin 26,2 = 3456

7.13 Визначається по аналогії з (4.77) електромагнітний момент М_ем, кН_*м

М_ем = 9,55 Р_ем / п _,

де п = 60 f / р = 60_*50/10 = 300 об/хв.

М_ем = 9,55 _*3456/300 = 110

7.14 Визначається (нехтуючи електричними втратами в обмотці статора) коефіцієнт навантаження явнополюсного генератора (варіант 31) β_я, в.о.

β_я = Р_ем / S_{ном *}cos j₁

β_я = 3456/6500_*0,8 = 0,66

7.15 Для варіанта 32 будується спрощена векторна діаграма ЕРС (рис. С.7.2): під кутом y до осі q відкладається в масштабі струму вектор OD – фазний струм І_1ф; під кутом j = arccos (cos j) = 36,9 ⁰ відкладається в масштабі напруги (ЕРС) вектор OС – фазна напруга U_ф. З точки С відкладається вектор СА в масштабі напруги (ЕРС) перпендикулярно, в бік випередження, напряму струму – синхронна ЕРС Е_с, значення якої може бути визначене з трикутника АВС, подібного до трикутника 0 АD. З цієї подібності витікає, що кут ВСА рівний y, тобто:

Е_с = U_{ф *}sin θ /cos y

Е_с = 6062_*sin 13,1/cos 50 = 2138

7.16 Шукане значення фазної ЕРС Е₀ обмотки статора визначається в масштабі напруги (ЕРС) вектором ОА = ОВ + ВА, В.

Е₀ = U_{ф *}cos θ + Е_{s *}sin y

Е₀ = 6062_*cos 13,1 + 2138_*sin 50 = 7542

7.17 Визначається електромагнітна потужність при номінальному навантаженні Р_ем, кВт

Р_ем = 3_*10^–3_* Е_{0 *} U_{ф *}sin θ/Х_с

Р_ем = 3_*10^–3_*7542_*6062_*sin 13,1 / 16,5= 1884

7.18 Визначається по аналогії з пунктом (7.13) електромагнітний момент М_ем, кН_*м

М_ем = 9,55 Р_ем / п

М_ем = 9,55_*1884/3000 = 6,0

де п = 60 f / р = 60_*50/1 = 3000 об/хв.

7.19 Визначається (нехтуючи електричними втратами в обмотці статора) коефіцієнт навантаження неявнополюсного генератора (варіант 32) β_н, в. о.

β_н = Р_ем / S_{ном *}cos j₁

β_н = 1884/6500_*0,8 = 0,362

7.20 Визначаються втрати генераторів (обидва варіанти) у іменованих одиницях Р ₀, кВт

– НХ

Р ₀ = р_{0 *} Р_ном /100

Р ₀ = 2,1_*6500_*0,8/100 = 109

– додаткові

Р _дод = р_{дод *} Р_ном /100

Р _дод = 0,46_*6500_*0,8/100 = 24

– на збудження

Р _з = р_{з *} Р_ном /100

Р _з = 5,1_*6500_*0,8/100 = 265

– сума втрат при заданому навантаженні

ΣР = Р ₀ + β _* Р_дод + Р _з

– варіант 31

ΣР = 109 + 0,66_*24 + 265 = 390

– варіант 32

ΣР = 109 + 0,362_*24 + 265 = 383

7.21 Визначаються потужність привідного двигуна Р₁, кВт

Р₁ = Р_ем + ΣР

– варіант 31

Р₁ = 3456 + 390 = 3846

– варіант 32

Р₁ = 1884 + 383 = 2267

7.22 Визначаються ККД η при заданому навантаженні, в.о.

η = Р_ем / Р₁

– варіант 31

η = 3456/3846 = 0,899

– варіант 32

η = 1884/2267 = 0,831

7.23 Визначаються момент привідного двигуна М₁, кН_*м

М₁ = 9,55 Р₁ / п _,

– варіант 31

М₁ = 9,55_*3846/300 = 122

– варіант 32

М₁ = 9,55_*2267/3000 = 7,21

Виконана самостійна робота підписується студентом і здається на перевірку викладачеві.

Дата добавления: 2015-07-14