Студент: Бакиева И.Ш.
Группа: ЭХП-1-09
Преподаватель: Вилявин Д.В.
Казань 2012
1. Цель работы.
Закрепление теоретических знаний по анализу установившегося режима работы трехфазной электрической сети с односторонним питанием.
Приобретение навыков расчета и исследования установившегося режима работы трехфазной электрической сети при различной нагрузке.
2. Описание лабораторной установки.
Трехфазную симметричную цепь с сосредоточенными активными и индуктивными сопротивлениями при отсутствии в ней трансформаторных связей называют простейшей трехфазной цепью. Электромагнитный процесс в такой цепи рассмотрим при допущении, что её питание осуществляется от источника бесконечной мощности. Такой источник характеризуется неизменностью напряжения на шинах по амплитуде и по частоте. Однако любой реальный источник обладает конечной мощностью, но если она во много раз превышает мощность элементов, за которыми рассматриваются КЗ, то напряжение на шинах питающей системы изменяется незначительно, что дает возможность в практических расчетах это изменение не учитывать.
В качестве основного допущения считаем, что между токами и напряжениями рассматриваемых цепей сохраняется линейная зависимость и, следовательно, они могут быть связаны линейными дифференциальными уравнениями с постоянными коэффициентами.
Исследование установившегося режима работы трехфазной электрической сети с односторонним питанием осуществляется при формировании напряжения моделируемой сети от генератора М рис.1.Путем изменение частоты вращения асинхронного двигателя А, посредством регулируемого привода G, питаемого через реакторы Q1,Q2,Q3 от сети 3х фазного напряжения 380 в, осуществляется изменение частоты на выходе генератора. Включение привода и генератора осуществляется с пульта управления компьютера путем включения силовых элементов коммутации КМ1 и КМ3. Подача синусоидального напряжения с изменяющейся частотой на трансформатор Тр, обеспечивающий развязку от основного напряжения и, для безопасности выполнения работы, снижения напряжения моделируемой сети до 36 в, осуществляется посредством включения QF4. Для защиты от аварийных режимов оборудования, в установку включены автоматы QF1-QF7, обеспечивающие защиту токов короткого замыкания.
Для исследования режимов работы лабораторной установки, посредством узлов ввода вывода и шины управления, аналоговые сигналы с датчиков тока преобразуются и в реальном времени отображаются на экране монитора посредством узлов фирмы National Instrument с общедоступным программным обеспечением LabVIEW. В качестве выходного стандартного унифицированного токового сигнал использует сигнал 4-20мА. Выбор моделируемых реальных устройств осуществляется при выборе лабораторной работы путем включения элементов КМ5-КМ10 с компьютера.
3. Исходные данные.
1. Модель резисторно-емкостной линии, являющийся моделью симметричной линии электропередачи 10 кв, питающей потребителя мощностью 10 МГВт. Включение модели в работу осуществляется путем включения контактора КМ7, параметры короткозамкнутой линии определяются элементами R и С.
2. Модель резисторно-индуктивной симметричной линии, являющийся моделью нагрузки, соединенной звездой. Включение модели в работу осуществляется путем включения контактора КМ10, параметры короткозамкнутой линии определяется элементами R и L.
3. Модель резисторно-индуктивный симметричный линии, являющийся моделью нагрузки, соединенной звездой. Включение модели в работу осуществляется путем включения контактора КМ6, параметры короткозамкнутой линии определяется элементами R1,R2R3 и L.
4.Задание на подготовку к работе.
1. Изучить инструкцию по работе с установкой и выбору необходимой модели.
2. Изучить инструкцию по работе с графиками, отражающими значение величин выбранного режима работы, и векторными диаграммами.
3. По функциональной схеме рис. 1 составить схему соединений, отражающую работу заданной линии электропередачи в установившемся режиме при симметричном соединение нагрузки звездой.
4. Вывести на экран тренды, отражающие значение фазных токов в реальном времени.
5. Составить схему соединений, отражающую работу заданной линии электропередачи в установившемся режиме при симметричном соединении нагрузки треугольником.
6. Вывести на экран тренды, отражающие значения линейных токов в реальном времени.
7. По функциональной схеме рис. 1 составить схему соединений, отражающую работу заданной линии электропередачи в установившемся режиме при несимметричном соединении нагрузки звездой.
8. Аналитически рассчитать значение токов и напряжений каждой фазы и сравнить с результатами, полученными на модели.
9. Вывести на экран тренды, отражающие значения исследуемых величин в реальном времени.
10. Вывести на экран векторные диаграммы, отражающие состояние каждого исследуемого режима работы.
11. Путем регулировки электропривода, изменить частоту моделируемой сети и проконтролировать изменение токов при различных значениях частоты питающей сети.
12. Распечатать полученные тренды и векторные диаграммы при различных частотах сети.
13. Ответить на контрольные вопросы.
5. Программа работы.
