Экспериментальные исследования

Измерение сопротивлений постоянному току обмоток синхронной машины

Измерение сопротивлений постоянному току обмоток статора и возбуждения производят либо методом амперметра и вольтметра, либо с помощью измерительных мостов.

Опыт скольжения

Опыт скольжения дает возможность определить ненасыщенные значения продольного и поперечного синхронных индуктивных сопротивлений х_d∞ и х_q∞.

Опыт проводится в следующей последовательности:

· при опыте скольжения ротор и поле статора должны вращаться в одну сторону. Направление вращения поля статора определяют, запустив машину в качестве двигателя асинхронным пуском. При этом к обмотке статора подводят пониженное трехфазное напряжение, а обмотку возбуждения замыкают на сопротивление, равное примерно десятикратному значению сопротивления обмотки возбуждения (выключатель Q₁ замкнут, рис. 10.1);

· убедившись в правильности направлений вращения ротора и поля статора, при помощи вспомогательного двигателя ротор синхронной машины приводят во вращение с частотой вращения, близкой к синхронной, а на обмотку статора подают пониженное трехфазное напряжение, примерно равное (0,2…0,4) U _Н;

· обмотку возбуждения в момент включения и отключения обмотки статора замыкают на сопротивление (выключатель Q₁ замкнут, рис. 10.1);

· непосредственно при опыте скольжения обмотка возбуждения должна быть разомкнутой;

· изменяя частоту вращения вспомогательного двигателя, добиваются малых скольжений ротора относительно поля статора, при которых стрелки приборов в цепи статора будут совершать колебания вследствие непрерывного медленного изменения взаимного расположения осей МДС обмотки статора и полюсов;

· при совпадении оси поля статора с продольной осью (т.е. осью полюсов) проводимость для магнитного потока получается максимальной, вследствие чего намагничивающий ток имеет минимальное значение. Падение напряжения в регулирующем устройстве (индукционный регулятор, автотрансформатор и т.д.) при минимальном значении тока будет наименьшим и напряжение на зажимах синхронной машины имеет максимальное значение.

· Если ось поля статора совпадает с поперечной осью машины, то проводимость для магнитного потока резко уменьшается и намагничивающий ток достигает максимального значения. С увеличением тока статора возрастает падение напряжения в регулирующем устройстве и напряжение на зажимах машины становится минимальным.

· Для увеличения точности показаний приборов опыт необходимо проводить при возможно малых скольжениях (1-2 колебания стрелки в секунду) и пользоваться приборами, обладающими малой инерцией.

Метод скольжения дает возможность определить параметры х_d∞ и х_q∞. непосредственно по показаниям приборов.

Под действием синхронного реактивного момента синхронная машина стремится войти в синхронизм, а первичный двигатель должен удерживать ее в асинхронном режиме вблизи синхронной частоты вращения. Этого легко добиться, если первичный двигатель обладает не только большим вращающим моментом, но и большим маховым моментом. Если мощность первичного двигателя недостаточна, то опыт проводят при сильно пониженном напряжении и отрицательном скольжении, т.е. при частоте вращения ротора несколько больше синхронной.

Если синхронная машина вошла в синхронизм (колебания стрелок приборов в цепи статора прекратилось и ток статора соответствует минимальному значению), то необходимо синхронную машину вывести из синхронизма, изменяя частоту вращения вспомогательного двигателя. Опыт проводят по схеме, представленной на рис. 10.1, измеряя минимальные и максимальные значения линейных напряжении и токов, которые записывают в табл. 10.1.

Таблица 10.1

Определение параметров синхронной машины

Опыт желательно проводить при разных напряжениях как при положительных, так и отрицательных скольжениях; значения максимального тока не должны превышать 1,5 I _Н.

Определение индуктивного сопротивления обратной последовательности x ₂ методом асинхронного тормоза

Метод асинхронного тормоза заключается в следующем:

· ротор синхронной машины с замкнутой накоротко обмоткой возбуждения приводят вспомогательным двигателем во вращение с синхронной частотой вращения против направления вращения поля статора. Определение направления вращения поля статора производят путём предварительного асинхронного пуска машины;

· на обмотку статора подают пониженное напряжение, равное ;

· опыт проводят при токах статора, не превышающих номинальное значение;

· частоту вращения ротора во время опыта поддерживают точно синхронной, осуществляя контроль за ней с помощью стробоскопа;

Опыт проводят по схеме (рис. 10.2) в следующей последовательности:

· подводимое напряжение изменяют так, чтобы ток статора изменялся в пределах от номинального до нуля;

· внимание! Во избежание чрезмерного нагрева ротора, обусловленного обратносинхронным полем, опыт, особенно при больших токах, следует проводить быстрее;

· измерение активной мощности трёхфазного тока может производиться как по схеме двух ваттметров, так и с помощью серийного измерительного комплекта;

· показания приборов записывают в табл.10.2.

Таблица 10.2

Данные для определения индуктивного сопротивления обратной последовательности

В табл. 10.2 приняты следующие обозначения:

U _л – линейное напряжение;

I – ток статора;

P_A, P_B, P_C, P – активная мощность фаз А, В, С соответственно, и суммарная мощность трёх фаз;

Z ₂ , r ₂, x ₂ – полное, активное и индуктивное сопротивления обратной последовательности;

r^* ₂, x^* ₂ – относительные значения полного и индуктивного сопротивления обратной последовательности.

Определение индуктивного сопротивления нулевой последовательности х ₀ статическим методом

При определении индуктивного сопротивления нулевой последовательности, к трем фазам статора, соединенным последовательно, подводят пониженное напряжение. Обмотку возбуждения замыкают накоротко через амперметр. Опыт проводят по схеме (рис. 10.3).

Токи во всех трех фазах оказываются равными по величине и совпадающими по фазе (токи нулевой последовательности). Основные гармоники пульсирующих МДС трех фаз в этом случае также совпадают по фазе, но сдвинуты в пространстве на 120^◦. Результирующая МДС первой гармоники (сумма фазных МДС) будет равна нулю. Следовательно, токи нулевой последовательности создают только поля рассеяния.

В том случае, если обмоточный коэффициент третьей гармоники не равен нулю, в воздушном зазоре машины будет иметь место также пульсирующий поток третьей гармоники, создаваемый третьими гармониками фазных МДС, которые совпадают по фазе во времени и в пространстве.

Наличие пульсирующих потоков третьей гармоники в воздушном зазоре явнополюсной синхронной машины обусловливает зависимость сопротивления х ₀ от положения ротора.

В связи с вышеизложенным, индуктивное сопротивление нулевой последовательности рекомендуется определять следующим образом:

· поддерживают ток в обмотке статора неизменным, близким к номинальному: I=I _н;

· медленно поворачивают ротор и находят два таких его положения, при которых ток в обмотке возбуждения достигает максимума и равен нулю;

· для обоих найденных положений при неизменном токе статора измеряют напряжение, подведенное ко всем трем последовательно соединенным фазам, ток и мощность.

· результаты измерений записывают в табл. 10.3.

Таблица 10.3

Данные для определения индуктивного сопротивления нулевой последовательности