На рис.1 представлена трехфазная симметричная цепь, питаемая источником с неизменным синусоидальным напряжением постоянной частоты:
Где 
- действующее значение напряжения источника питания;
- фаза включения, (т.е угол между вектором напряжения фазы А и действительной осью).
В рассматриваемой схеме емкость не учитывается, что исключает возможность возникновения колебательных контуров, а это значительно упрощает анализ протекания переходного процесса в цепи.
Для реактора обычно задается его реактивное сопротивление в процентах 
%, определенное при номинальных напряжении и тока. Сопротивление реактора, приведенное к базисным условиям, определится:
Для генераторов и синхронных компенсаторов приводится индуктивное сопротивление 
, приведенное к номинальным условиям. Сопротивление генератора, приведенное к базисным условиям, будет:
При выборе базисных условий следует руководствоваться соображениями, чтобы вычислительная работа была по возможности проще, и порядок числовых значений относительно базисных величин был достаточно удобен для оперирования с ними. Для базисной мощности 
целесообразно принимать круглые числа (1000, 100, 10 МВ 
) или часто повторяющуюся в заданной схеме номинальную мощность. За 
рекомендуется принимать 
или близкое к нему.
6. Указания по выполнению работы.
1. Перед работой с лабораторной установкой, убедиться, что она управляется от пульта управления путем включения и выключения исполнительных элементов, при отключенном генераторе напряжения.
2. При исследовании симметричных режимов, убедиться, что токи в каждой фазе моделируемой системы равны, а масштабы измеряемых величин выставлены правильно.
3.Следует помнить, что переключение режимов работы осуществляется инерционными механическими элементами, управляемыми от компьютера, поэтому быстрей переход с одного режима на другой может быть опасен.
4. Изменение частоты генерируемого сигнала напряжения, для исследовательской работы, должны находиться в заданном пределе.
Контрольные вопросы.
1.Какую трехфазную сеть называют простейшей?
2.Назовите основные допущения при анализе работы простейшей цепи.
3.В чем заключается выбор расчетных условий?
4. Как составляется расчетная схема?
5. Какие параметры элементов СЭС необходимы для расчета переходных процессов?
6. Как выбираются и пересчитываются базисные условия для различных ступеней напряжения ЭЭС?
Ответы на контрольные вопросы:
1. Простейшей трехфазной сетью, называют трехфазную симметричную цепь с сосредоточенными активными и индуктивными сопротивлениями при отсутствии в ней трансформаторных связей.
2. Основные допущения при анализе работы простейшей цепи заключаются, в питании от источника бесконечной мощности.
В качестве основного допущения считаем, что между токами и напряжениями рассматриваемых цепей сохраняется линейная зависимость и, следовательно, они могут быть связаны линейными дифференциальными уравнениями с постоянными коэффициентами.
3. Выбор расчетных условий заключается, в выборе базисных условий руководствующих соображениям, при которых вычислительная работа была по возможности проще, и порядок числовых значений относительно базисных величин был достаточно удобен для оперирования с ними.
4. Перед расчетом переходного режима электрической системы на основе её принципиальной схемы составляют расчетную схему, которая отличается от принципиальной тем,что на ней в однолинейном изображении показываются только те элементы, по которым возможно протекание аварийных токов или их составляющих. При наличии в расчетной схеме трансформаторов целесообразно представить имеющиеся в ней магнитно-связанные цепи одной эквивалентной электрически связанной цепью.
5. Параметры элементов СЭС необходимы для расчета переходных процессов:
- переходные постоянные времени по продольной оси при разомкнутой и замкнутой накоротко обмотке статора – 
;
- сверхпереходные постоянные времени по продольной оси при разомкнутой и замкнутой накоротко обмотке статора – 
;
- сверхпереходные постоянные времени по поперечной оси при разомкнутой и замкнутой накоротко обмотке статора – 
;
- постоянные времени затухания апериодической составляющей тока статора при трехфазном и однофазном КЗ на выводах машины - 
и 
;
- предельный ток возбуждения - 
;
- ток возбуждения при работе машины с номинальной нагрузкой - 
;
- ток возбуждения при работе машины в режиме холостого хода с номинальным напряжением - 
;
- коэффициент полезного действия (для синхронных электродвигателей) – 
;
- напряжение на выводах машины, ток статора и коэффициент мощности в момент, предшевствующий КЗ: 
.
6. Под 
следует понимать базисные параметры той ступени трансформации, на которой находятся подлежащие приведению величины.
В практических расчетах применяются приближенное приведение, позволяющее упростить выражения, уменьшить объём вычислений. Приближенное приближение заключается в том, что для каждой ступени трансформации устанавливают среднее номинальное напряжение 
из следующей шкалы напряжений:
515; 340; 230; 154; 115; 37; 24; 20; 18; 15; 15,75; 13,8; 10,5; 6,5; 3,15; 0,69; 0,4; 0,23; 0,127 кВ.
При это принимается, что номинальные напряжения всех элементов, кроме реакторов находящихся на одной ступени, одинаковы и равны 